Présentation de l'équipement
Le suiveur solaire entièrement automatique est un système intelligent qui détecte l'azimut et l'altitude du soleil en temps réel 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 dispositifs solaires fixes, il permet d'augmenter l'efficacité 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 de la technologie de base
Système de perception
Réseau de capteurs photoélectriques : utilisez une photodiode à quatre quadrants ou un capteur d'image CCD pour détecter la différence dans la distribution de l'intensité de la lumière solaire
Compensation d'algorithme astronomique : positionnement GPS intégré et base de données de calendrier astronomique, calcul et prédiction de la trajectoire du soleil par temps de pluie
Détection de fusion multi-sources : combinez des capteurs d'intensité lumineuse, de température et de vitesse du vent pour obtenir un positionnement anti-interférence (par exemple, distinguer la lumière du soleil des interférences lumineuses)
Système de contrôle
Structure d'entraînement à deux axes :
Axe de rotation horizontal (azimut) : Le moteur pas à pas contrôle 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 au changement d'altitude solaire au cours des quatre saisons
Algorithme de contrôle adaptatif : utilisez le contrôle en boucle fermée PID 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 dans un environnement désertique supérieure à 5 ans
Cas d'application typiques
1. Centrale photovoltaïque à concentration de grande 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 multi-jonctions III-V :
Le suivi à deux axes permet une efficacité de conversion d'énergie lumineuse de 41 % (les supports fixes ne sont que de 32 %)
Equipé du mode ouragan : lorsque la vitesse du vent dépasse 25 m/s, le panneau photovoltaïque s'ajuste automatiquement à un angle résistant au vent pour réduire le risque de dommages structurels
2. Serre solaire agricole intelligente
L'Université de Wageningen aux Pays-Bas intègre le système de suivi des tournesols SolarEdge dans la serre de tomates :
L'angle d'incidence de la lumière solaire est ajusté dynamiquement grâce au réseau de réflecteurs pour 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 pour 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 des étoiles, la résolution angulaire atteint 0,05 seconde d'arc, répondant aux besoins d'exposition à long terme des objets du ciel profond
En utilisant des 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 pour ville
Projet pilote de lampadaires photovoltaïques SolarTree dans la région de Qianhai à Shenzhen :
Le suivi à deux axes + les cellules en silicium monocristallin permettent à la production d'énergie quotidienne moyenne d'atteindre 4,2 kWh, permettant ainsi une autonomie de batterie de 72 heures par temps pluvieux et nuageux.
Réinitialisation automatique en position horizontale la nuit pour réduire la résistance au vent et servir de plate-forme de montage de 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.
Par rapport aux systèmes fixes, la production quotidienne d'eau douce est augmentée de 28 %, répondant ainsi 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 au centimètre près sur des terrains complexes
Optimisation de la stratégie de conduite de l'IA : utilisez l'apprentissage profond pour prédire la trajectoire de mouvement des nuages et planifier à l'avance le chemin de suivi optimal (les expériences du MIT montrent qu'il peut augmenter la production d'énergie quotidienne de 8 %)
Conception de structure bionique : imiter le mécanisme de croissance des tournesols et développer un dispositif d'autodirection en élastomère à cristaux liquides sans entraînement par 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-onde via une antenne réseau à commande de phase, et l'erreur de suivi d'orbite synchrone est < 0,001°
Suggestions de sélection et de mise en œuvre
Centrale photovoltaïque désertique, anti-usure par le sable et la poussière, fonctionnement à haute température de 50 ℃, moteur à réduction harmonique fermée + module de dissipation thermique à refroidissement par air
Station de recherche polaire, démarrage à basse température de -60 °C, charge anti-glace et neige, roulement chauffant + support en alliage de titane
Photovoltaïque distribué à domicile, conception silencieuse (<40 dB), installation légère sur le toit, système de suivi à axe unique + moteur à courant continu sans balais
Conclusion
Grâce aux avancées technologiques telles que les matériaux photovoltaïques à base de pérovskite et les plateformes d'exploitation et de maintenance de jumeaux numériques, les suiveurs solaires entièrement automatiques évoluent du « suivi passif » vers la « collaboration prédictive ». À l'avenir, leur potentiel d'application sera accru dans les domaines des centrales solaires spatiales, des sources de lumière artificielle pour la photosynthèse et des véhicules d'exploration interstellaire.
Date de publication : 11 février 2025