სრულად ავტომატური მზის ტრეკერი: პრინციპი, ტექნოლოგია და ინოვაციური გამოყენება

აღჭურვილობის მიმოხილვა
სრულად ავტომატური მზის ტრეკერი არის ინტელექტუალური სისტემა, რომელიც რეალურ დროში აღიქვამს მზის აზიმუტსა და სიმაღლეს, ამუშავებს ფოტოელექტრულ პანელებს, კონცენტრატორებს ან დაკვირვების მოწყობილობებს, რათა ყოველთვის შეინარჩუნოს მზის სხივებთან საუკეთესო კუთხე. ფიქსირებულ მზის მოწყობილობებთან შედარებით, მას შეუძლია ენერგიის მიღების ეფექტურობა 20%-40%-ით გაზარდოს და მნიშვნელოვანი ღირებულება აქვს ფოტოელექტრული ენერგიის გენერაციაში, სოფლის მეურნეობის სინათლის რეგულირებაში, ასტრონომიულ დაკვირვებასა და სხვა სფეროებში.

ძირითადი ტექნოლოგიის შემადგენლობა
აღქმის სისტემა
ფოტოელექტრული სენსორების მასივი: გამოიყენეთ ოთხკვადრატიანი ფოტოდიოდი ან CCD გამოსახულების სენსორი მზის სინათლის ინტენსივობის განაწილების სხვაობის დასადგენად.
ასტრონომიული ალგორითმის კომპენსაცია: ჩაშენებული GPS პოზიციონირებისა და ასტრონომიული კალენდრის მონაცემთა ბაზა, გამოთვალეთ და იწინასწარმეტყველეთ მზის ტრაექტორია წვიმიან ამინდში.
მრავალწყაროიანი შერწყმის აღმოჩენა: სინათლის ინტენსივობის, ტემპერატურისა და ქარის სიჩქარის სენსორების გაერთიანება ჩარევის საწინააღმდეგო პოზიციონირების მისაღწევად (მაგალითად, მზის სინათლის სინათლის სინათლის ჩარევისგან გარჩევა)
კონტროლის სისტემა
ორმაგი ღერძიანი წამყვანი სტრუქტურა:
ჰორიზონტალური ბრუნვის ღერძი (აზიმუტი): საფეხუროვანი ძრავა აკონტროლებს 0-360° ბრუნვას, სიზუსტე ±0.1°
დახრილობის რეგულირების ღერძი (სიმაღლის კუთხე): ხაზოვანი ბიძგი აღწევს -15°~90° რეგულირებას, რათა მოერგოს მზის სიმაღლის ცვლილებას ოთხი სეზონის განმავლობაში.
ადაპტური მართვის ალგორითმი: გამოიყენეთ PID დახურული ციკლის კონტროლი ძრავის სიჩქარის დინამიურად რეგულირებისთვის ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად.
მექანიკური სტრუქტურა
მსუბუქი კომპოზიტური სამაგრი: ნახშირბადის ბოჭკოვანი მასალა აღწევს სიმტკიცისა და წონის 10:1 თანაფარდობას და ქარისადმი წინააღმდეგობის დონეს 10.
თვითწმენდის საკისრების სისტემა: IP68 დაცვის დონე, ჩაშენებული გრაფიტის საპოხი ფენა და უწყვეტი მუშაობის ვადა უდაბნოს გარემოში 5 წელზე მეტია.
ტიპიური გამოყენების შემთხვევები
1. მაღალი სიმძლავრის კონცენტრირებული ფოტოელექტრული ელექტროსადგური (CPV)

Array Technologies DuraTrack HZ v3 თვალთვალის სისტემა განლაგებულია არაბთა გაერთიანებული საამიროების ქალაქ დუბაიში, მზის ენერგიის პარკში, III-V მრავალშეერთების მზის უჯრედებით:

ორღერძიანი თვალთვალი უზრუნველყოფს სინათლის ენერგიის გარდაქმნის 41%-იან ეფექტურობას (ფიქსირებული სამაგრები მხოლოდ 32%-ია).

აღჭურვილია ქარიშხლის რეჟიმით: როდესაც ქარის სიჩქარე 25 მ/წმ-ს გადააჭარბებს, ფოტოელექტრული პანელი ავტომატურად რეგულირდება ქარისადმი მდგრადი კუთხით, რათა შემცირდეს სტრუქტურული დაზიანების რისკი.

2. ჭკვიანი სასოფლო-სამეურნეო მზის სათბური

ნიდერლანდების ვაგენინგენის უნივერსიტეტი პომიდვრის სათბურში SolarEdge მზესუმზირის თვალთვალის სისტემას ნერგავს:

მზის სინათლის დაცემის კუთხე დინამიურად რეგულირდება რეფლექტორული მასივის მეშვეობით, რათა სინათლის ერთგვაროვნება 65%-ით გაუმჯობესდეს.

მცენარის ზრდის მოდელთან ერთად, შუადღისას ძლიერი განათების პერიოდში ის ავტომატურად გადახრის 15°-ს, რათა თავიდან აიცილოს ფოთლების დაწვა.

3. კოსმოსური ასტრონომიული დაკვირვების პლატფორმა
ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის იუნანის ობსერვატორია იყენებს ASA DDM85 ეკვატორული თვალთვალის სისტემას:

ვარსკვლავების თვალთვალის რეჟიმში, კუთხური გარჩევადობა აღწევს 0.05 რკალურ წამს, რაც აკმაყოფილებს ღრმა ცის ობიექტების ხანგრძლივი ექსპოზიციის საჭიროებებს.

დედამიწის ბრუნვის კომპენსაციისთვის კვარცის გიროსკოპების გამოყენებით, 24-საათიანი თვალთვალის შეცდომა 3 რკალურ წუთზე ნაკლებია.

4. ჭკვიანი ქალაქის ქუჩის განათების სისტემა
შენჟენ ციანჰაის რაიონში SolarTree-ს ფოტოელექტრული ქუჩის განათების პილოტური პროექტი:

ორმაგი ღერძიანი მიკვლევის + მონოკრისტალური სილიციუმის ელემენტების გამოყენებით, საშუალო დღიური ენერგიის გამომუშავება 4.2 კვტ/სთ-ს აღწევს, რაც უზრუნველყოფს 72 საათიან მუშაობას წვიმიან და მოღრუბლულ პირობებში.

ღამით ავტომატურად გადადის ჰორიზონტალურ მდგომარეობაში ქარის წინააღმდეგობის შესამცირებლად და 5G მიკრო საბაზო სადგურის სამონტაჟო პლატფორმის ფუნქციას ასრულებს.

5. მზის ენერგიის მქონე გემი გამტკნარებისთვის
მალდივის „SolarSailor“ პროექტი:

კორპუსის გემბანზე დაფენილია მოქნილი ფოტოელექტრული ფირი, ხოლო ტალღის კომპენსაციის თვალყურის დევნება ჰიდრავლიკური ამძრავი სისტემის მეშვეობით ხორციელდება.

სტაციონარულ სისტემებთან შედარებით, მტკნარი წყლის დღიური წარმოება 28%-ით არის გაზრდილი, რაც 200 ადამიანისგან შემდგარი თემის ყოველდღიურ საჭიროებებს აკმაყოფილებს.

ტექნოლოგიების განვითარების ტენდენციები
მრავალსენსორული შერწყმული პოზიციონირება: ვიზუალური SLAM-ისა და ლიდარის გაერთიანება სანტიმეტრის დონის თვალთვალის სიზუსტის მისაღწევად რთულ რელიეფზე.

ხელოვნური ინტელექტის მართვის სტრატეგიის ოპტიმიზაცია: გამოიყენეთ ღრმა სწავლება ღრუბლების მოძრაობის ტრაექტორიის პროგნოზირებისა და ოპტიმალური თვალთვალის მარშრუტის წინასწარ დაგეგმვისთვის (MIT-ის ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ მას შეუძლია ყოველდღიური ენერგიის გამომუშავება 8%-ით გაზარდოს).

ბიონიკური სტრუქტურის დიზაინი: მზესუმზირის ზრდის მექანიზმის იმიტაცია და თხევადკრისტალური ელასტომერული თვითმართვადი მოწყობილობის შემუშავება ძრავის გარეშე (გერმანული KIT ლაბორატორიის პროტოტიპმა მიაღწია ±30°-იან საჭეს).

კოსმოსური ფოტოელექტრული მასივი: იაპონიის JAXA-ს მიერ შემუშავებული SSPS სისტემა ახორციელებს მიკროტალღური ენერგიის გადაცემას ფაზური მასივის ანტენის მეშვეობით, ხოლო სინქრონული ორბიტის თვალთვალის შეცდომა <0.001°-ია.

შერჩევისა და განხორციელების რეკომენდაციები
უდაბნოს ფოტოელექტრული ელექტროსადგური, ქვიშისა და მტვრის ცვეთის საწინააღმდეგო, 50℃ მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობა, დახურული ჰარმონიული რედუქციის ძრავა + ჰაერით გაგრილების სითბოს გაფრქვევის მოდული

პოლარული კვლევითი სადგური, -60℃ დაბალი ტემპერატურის გაშვება, ყინულისა და თოვლის საწინააღმდეგო დატვირთვა, გამათბობელი საკისარი + ტიტანის შენადნობის სამაგრი.

სახლის განაწილებული ფოტოელექტრული პანელი, ჩუმი დიზაინი (<40dB), მსუბუქი სახურავის მონტაჟი, ერთღერძიანი თვალთვალის სისტემა + უჯაგრისო DC ძრავა

დასკვნა
ისეთი ტექნოლოგიების მიღწევებით, როგორიცაა პეროვსკიტის ფოტოელექტრული მასალები და ციფრული ტყუპების ექსპლუატაციისა და მოვლა-პატრონობის პლატფორმები, სრულად ავტომატური მზის ტრეკერები „პასიური მიყოლიდან“ „პროგნოზირებად თანამშრომლობაზე“ გადაიზრდება. მომავალში ისინი უფრო დიდ გამოყენების პოტენციალს გამოავლენენ კოსმოსური მზის ელექტროსადგურების, ფოტოსინთეზის ხელოვნური სინათლის წყაროების და ვარსკვლავთშორისი საკვლევი აპარატების სფეროებში.