Aperçu de l'équipement
Le système de suivi solaire entièrement automatique est un système intelligent qui détecte en temps réel l'azimut et la hauteur du soleil, et pilote les panneaux photovoltaïques, les concentrateurs ou les équipements d'observation afin de maintenir en permanence l'angle optimal avec les rayons du soleil. Comparé aux systèmes solaires fixes, il permet d'accroître le rendement énergétique de 20 à 40 % et présente un intérêt majeur pour la production d'énergie photovoltaïque, la régulation de l'éclairage agricole, l'observation astronomique et d'autres domaines.
composition technologique de base
Système de perception
Réseau de capteurs photoélectriques : Utiliser une photodiode à quatre quadrants ou un capteur d’image CCD pour détecter la différence de distribution de l’intensité lumineuse solaire
Compensation par algorithme astronomique : grâce à la géolocalisation GPS intégrée et à une base de données de calendrier astronomique, calculez et prédisez la trajectoire du soleil même par temps pluvieux.
Détection par fusion multi-sources : combinez les capteurs d’intensité lumineuse, de température et de vitesse du vent pour obtenir un positionnement anti-interférences (par exemple, en distinguant la lumière du soleil des interférences lumineuses).
Système de contrôle
Structure d'entraînement à double axe :
Axe de rotation horizontal (azimut) : Moteur pas à pas contrôlant la rotation de 0 à 360°, précision ±0,1°
Axe de réglage de l'inclinaison (angle d'élévation) : La tige de poussée linéaire permet un réglage de -15° à 90° pour s'adapter aux variations de la hauteur du soleil au fil des quatre saisons.
Algorithme de contrôle adaptatif : Utilisation d’une régulation PID en boucle fermée pour ajuster dynamiquement la vitesse du moteur afin de réduire la consommation d’énergie.
structure mécanique
Support composite léger : le matériau en fibre de carbone atteint un rapport résistance/poids de 10:1 et un niveau de résistance au vent de 10
Système de roulement autonettoyant : niveau de protection IP68, couche de lubrification en graphite intégrée et durée de vie en fonctionnement continu en milieu désertique supérieure à 5 ans.
Cas d'application typiques
1. Centrale photovoltaïque à concentration de haute puissance (CPV)
Le système de suivi DuraTrack HZ v3 d'Array Technologies est déployé dans le parc solaire de Dubaï, aux Émirats arabes unis, avec des cellules solaires multijonctions III-V :
Le suivi biaxial permet une efficacité de conversion d'énergie lumineuse de 41 % (les supports fixes n'atteignent que 32 %).
Doté d'un mode ouragan : lorsque la vitesse du vent dépasse 25 m/s, le panneau photovoltaïque s'oriente automatiquement selon un angle résistant au vent afin de réduire les risques de dommages structurels.
2. Serre solaire agricole intelligente
L'université de Wageningen, aux Pays-Bas, intègre le système de suivi SolarEdge Sunflower dans sa serre à tomates :
L'angle d'incidence de la lumière solaire est ajusté dynamiquement grâce au réseau de réflecteurs afin d'améliorer l'uniformité de la lumière de 65 %.
Associé au modèle de croissance des plantes, il dévie automatiquement de 15° pendant la période de forte luminosité de midi afin d'éviter de brûler les feuilles.
3. Plateforme d'observation astronomique spatiale
L'observatoire du Yunnan de l'Académie chinoise des sciences utilise le système de suivi équatorial ASA DDM85 :
En mode de suivi d'étoiles, la résolution angulaire atteint 0,05 seconde d'arc, répondant aux besoins d'exposition à long terme des objets du ciel profond
Grâce à l'utilisation de gyroscopes à quartz pour compenser la rotation de la Terre, l'erreur de suivi sur 24 heures est inférieure à 3 minutes d'arc.
4. Système d'éclairage public intelligent
Projet pilote de lampadaires photovoltaïques SolarTree dans la zone de Qianhai à Shenzhen :
Le suivi biaxial et les cellules en silicium monocristallin permettent une production d'énergie quotidienne moyenne de 4,2 kWh, assurant une autonomie de 72 heures même par temps pluvieux ou nuageux.
Se remet automatiquement en position horizontale la nuit pour réduire la résistance au vent et servir de plateforme de montage pour une micro-station de base 5G
5. Navire de dessalement solaire
Projet « SolarSailor » aux Maldives :
Un film photovoltaïque flexible est posé sur le pont de la coque, et le suivi de la compensation des vagues est réalisé grâce à un système d'entraînement hydraulique.
Comparativement aux systèmes fixes, la production quotidienne d'eau douce est augmentée de 28 %, répondant aux besoins quotidiens d'une communauté de 200 personnes.
tendances du développement technologique
Positionnement par fusion multi-capteurs : combinez le SLAM visuel et le lidar pour obtenir une précision de suivi centimétrique en terrain complexe.
Optimisation de la stratégie de pilotage par l'IA : Utiliser l'apprentissage profond pour prédire la trajectoire des nuages et planifier à l'avance le chemin de suivi optimal (des expériences du MIT montrent que cela peut augmenter la production d'énergie quotidienne de 8 %).
Conception de structures bioniques : imiter le mécanisme de croissance des tournesols et développer un dispositif d’autodirection en élastomère à cristaux liquides sans moteur (le prototype du laboratoire allemand KIT a atteint une direction de ±30°).
Réseau photovoltaïque spatial : Le système SSPS développé par la JAXA japonaise réalise la transmission d'énergie micro-ondes via une antenne réseau à commande de phase, et l'erreur de suivi d'orbite synchrone est inférieure à 0,001°.
Suggestions de sélection et de mise en œuvre
Centrale photovoltaïque pour zones désertiques, résistante à l'usure par le sable et la poussière, fonctionnement à haute température (50 °C), moteur à réduction harmonique fermé + module de dissipation thermique par refroidissement par air
Station de recherche polaire, démarrage à basse température (-60 °C), résistance au givrage et à la neige, palier chauffant et support en alliage de titane
Système photovoltaïque domestique distribué, conception silencieuse (<40 dB), installation légère en toiture, système de suivi mono-axial + moteur CC sans balais
Conclusion
Grâce aux avancées technologiques telles que les matériaux photovoltaïques à base de pérovskite et les plateformes numériques de jumeau numérique pour l'exploitation et la maintenance, les systèmes de suivi solaire entièrement automatisés évoluent d'un fonctionnement passif vers une collaboration prédictive. À l'avenir, ils présenteront un potentiel d'application accru dans les domaines des centrales solaires spatiales, des sources de lumière artificielle par photosynthèse et des véhicules d'exploration interstellaire.
Date de publication : 11 février 2025