Overzicht van de apparatuur
De volledig automatische zonvolger is een intelligent systeem dat in realtime de azimut en hoogte van de zon meet en zo zonnepanelen, concentratoren of observatieapparatuur aanstuurt om altijd de optimale hoek ten opzichte van de zonnestralen te behouden. In vergelijking met vaste zonne-energiesystemen kan het de energieopbrengst met 20% tot 40% verhogen en is het van groot belang voor zonne-energieopwekking, lichtregulering in de landbouw, astronomische observatie en andere toepassingen.
Kerntechnologie-samenstelling
Waarnemingssysteem
Foto-elektrische sensorarray: Gebruik een vierkwadrantenfotodiode of CCD-beeldsensor om het verschil in de verdeling van de zonlichtintensiteit te detecteren.
Compensatie met astronomisch algoritme: Ingebouwde GPS-positionering en astronomische kalenderdatabase berekenen en voorspellen de baan van de zon bij regenachtig weer.
Detectie met fusie van meerdere bronnen: combineer sensoren voor lichtintensiteit, temperatuur en windsnelheid om storingsvrije positionering te bereiken (zoals het onderscheiden van zonlicht van lichtinterferentie).
Besturingssysteem
Aandrijfstructuur met dubbele as:
Horizontale rotatie-as (azimut): Stappenmotor regelt rotatie van 0-360°, nauwkeurigheid ±0,1°.
As voor hellingshoekverstelling (elevatiehoek): Een lineaire duwstang maakt een verstelling van -15° tot 90° mogelijk om zich aan te passen aan de veranderende zonnehoogte gedurende de vier seizoenen.
Adaptief regelalgoritme: Gebruikt PID-regeling met gesloten regelkring om de motorsnelheid dynamisch aan te passen en zo het energieverbruik te verminderen.
Mechanische structuur
Lichtgewicht composietbeugel: Koolstofvezelmateriaal bereikt een sterkte-gewichtsverhouding van 10:1 en een windbestendigheidsniveau van 10.
Zelfreinigend lagersysteem: IP68-beschermingsniveau, ingebouwde grafietsmeerlaag en een levensduur van meer dan 5 jaar bij continu gebruik in een woestijnomgeving.
Typische toepassingsvoorbeelden
1. Hoogvermogen geconcentreerde fotovoltaïsche energiecentrale (CPV)
Het Array Technologies DuraTrack HZ v3-volgsysteem is geïnstalleerd in het Solar Park in Dubai, Verenigde Arabische Emiraten, met III-V meerlaagse zonnecellen:
Dankzij de dubbele-as-tracking wordt een lichtenergieomzettingsrendement van 41% behaald (bij vaste beugels is dit slechts 32%).
Voorzien van een orkaanmodus: wanneer de windsnelheid hoger is dan 25 m/s, wordt het fotovoltaïsche paneel automatisch in een windbestendige hoek geplaatst om het risico op structurele schade te verminderen.
2. Slimme zonne-energiekas voor de landbouw.
Wageningen Universiteit in Nederland integreert het SolarEdge Sunflower volgsysteem in de tomatenkas:
De invalshoek van het zonlicht wordt dynamisch aangepast door de reflectoren, waardoor de lichtuniformiteit met 65% verbetert.
In combinatie met het plantengroeimodel kantelt het apparaat automatisch 15° tijdens de periode met fel zonlicht rond het middaguur om bladverbranding te voorkomen.
3. Ruimteastronomisch observatieplatform
Het observatorium van Yunnan van de Chinese Academie van Wetenschappen maakt gebruik van het ASA DDM85 equatoriale volgsysteem:
In de sterrenvolgmodus bereikt de hoekresolutie 0,05 boogseconden, wat voldoet aan de eisen voor langdurige belichting van deep-sky objecten.
Door gebruik te maken van kwartsgyroscopen om de rotatie van de aarde te compenseren, bedraagt de volgfout over 24 uur minder dan 3 boogminuten.
4. Slim stadsstraatverlichtingssysteem
Proefproject met SolarTree-straatverlichting op zonne-energie in het Qianhai-gebied van Shenzhen:
Dankzij dual-axis tracking en monokristallijne siliciumcellen bedraagt de gemiddelde dagelijkse energieopwekking 4,2 kWh, wat een batterijduur van 72 uur mogelijk maakt, zelfs bij regenachtig en bewolkt weer.
's Nachts wordt de horizontale positie automatisch hersteld om de luchtweerstand te verminderen en als montageplatform voor een 5G-microbasisstation te dienen.
5. Zonne-ontziltingsschip
Maldivisch "SolarSailor"-project:
Flexibele fotovoltaïsche folie wordt op het dek van de romp aangebracht en golfcompensatie wordt bereikt door middel van een hydraulisch aandrijfsysteem.
Vergeleken met vaste systemen is de dagelijkse zoetwaterproductie met 28% toegenomen, waarmee wordt voldaan aan de dagelijkse behoeften van een gemeenschap van 200 mensen.
Trends in technologische ontwikkeling
Positionering met multisensorfusie: combineer visuele SLAM en lidar voor een nauwkeurigheid van centimeters in complex terrein.
Optimalisatie van de AI-gestuurde strategie: Gebruik deep learning om de bewegingstrajecten van wolken te voorspellen en vooraf het optimale volgtraject te plannen (MIT-experimenten tonen aan dat dit de dagelijkse energieopwekking met 8% kan verhogen).
Ontwerp van een bionische structuur: het groeimechanisme van zonnebloemen nabootsen en een zelfsturend apparaat van vloeibaar kristal-elastomeer ontwikkelen zonder motoraandrijving (het prototype van het Duitse KIT-laboratorium heeft een stuurbereik van ±30° bereikt).
Ruimtefotovoltaïsche array: Het SSPS-systeem, ontwikkeld door het Japanse JAXA, maakt de transmissie van microgolfenergie mogelijk via een phased array-antenne, waarbij de synchrone baanvolgfout <0,001° bedraagt.
Suggesties voor selectie en implementatie
Zonne-energiecentrale voor de woestijn, bestand tegen zand- en stofslijtage, werking bij hoge temperaturen tot 50℃, gesloten harmonische reductiemotor + luchtgekoelde warmteafvoermodule
Polair onderzoeksstation, opstarten bij -60℃ lage temperatuur, bestand tegen ijs- en sneeuwbelasting, verwarmd lager + beugel van titaniumlegering.
Gedistribueerde zonne-energie voor thuisgebruik, stil ontwerp (<40 dB), lichtgewicht dakinstallatie, enkelassig volgsysteem + borstelloze gelijkstroommotor
Conclusie
Dankzij technologische doorbraken zoals perovskiet-fotovoltaïsche materialen en digitale tweelingplatforms voor bediening en onderhoud, evolueren volledig automatische zonvolgsystemen van "passief volgen" naar "voorspellende samenwerking". In de toekomst zullen ze een groter toepassingspotentieel tonen op het gebied van zonne-energiecentrales in de ruimte, fotosynthetische kunstmatige lichtbronnen en ruimtevaartuigen voor interstellair onderzoek.
Geplaatst op: 11 februari 2025