פוטו-וולטאי, מחקר מדעי וחקלאות כולם מרוויחים! ניתוח מקיף של מקרה המעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין

ליבת המעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין טמונה בתפיסה מדויקת של מיקום השמש ובהתאמות. אשלב את יישומיו במקרים שונים ואפרט בפירוט על עקרון הפעולה שלו משלושה חוליות מרכזיות: זיהוי חיישנים, ניתוח וקבלת החלטות של מערכת הבקרה, וכיוונון מכני של תיבת ההילוכים.

עקרון הפעולה של המעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין מבוסס בעיקר על ניטור בזמן אמת ובקרה מדויקת של מיקום השמש. באמצעות פעולה מתואמת של חיישנים, מערכות בקרה והתקני תמסורת מכניים, הוא משיג מעקב אוטומטי אחר השמש, כדלקמן:
זיהוי מיקום השמש: גשש השמש האוטומטי לחלוטין מסתמך על מספר חיישנים כדי לזהות את מיקום השמש בזמן אמת. הנפוצים שבהם כוללים שילוב של חיישנים פוטואלקטריים ושיטות חישוב לוח שנה אסטרונומי. חיישנים פוטואלקטריים מורכבים בדרך כלל מתאים פוטו-וולטאיים מרובים המפוזרים בכיוונים שונים. כאשר אור השמש זורח, עוצמת האור המתקבלת על ידי כל תא פוטו-וולטאי שונה. על ידי השוואת אותות הפלט של תאים פוטו-וולטאיים שונים, ניתן לקבוע את זוויות האזימוט והגובה של השמש. כללי חישוב לוח שנה אסטרונומי מבוססים על חוקי סיבוב כדור הארץ סביב השמש, בשילוב עם מידע כגון תאריך, שעה ומיקום גיאוגרפי, כדי לחשב את המיקום התיאורטי של השמש בשמיים באמצעות מודלים מתמטיים מוגדרים מראש. במקרה של תחנות כוח סולאריות בקנה מידה גדול, חיישני מיקום סולאריים מדויקים מספקים תמיכה בנתונים להתאמות עוקבות על ידי ניטור זוויות האזימוט והגובה של השמש.

עיבוד אותות וקבלת החלטות בקרה: אות מיקום השמש שזוהה על ידי החיישן מועבר למערכת הבקרה, שהיא בדרך כלל מיקרו-מעבד משובץ או מערכת בקרת מחשב. מערכת הבקרה מנתחת ומעבדת את האותות, משווה את מיקום השמש בפועל שזוהה על ידי החיישן לזווית הנוכחית של הפאנל הפוטו-וולטאי או ציוד התצפית, ומחשבת את הפרש הזווית שיש להתאים. לאחר מכן, בהתבסס על אסטרטגיית הבקרה והאלגוריתם שנקבעו מראש, נוצרות הוראות בקרה מתאימות כדי להניע את התקן ההולכה המכני לצורך כוונון הזווית. במקרים של תצפיות מדעיות אסטרונומיות, לאחר הגדרת פרמטרי התצפית באמצעות תוכנת מחשב, מערכת הבקרה יכולה לנתח באופן אוטומטי ולהחליט כיצד להתאים את זווית ציוד התצפית בהתאם לתוכנית שנקבעה מראש.

תמסורת מכנית וכיוונון זווית: ההוראות המונפקות על ידי מערכת הבקרה מועברות להתקן תמסורת מכני. שיטות תמסורת מכניות נפוצות כוללות מוטות דחיפה חשמליים, מנועי צעד בשילוב עם גלגלי שיניים או ברגים מובילים וכו'. עם קבלת ההוראה, התקן תמסורת מכני יניע את תומך הפאנל הפוטו-וולטאי או את תומך ציוד התצפית לסיבוב או הטיה לפי הצורך, תוך כוונון הפאנל הפוטו-וולטאי או ציוד התצפית כך שיהיו בניצב או בזווית מסוימת לאור השמש. לדוגמה, במקרה של מערכות פוטו-וולטאיות חממה חקלאיות, המעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין בעל ציר יחיד מתאים את זווית הפאנלים הפוטו-וולטאיים באמצעות התקני תמסורת מכניים בהתאם להוראות מערכת הבקרה, ומבטיח שהגידולים יקבלו מספיק אור תוך השגת קליטה יעילה של קרינת השמש.

משוב ותיקון: כדי להבטיח את דיוק המעקב, המערכת תציג גם מנגנון משוב. חיישני זווית מותקנים בדרך כלל על התקני תמסורת מכניים כדי לנטר את הזווית בפועל של פאנלים פוטו-וולטאיים או ציוד תצפית בזמן אמת ולהחזיר את מידע הזווית הזה למערכת הבקרה. מערכת הבקרה משווה את הזווית בפועל לזווית היעד. אם יש סטייה, היא תנפיק שוב הוראת התאמה כדי לתקן את הזווית ולהבטיח את דיוק המעקב. באמצעות זיהוי, חישוב, התאמה ומשוב רציפים, המעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין יכול לעקוב באופן רציף ומדויק אחר השינויים במיקום השמש.
מקרה של שיפור יעילות ייצור החשמל של תחנות כוח סולאריות בקנה מידה גדול
(1) רקע הפרויקט
תחנת כוח סולארית קרקעית בקנה מידה גדול בארצות הברית בעלת קיבולת מותקנת של 50 מגה-וואט. במקור היא השתמשה בסוגריים קבועים להתקנת פאנלים פוטו-וולטאיים. עקב חוסר היכולת לעקוב אחר השינויים במיקום השמש בזמן אמת, כמות הקרינה הסולארית שנקלטה על ידי הפאנלים הפוטו-וולטאיים הייתה מוגבלת, מה שהביא ליעילות ייצור חשמל נמוכה יחסית. במיוחד בשעות הבוקר המוקדמות ובשעות הערב המאוחרות ובמהלך מעבר העונות, אובדן ייצור החשמל היה משמעותי. כדי לשפר את יעילות ייצור החשמל של תחנת הכוח, מפעיל תחנת הכוח החליט להציג מעקב סולארי אוטומטי.
(2) פתרונות
החליפו את תושבות הפאנלים הפוטו-וולטאיים בקבוצות בתוך תחנת הכוח והתקינו עוקבים סולאריים אוטומטיים לחלוטין בעלי שני צירים. עוקב זה מנטר את זוויות האזימוט והגובה של השמש בזמן אמת באמצעות חיישני מיקום סולאריים מדויקים. בשילוב עם מערכת בקרה מתקדמת, הוא מניע את התושבת להתאים אוטומטית את זווית הפאנלים הפוטו-וולטאיים, ומבטיח שהפאנלים הפוטו-וולטאיים תמיד בניצב לאור השמש. במקביל, העקבן מחובר למערכת הניהול החכמה של תחנת הכוח כדי להשיג ניטור מרחוק והתרעה מוקדמת על תקלות.
(3) אפקט היישום
לאחר התקנת המעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין, יעילות ייצור החשמל של תחנת הכוח הסולארית שופרה משמעותית. על פי נתונים סטטיסטיים, ייצור החשמל השנתי גדל ב-25% עד 30% בהשוואה לעבר, עם עלייה משמעותית בייצור החשמל היומי הממוצע. בתקופות עם תנאי תאורה גרועים כמו חורף וימי גשם, יתרון ייצור החשמל בולט אף יותר. החזר ההשקעה של תחנת הכוח גדל משמעותית, וצפוי כי עלות שיפוץ הציוד תוחזר שנתיים עד שלוש שנים לפני לוח הזמנים.

מקרה של מיקום מדויק בתצפיות מחקר מדעיות אסטרונומיות
(1) רקע הפרויקט
כאשר מוסד מחקר אסטרונומי מסוים ברוסיה ערך מחקר תצפיות שמש, הכוונון הידני המסורתי של ציוד התצפית לא יכל לעמוד בדרישה למעקב ותצפית מדויקים וארוכי טווח אחר השמש, מה שהקשה על קבלת נתוני שמש רציפים ומדויקים. כדי לשפר את רמת המחקר והתצפית המדעיים, המוסד החליט להשתמש בעוקבי שמש אוטומטיים לחלוטין כדי לסייע בתצפית.
(2) פתרונות
נבחר גשש שמש אוטומטי לחלוטין בעל דיוק גבוה שתוכנן במיוחד למחקר מדעי. דיוק המיקום של גשש זה יכול להגיע ל-0.1°, והוא בעל יציבות גבוהה ויכולת נגד הפרעות. הגשש מחובר ומכויל במדויק עם ציוד תצפית מדעי כגון טלסקופים סולאריים וספקטרומטרים. פרמטרי התצפית נקבעים באמצעות תוכנת מחשב, המאפשרת לגשש להתאים אוטומטית את זווית ציוד התצפית בהתאם לתוכנית שנקבעה מראש ולעקוב אחר מסלול השמש בזמן אמת.
(3) אפקט היישום
לאחר השימוש במעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין, חוקרים יכולים להשיג בקלות מעקב ותצפית מדויקת וארוכת טווח אחר השמש. הרציפות והדיוק של נתוני התצפית שופרו משמעותית, מה שמפחית ביעילות אובדן נתונים ושגיאות הנגרמות כתוצאה מכוונון בטרם עת של הציוד. בעזרת מעקב זה, צוות המחקר השיג בהצלחה נתוני פעילות סולארית רבים יותר והשיג תוצאות מחקר מדעיות חשובות רבות בתחומים כמו מחקר כתמי שמש ותצפית על העטרה.

מקרה של אופטימיזציה שיתופית של מערכות פוטו-וולטאיות בחממות חקלאיות
(1) רקע הפרויקט
בחממה פוטו-וולטאית חקלאית משולבת מסוימת בברזיל, פאנלים פוטו-וולטאיים מותקנים בצורה קבועה. למרות שהם מספקים את דרישת האור של הגידולים בתוך החממה, היא אינה מסוגלת לנצל באופן מלא את אנרגיית השמש לייצור חשמל. כדי להשיג אופטימיזציה מתואמת של הייצור החקלאי וייצור החשמל הפוטו-וולטאי ולהגדיל את ההכנסה הכוללת של החממות, החליט המפעיל להתקין עוקבים סולאריים אוטומטיים לחלוטין.
(2) פתרונות
התקן גשש סולארי אוטומטי לחלוטין בעל ציר אחד. גשש זה יכול להתאים את זווית הפאנלים הפוטו-וולטאיים בהתאם למיקום השמש. מתוך הנחה להבטיח את משך ועוצמת אור השמש עבור הגידולים בתוך החממה, היא יכולה לקלוט את קרינת השמש במידה המרבית. באמצעות מערכת בקרה חכמה, ניתן לכוון את טווח כוונון הזווית של הפאנלים הפוטו-וולטאיים כדי למנוע חסימת אור שמש מוגזמת מהפאנלים הפוטו-וולטאיים להשפיע על צמיחת הגידולים. בינתיים, הגשש מקושר למערכת ניטור הסביבה של החממה כדי להתאים את זווית הפאנלים הפוטו-וולטאיים בזמן אמת בהתאם לצורכי הגידול של הגידולים.
(3) אפקט היישום
לאחר התקנת המעקב הסולארי האוטומטי לחלוטין, ייצור החשמל הפוטו-וולטאית של חממות חקלאיות גדל בכ-20%, תוך ניצול יעיל של משאבי אנרגיה סולארית מבלי לפגוע בגידול הרגיל של גידולים. הגידולים בחממה גדלים היטב הודות לתנאי תאורה אחידים יותר, וגם התפוקה וגם האיכות השתפרו. הסינרגיה בין החקלאות לתעשייה הפוטו-וולטאית היא יוצאת דופן, וההכנסה הכוללת של חממות גדלה ב-15% עד 20% בהשוואה לעבר.

המקרים הנ"ל מדגימים את הישגי היישום של עוקבים סולאריים אוטומטיים לחלוטין בתחומים שונים. אם ברצונכם לדעת עוד על מקרי תרחישים ספציפיים או שיש לכם הנחיות לשינוי תוכן, אל תהססו לפנות אליי בכל עת.

אנא צרו קשר עם Honde Technology Co., LTD.

טלפון: 86-15210548582+

Email: info@hondetech.com

אתר החברה:www.hondetechco.com