Descripción general del equipo
El seguidor solar totalmente automático es un sistema inteligente que detecta el azimut y la altitud del sol en tiempo real, impulsando paneles fotovoltaicos, concentradores o equipos de observación para mantener siempre el ángulo óptimo con los rayos solares. En comparación con los dispositivos solares fijos, puede aumentar la eficiencia de recepción de energía entre un 20 % y un 40 %, y es de gran valor en la generación de energía fotovoltaica, la regulación de la iluminación agrícola, la observación astronómica y otros campos.
Composición de la tecnología central
Sistema de percepción
Matriz de sensores fotoeléctricos: utilice un fotodiodo de cuatro cuadrantes o un sensor de imagen CCD para detectar la diferencia en la distribución de la intensidad de la luz solar
Compensación de algoritmo astronómico: base de datos de calendario astronómico y posicionamiento GPS integrado, calcula y predice la trayectoria del sol en clima lluvioso.
Detección de fusión de múltiples fuentes: combine sensores de intensidad de luz, temperatura y velocidad del viento para lograr un posicionamiento antiinterferencias (como distinguir la luz solar de la interferencia de luz)
Sistema de control
Estructura de accionamiento de doble eje:
Eje de rotación horizontal (azimut): El motor paso a paso controla la rotación de 0 a 360°, precisión ±0,1°
Eje de ajuste de inclinación (ángulo de elevación): la varilla de empuje lineal logra un ajuste de -15° a 90° para adaptarse al cambio de altitud solar en las cuatro estaciones.
Algoritmo de control adaptativo: utilice el control de bucle cerrado PID para ajustar dinámicamente la velocidad del motor para reducir el consumo de energía.
Estructura mecánica
Soporte compuesto ligero: el material de fibra de carbono logra una relación resistencia-peso de 10:1 y un nivel de resistencia al viento de 10
Sistema de cojinetes autolimpiables: nivel de protección IP68, capa de lubricación de grafito incorporada y vida útil de funcionamiento continuo en entornos desérticos que supera los 5 años.
Casos típicos de aplicación
1. Central fotovoltaica concentrada de alta potencia (CPV)
El sistema de seguimiento Array Technologies DuraTrack HZ v3 se implementa en el Parque Solar de Dubái, Emiratos Árabes Unidos, con células solares multiunión III-V:
El seguimiento de doble eje permite una eficiencia de conversión de energía luminosa del 41 % (los soportes fijos son solo del 32 %)
Equipado con modo huracán: cuando la velocidad del viento supera los 25 m/s, el panel fotovoltaico se ajusta automáticamente a un ángulo resistente al viento para reducir el riesgo de daños estructurales.
2. Invernadero solar agrícola inteligente
La Universidad de Wageningen en los Países Bajos integra el sistema de seguimiento de girasoles SolarEdge en el invernadero de tomates:
El ángulo de incidencia de la luz solar se ajusta dinámicamente a través del conjunto de reflectores para mejorar la uniformidad de la luz en un 65 %.
Combinado con el modelo de crecimiento de las plantas, se desvía automáticamente 15° durante el período de luz fuerte al mediodía para evitar quemar las hojas.
3. Plataforma de observación astronómica espacial
El Observatorio de Yunnan de la Academia de Ciencias de China utiliza el sistema de seguimiento ecuatorial ASA DDM85:
En el modo de seguimiento de estrellas, la resolución angular alcanza los 0,05 segundos de arco, lo que satisface las necesidades de exposición a largo plazo de objetos del cielo profundo.
Usando giroscopios de cuarzo para compensar la rotación de la Tierra, el error de seguimiento de 24 horas es inferior a 3 minutos de arco.
4. Sistema de alumbrado público urbano inteligente
Farolas fotovoltaicas SolarTree del proyecto piloto del área de Qianhai en Shenzhen:
El seguimiento de doble eje + células de silicio monocristalino hacen que la generación de energía diaria promedio alcance los 4,2 kWh, lo que permite 72 horas de duración de batería con lluvia y nubes.
Se restablece automáticamente a la posición horizontal por la noche para reducir la resistencia al viento y servir como plataforma de montaje de microestación base 5G.
5. Barco de desalinización solar
Proyecto “SolarSailor” de Maldivas:
Se coloca una película fotovoltaica flexible sobre la cubierta del casco y el seguimiento de la compensación de olas se logra mediante un sistema de accionamiento hidráulico.
En comparación con los sistemas fijos, la producción diaria de agua dulce aumenta en un 28%, satisfaciendo las necesidades diarias de una comunidad de 200 personas.
Tendencias de desarrollo tecnológico
Posicionamiento por fusión de múltiples sensores: combine SLAM visual y lidar para lograr una precisión de seguimiento centimétrica en terrenos complejos
Optimización de la estrategia de impulso de IA: utilice el aprendizaje profundo para predecir la trayectoria del movimiento de las nubes y planificar la ruta de seguimiento óptima con antelación (los experimentos del MIT muestran que puede aumentar la generación de energía diaria en un 8 %).
Diseño de estructura biónica: Imita el mecanismo de crecimiento de los girasoles y desarrolla un dispositivo de autodirección de elastómero de cristal líquido sin accionamiento motorizado (el prototipo del laboratorio alemán KIT ha conseguido una dirección de ±30°)
Sistema fotovoltaico espacial: el sistema SSPS desarrollado por la agencia espacial japonesa JAXA realiza la transmisión de energía de microondas a través de una antena de matriz en fase, y el error de seguimiento de la órbita sincrónica es <0,001°.
Sugerencias de selección e implementación
Central fotovoltaica desértica, resistente al desgaste por arena y polvo, funcionamiento a alta temperatura de 50 ℃, motor de reducción armónica cerrada + módulo de disipación de calor de refrigeración por aire.
Estación de investigación polar, arranque a baja temperatura de -60 ℃, protección contra hielo y nieve, cojinete calefactor + soporte de aleación de titanio.
Sistema fotovoltaico distribuido doméstico, diseño silencioso (<40 dB), instalación ligera en tejado, sistema de seguimiento de un solo eje + motor de CC sin escobillas
Conclusión
Gracias a los avances tecnológicos como los materiales fotovoltaicos de perovskita y las plataformas de operación y mantenimiento de gemelos digitales, los seguidores solares totalmente automáticos están evolucionando del "seguimiento pasivo" a la "colaboración predictiva". En el futuro, mostrarán un mayor potencial de aplicación en los campos de las centrales solares espaciales, las fuentes de luz artificial para la fotosíntesis y los vehículos de exploración interestelar.
Hora de publicación: 11 de febrero de 2025