Le principe de fonctionnement d'un suiveur solaire entièrement automatique repose sur la perception précise de la position du soleil et l'ajustement automatique de sa trajectoire. J'illustrerai ses applications dans différents cas et détaillerai son principe de fonctionnement en m'appuyant sur trois étapes clés : la détection par capteur, l'analyse et la prise de décision du système de contrôle, et le réglage de la transmission mécanique.
Le principe de fonctionnement du suiveur solaire entièrement automatique repose principalement sur la surveillance en temps réel et le contrôle précis de la position du soleil. Grâce au fonctionnement coordonné des capteurs, des systèmes de contrôle et des dispositifs de transmission mécanique, il assure un suivi automatique du soleil, comme suit :
Détection de la position solaire : Le système de suivi solaire entièrement automatique utilise plusieurs capteurs pour détecter la position du soleil en temps réel. Les capteurs photoélectriques et les méthodes de calcul basées sur le calendrier astronomique sont couramment utilisés. Les capteurs photoélectriques sont généralement composés de plusieurs cellules photovoltaïques disposées dans différentes directions. Lorsque le soleil brille, l'intensité lumineuse reçue par chaque cellule est différente. En comparant les signaux de sortie des différentes cellules, on peut déterminer l'azimut et la hauteur du soleil. Les calculs basés sur le calendrier astronomique s'appuient sur les lois de la révolution et de la rotation de la Terre autour du Soleil, combinées à des informations telles que la date, l'heure et la position géographique, pour calculer la position théorique du soleil dans le ciel grâce à des modèles mathématiques prédéfinis. Dans le cas des grandes centrales solaires, des capteurs de position solaire de haute précision fournissent des données permettant d'effectuer des ajustements ultérieurs en surveillant l'azimut et la hauteur du soleil.
Traitement du signal et prise de décision : Le signal de position solaire détecté par le capteur est transmis au système de contrôle, généralement un microprocesseur embarqué ou un ordinateur. Ce système analyse et traite les signaux, compare la position réelle du soleil détectée par le capteur avec l’angle actuel du panneau photovoltaïque ou de l’instrument d’observation, et calcule l’écart angulaire à corriger. Ensuite, selon la stratégie et l’algorithme de contrôle prédéfinis, des instructions de commande sont générées pour piloter le dispositif de transmission mécanique et effectuer le réglage angulaire. Dans le cadre d’observations scientifiques astronomiques, après paramétrage de l’observation par logiciel, le système de contrôle analyse et détermine automatiquement le réglage angulaire de l’instrument d’observation selon le programme prédéfini.
Transmission mécanique et réglage angulaire : Les instructions du système de contrôle sont transmises au dispositif de transmission mécanique. Ce dernier utilise généralement des tiges de poussée électriques, des moteurs pas à pas associés à des engrenages ou des vis sans fin, etc. À réception de l’instruction, le dispositif de transmission mécanique actionne la rotation ou l’inclinaison du support du panneau photovoltaïque ou du support de l’équipement d’observation, les orientant ainsi perpendiculairement ou selon un angle précis par rapport au rayonnement solaire. Par exemple, dans le cas des systèmes photovoltaïques pour serres agricoles, le suiveur solaire mono-axe entièrement automatique ajuste l’angle des panneaux photovoltaïques via des dispositifs de transmission mécanique, conformément aux instructions du système de contrôle. Ceci garantit un ensoleillement optimal des cultures tout en optimisant la captation du rayonnement solaire.
Retour d'information et correction : Afin de garantir la précision du suivi, le système intègre un mécanisme de retour d'information. Des capteurs angulaires, généralement installés sur les dispositifs de transmission mécanique, surveillent en temps réel l'angle d'incidence des panneaux photovoltaïques ou des équipements d'observation et transmettent cette information au système de contrôle. Ce dernier compare l'angle d'incidence à l'angle cible. En cas d'écart, il émet une instruction de correction pour rectifier l'angle et assurer la précision du suivi. Grâce à un processus continu de détection, de calcul, d'ajustement et de retour d'information, le suiveur solaire entièrement automatique suit en permanence et avec précision les variations de la position du soleil.
Un exemple d'amélioration de l'efficacité de production d'énergie des grandes centrales solaires
(1) Contexte du projet
Une centrale solaire au sol de grande envergure aux États-Unis possède une capacité installée de 50 mégawatts. À l'origine, elle utilisait des supports fixes pour l'installation des panneaux photovoltaïques. L'impossibilité de suivre en temps réel les variations de la position du soleil limitait la quantité de rayonnement solaire reçue par les panneaux, ce qui entraînait un rendement de production d'électricité relativement faible. Les pertes de production étaient particulièrement importantes tôt le matin, tard le soir et lors des changements de saison. Afin d'améliorer le rendement de la centrale, son exploitant a décidé d'installer un système de suivi solaire automatique.
(2) Solutions
Remplacez par lots les supports de panneaux photovoltaïques de la centrale et installez des trackers solaires automatiques à deux axes. Ce tracker surveille en temps réel l'azimut et la hauteur du soleil grâce à des capteurs de position solaire de haute précision. Associé à un système de contrôle avancé, il actionne le support pour ajuster automatiquement l'angle des panneaux photovoltaïques, garantissant ainsi leur orientation perpendiculaire au rayonnement solaire. Parallèlement, le tracker est connecté au système de gestion intelligent de la centrale pour permettre la surveillance à distance et la détection précoce des pannes.
(3) Effet de la mise en œuvre
Après l'installation du système de suivi solaire entièrement automatisé, l'efficacité de production d'électricité de la centrale solaire a été considérablement améliorée. Selon les statistiques, la production annuelle d'électricité a augmenté de 25 % à 30 % par rapport à la situation antérieure, avec une hausse significative de la production journalière moyenne. Lors des périodes de faible luminosité, comme en hiver ou par temps pluvieux, ce gain de production est encore plus marqué. Le retour sur investissement de la centrale a ainsi progressé de manière significative et l'on prévoit que le coût de la rénovation des équipements sera amorti deux à trois ans plus tôt que prévu.
Un cas de positionnement précis dans les observations de recherche scientifique astronomique
(1) Contexte du projet
Lorsqu'un institut de recherche astronomique russe menait des recherches sur l'observation solaire, le réglage manuel traditionnel des équipements d'observation ne permettait pas de répondre aux exigences d'un suivi et d'une observation précis et à long terme du soleil, rendant difficile l'obtention de données solaires continues et précises. Afin d'améliorer le niveau de la recherche scientifique et des observations, l'institut a décidé d'utiliser des systèmes de suivi solaire entièrement automatisés.
(2) Solutions
Un système de suivi solaire entièrement automatique de haute précision, spécialement conçu pour la recherche scientifique, a été sélectionné. Ce système offre une précision de positionnement de 0,1° et une grande stabilité ainsi qu'une excellente résistance aux interférences. Il est connecté et calibré avec précision à des instruments d'observation scientifique tels que des télescopes solaires et des spectromètres. Les paramètres d'observation sont définis par un logiciel, permettant au système d'ajuster automatiquement l'angle de l'instrument d'observation selon le programme prédéfini et de suivre la trajectoire du soleil en temps réel.
(3) Effet de la mise en œuvre
Une fois le système de suivi solaire entièrement automatisé mis en service, les chercheurs peuvent facilement réaliser un suivi et une observation du soleil à long terme et de haute précision. La continuité et la précision des données d'observation ont été considérablement améliorées, réduisant ainsi efficacement les pertes de données et les erreurs dues à des réglages intempestifs de l'équipement. Grâce à ce système, l'équipe de recherche a pu obtenir des données plus abondantes sur l'activité solaire et réaliser d'importants résultats scientifiques dans des domaines tels que l'étude des taches solaires et l'observation de la couronne solaire.
Un cas d'optimisation collaborative de systèmes photovoltaïques dans les serres agricoles
(1) Contexte du projet
Dans une serre agricole photovoltaïque intégrée au Brésil, les panneaux photovoltaïques sont installés de manière fixe. Bien qu'ils répondent aux besoins en lumière des cultures, ils ne permettent pas d'exploiter pleinement l'énergie solaire pour la production d'électricité. Afin d'optimiser la production agricole et la production d'énergie photovoltaïque et d'accroître le revenu global des serres, l'exploitant a décidé d'installer des systèmes de suivi solaire entièrement automatisés.
(2) Solutions
Installez un système de suivi solaire mono-axe entièrement automatique. Ce système ajuste l'angle des panneaux photovoltaïques en fonction de la position du soleil. Tout en garantissant la durée et l'intensité d'ensoleillement nécessaires aux cultures sous serre, il leur permet de capter un rayonnement solaire maximal. Grâce à un système de contrôle intelligent, la plage d'ajustement de l'angle des panneaux photovoltaïques peut être paramétrée afin d'éviter qu'un ensoleillement excessif n'affecte la croissance des cultures. Par ailleurs, le système de suivi est relié au système de surveillance environnementale de la serre pour ajuster en temps réel l'angle des panneaux photovoltaïques en fonction des besoins de croissance des cultures.
(3) Effet de la mise en œuvre
Après l'installation du système de suivi solaire entièrement automatisé, la production d'énergie photovoltaïque des serres agricoles a augmenté d'environ 20 %, permettant une utilisation efficace des ressources en énergie solaire sans affecter la croissance normale des cultures. Grâce à des conditions d'éclairage plus uniformes, les cultures se développent bien, et le rendement ainsi que la qualité se sont améliorés. La synergie entre l'agriculture et l'industrie photovoltaïque est remarquable, et le revenu global des serres a augmenté de 15 à 20 % par rapport à la situation antérieure.
Les exemples ci-dessus illustrent les applications réussies des systèmes de suivi solaire entièrement automatiques dans différents domaines. Si vous souhaitez en savoir plus sur des cas d'utilisation spécifiques ou si vous avez des suggestions d'amélioration, n'hésitez pas à me contacter.
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Date de publication : 18 juin 2025