Լիովին ավտոմատ արևային հետևորդ. սկզբունք, տեխնոլոգիա և նորարարական կիրառություն

Սարքավորումների ակնարկ
Լիովին ավտոմատ արևային հետևորդը ինտելեկտուալ համակարգ է, որը իրական ժամանակում զգում է արևի ազիմուտը և բարձրությունը՝ աշխատեցնելով ֆոտովոլտային վահանակներ, կոնցենտրատորներ կամ դիտարկման սարքավորումներ՝ միշտ պահպանելու արևի ճառագայթների հետ լավագույն անկյունը: Համեմատած ֆիքսված արևային սարքերի հետ, այն կարող է 20%-40%-ով բարձրացնել էներգիայի ստացման արդյունավետությունը և կարևոր արժեք ունի ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության, գյուղատնտեսական լույսի կարգավորման, աստղագիտական դիտարկումների և այլ ոլորտներում:

Հիմնական տեխնոլոգիական կազմը
Ընկալման համակարգ
Ֆոտոէլեկտրական սենսորների զանգված. Օգտագործեք չորս քառորդանի ֆոտոդիոդ կամ CCD պատկերի սենսոր՝ արևային լույսի ինտենսիվության բաշխման տարբերությունը հայտնաբերելու համար։
Աստղագիտական ալգորիթմի փոխհատուցում. ներկառուցված GPS դիրքորոշման և աստղագիտական օրացույցի տվյալների բազա, հաշվարկեք և կանխատեսեք արևի հետագիծը անձրևոտ եղանակին
Բազմաաղբյուրային միաձուլման հայտնաբերում. Լույսի ինտենսիվության, ջերմաստիճանի և քամու արագության սենսորների համադրություն՝ միջամտության դեմ դիրքորոշման հասնելու համար (օրինակ՝ արևի լույսը լույսի միջամտությունից տարբերակելը):
Կառավարման համակարգ
Երկակի առանցքային շարժիչի կառուցվածքը.
Հորիզոնական պտտման առանցք (ազիմուտ). Քայլային շարժիչը կառավարում է 0-360° պտտում, ճշգրտություն՝ ±0.1°
Թեքության կարգավորման առանցք (բարձրության անկյուն). Գծային հրող ձողը հասնում է -15°~90° կարգավորման՝ չորս եղանակներին արևի բարձրության փոփոխությանը հարմարվելու համար։
Ադապտիվ կառավարման ալգորիթմ. Օգտագործեք PID փակ ցիկլի կառավարում՝ շարժիչի արագությունը դինամիկ կերպով կարգավորելու և էներգիայի սպառումը նվազեցնելու համար։
Մեխանիկական կառուցվածք
Թեթև կոմպոզիտային հենարան. Ածխածնային մանրաթելային նյութը ապահովում է 10:1 ամրության և քաշի հարաբերակցություն և 10 քամու դիմադրության մակարդակ։
Ինքնամաքրվող կրող համակարգ. IP68 պաշտպանության մակարդակ, ներկառուցված գրաֆիտային քսանյութի շերտ և անապատային միջավայրում անընդհատ շահագործման ժամկետը գերազանցում է 5 տարին
Կիրառման տիպիկ դեպքեր
1. Բարձր հզորության կենտրոնացված ֆոտովոլտային էլեկտրակայան (CPV)

Array Technologies DuraTrack HZ v3 հետևման համակարգը տեղակայված է Դուբայի (ԱՄԷ) արևային այգում՝ III-V բազմահանգույց արևային մարտկոցներով։

Երկակի առանցքային հետևումը հնարավորություն է տալիս լույսի էներգիայի փոխակերպման 41% արդյունավետության (ֆիքսված ամրակները ընդամենը 32% են):

Հագեցած է փոթորկի ռեժիմով. երբ քամու արագությունը գերազանցում է 25 մ/վրկ-ը, ֆոտովոլտային վահանակը ավտոմատ կերպով կարգավորվում է քամուն դիմացկուն անկյան տակ՝ կառուցվածքային վնասման ռիսկը նվազեցնելու համար։

2. Խելացի գյուղատնտեսական արևային ջերմոց

Նիդեռլանդների Վագենինգենի համալսարանը լոլիկի ջերմոցում ինտեգրում է SolarEdge Sunflower-ի հետևման համակարգը։

Արևի լույսի ընկնող անկյունը դինամիկ կերպով կարգավորվում է անդրադարձիչների զանգվածի միջոցով՝ լույսի միատարրությունը 65%-ով բարելավելու համար։

Բույսերի աճի մոդելի հետ համատեղ, կեսօրին ուժեղ լույսի ժամանակահատվածում այն ավտոմատ կերպով շեղվում է 15°-ով՝ տերևները այրելուց խուսափելու համար։

3. Տիեզերական աստղագիտական դիտարկման հարթակ
Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի Յուննանի աստղադիտարանը օգտագործում է ASA DDM85 հասարակածային հետևման համակարգը։

Աստղերի հետևման ռեժիմում անկյունային լուծաչափը հասնում է 0.05 արկային վայրկյանի, բավարարելով խորը երկնքի օբյեկտների երկարատև ազդեցության կարիքները։

Երկրի պտույտը փոխհատուցելու համար քվարցային գիրոսկոպների միջոցով 24-ժամյա հետևման սխալը կազմում է 3 արկային րոպեից պակաս։

4. Խելացի քաղաքային փողոցային լուսավորության համակարգ
Շենժեն Ցյանհայի տարածքում SolarTree ֆոտովոլտային փողոցային լույսերի փորձնական կայան։

Երկակի առանցքային հետևման + մոնոբյուրեղային սիլիցիումային մարտկոցները միջին օրական էներգիայի արտադրությունը դարձնում են 4.2 կՎտժ, ապահովելով 72 ժամ անձրևոտ և ամպամած եղանակին մարտկոցի աշխատանքի արդյունավետությունը։

Գիշերը ավտոմատ կերպով վերագործարկվում է հորիզոնական դիրքի՝ քամու դիմադրությունը նվազեցնելու և 5G միկրոբազային կայանի տեղադրման հարթակ ծառայելու համար

5. Արևային աղազերծման նավ
Մալդիվների «SolarSailor» նախագիծը.

Կորպուսի տախտակամածի վրա դրվում է ճկուն ֆոտովոլտային թաղանթ, իսկ ալիքի փոխհատուցման հետևումը իրականացվում է հիդրավլիկ շարժիչ համակարգի միջոցով։

Համեմատած ստացիոնար համակարգերի հետ, օրական քաղցրահամ ջրի արտադրությունն ավելացել է 28%-ով՝ բավարարելով 200 մարդուց բաղկացած համայնքի ամենօրյա կարիքները։

Տեխնոլոգիաների զարգացման միտումները
Բազմասենսորային միաձուլված դիրքավորում. համատեղեք տեսողական SLAM-ը և լիդարը՝ բարդ տեղանքում սանտիմետրային մակարդակի հետևման ճշգրտություն ապահովելու համար։

Արհեստական բանականության ռազմավարության օպտիմալացում. օգտագործեք խորը ուսուցում՝ ամպերի շարժման հետագիծը կանխատեսելու և նախապես օպտիմալ հետևման ուղին պլանավորելու համար (MIT-ի փորձերը ցույց են տալիս, որ այն կարող է օրական էներգիայի արտադրությունը մեծացնել 8%-ով):

Բիոնիկ կառուցվածքի նախագծում. ընդօրինակել արևածաղկի աճի մեխանիզմը և մշակել հեղուկ բյուրեղային առաձգական ինքնակառավարվող սարք՝ առանց շարժիչի (գերմանական KIT լաբորատորիայի նախատիպը հասել է ±30° ղեկի):

Տիեզերական ֆոտովոլտային մարտկոց. Ճապոնիայի JAXA-ի կողմից մշակված SSPS համակարգը միկրոալիքային էներգիայի փոխանցումն իրականացնում է փուլային մատրիցային անտենայի միջոցով, իսկ սինխրոն ուղեծրի հետևման սխալը <0.001° է։

Ընտրության և իրականացման առաջարկություններ
Անապատի ֆոտովոլտային էլեկտրակայան, ավազի և փոշու մաշվածության դեմ, 50℃ բարձր ջերմաստիճանի աշխատանք, փակ հարմոնիկ ռեդուկցիոն շարժիչ + օդային սառեցման ջերմության ցրման մոդուլ

Բևեռային հետազոտական կայան, -60℃ ցածր ջերմաստիճանի մեկնարկ, սառույցի և ձյան դեմ պաշտպանություն, տաքացման կրող + տիտանի համաձուլվածքի հենարան

Տնային բաշխված ֆոտովոլտային, անձայն դիզայնով (<40dB), թեթև տանիքի տեղադրում, միաառանցքային հետևողական համակարգ + անխոզանակ DC շարժիչ

Եզրակացություն
Պերովսկիտային ֆոտովոլտային նյութերի և թվային երկվորյակների շահագործման ու սպասարկման հարթակների նման տեխնոլոգիաների առաջընթացի շնորհիվ, լիովին ավտոմատ արևային հետևորդները «պասիվ հետևողականությունից» վերածվում են «կանխատեսող համագործակցության»: Ապագայում դրանք ավելի մեծ կիրառման ներուժ կցուցաբերեն տիեզերական արևային էլեկտրակայանների, ֆոտոսինթեզի արհեստական լույսի աղբյուրների և միջաստղային հետազոտական ​​տրանսպորտային միջոցների ոլորտներում: