Ekipmanlara Genel Bakış
Tam otomatik güneş takip sistemi, güneşin azimut ve yüksekliğini gerçek zamanlı olarak algılayan ve fotovoltaik panelleri, yoğunlaştırıcıları veya gözlem ekipmanlarını güneş ışınlarıyla her zaman en iyi açıyı koruyacak şekilde yönlendiren akıllı bir sistemdir. Sabit güneş enerjisi cihazlarına kıyasla, enerji alım verimliliğini %20-40 oranında artırabilir ve fotovoltaik enerji üretimi, tarımsal ışık düzenlemesi, astronomik gözlem ve diğer alanlarda önemli bir değere sahiptir.
Temel teknoloji bileşimi
Algılama sistemi
Fotoelektrik sensör dizisi: Güneş ışığı yoğunluğu dağılımındaki farkı tespit etmek için dört kadranlı fotodiyot veya CCD görüntü sensörü kullanılır.
Astronomik algoritma telafisi: Dahili GPS konumlandırma ve astronomik takvim veritabanı sayesinde, yağmurlu havalarda güneşin yörüngesini hesaplar ve tahmin eder.
Çok kaynaklı füzyon algılama: Işık yoğunluğu, sıcaklık ve rüzgar hızı sensörlerini birleştirerek parazit önleyici konumlandırma (örneğin güneş ışığını ışık parazitinden ayırt etme) elde etme.
Kontrol sistemi
Çift eksenli tahrik yapısı:
Yatay dönüş ekseni (azimut): Step motor, 0-360° dönüşü kontrol eder, doğruluk ±0,1°'dir.
Eğim ayar ekseni (yükseklik açısı): Doğrusal itme çubuğu, dört mevsim boyunca güneş yüksekliğindeki değişime uyum sağlamak için -15°~90° arasında ayar imkanı sunar.
Uyarlanabilir kontrol algoritması: Enerji tüketimini azaltmak için motor hızını dinamik olarak ayarlamak amacıyla PID kapalı döngü kontrolü kullanılır.
Mekanik yapı
Hafif kompozit braket: Karbon fiber malzeme 10:1'lik bir mukavemet-ağırlık oranına ve 10'luk bir rüzgar direnci seviyesine ulaşır.
Kendi kendini temizleyen rulman sistemi: IP68 koruma seviyesi, dahili grafit yağlama tabakası ve çöl ortamında 5 yılı aşkın sürekli çalışma ömrü.
Tipik uygulama örnekleri
1. Yüksek güçlü yoğunlaştırılmış fotovoltaik enerji santrali (CPV)
Array Technologies DuraTrack HZ v3 takip sistemi, Birleşik Arap Emirlikleri'nin Dubai kentindeki Güneş Enerjisi Parkı'nda III-V çok katmanlı güneş pilleriyle birlikte kullanılmaktadır:
Çift eksenli takip sistemi, %41'lik bir ışık enerjisi dönüşüm verimliliği sağlar (sabit braketlerde bu oran sadece %32'dir).
Kasırga modu ile donatılmıştır: rüzgar hızı 25 m/s'yi aştığında, fotovoltaik panel yapısal hasar riskini azaltmak için otomatik olarak rüzgara dayanıklı bir açıya ayarlanır.
2. Akıllı tarımsal güneş enerjili sera
Hollanda'daki Wageningen Üniversitesi, SolarEdge Sunflower takip sistemini domates serasına entegre etti:
Güneş ışığının geliş açısı, yansıtıcı dizi aracılığıyla dinamik olarak ayarlanarak ışığın homojenliği %65 oranında artırılır.
Bitki büyüme modeliyle birlikte, öğlen saatlerindeki güçlü ışık döneminde yaprakların yanmasını önlemek için otomatik olarak 15° açı yapar.
3. Uzay astronomik gözlem platformu
Çin Bilimler Akademisi Yunnan Gözlemevi, ASA DDM85 ekvatoral izleme sistemini kullanmaktadır:
Yıldız izleme modunda, açısal çözünürlük 0,05 yay saniyesine ulaşarak derin uzay cisimlerinin uzun süreli pozlama ihtiyaçlarını karşılar.
Dünyanın dönüşünü telafi etmek için kuvars jiroskoplar kullanıldığından, 24 saatlik izleme hatası 3 yay dakikasından azdır.
4. Akıllı şehir sokak aydınlatma sistemi
Shenzhen Qianhai bölgesindeki pilot proje kapsamında yer alan SolarTree fotovoltaik sokak lambaları:
Çift eksenli izleme ve monokristal silikon hücreler, ortalama günlük güç üretimini 4,2 kWh'ye ulaştırarak yağmurlu ve bulutlu havalarda 72 saatlik pil ömrü sağlıyor.
Geceleyin rüzgar direncini azaltmak ve 5G mikro baz istasyonu montaj platformu olarak hizmet vermek için otomatik olarak yatay konuma geri döner.
5. Güneş enerjili tuzdan arındırma gemisi
Maldivler "SolarSailor" projesi:
Gemi güvertesine esnek fotovoltaik film serilir ve dalga dengeleme takibi hidrolik tahrik sistemi aracılığıyla sağlanır.
Sabit sistemlere kıyasla, günlük tatlı su üretimi %28 artırılarak 200 kişilik bir topluluğun günlük ihtiyacı karşılanmaktadır.
Teknoloji geliştirme trendleri
Çoklu sensör füzyon konumlandırma: Karmaşık arazilerde santimetre düzeyinde izleme doğruluğu elde etmek için görsel SLAM ve lidar'ı birleştirin.
Yapay zekâ destekli strateji optimizasyonu: Bulutların hareket yörüngesini tahmin etmek ve en uygun takip yolunu önceden planlamak için derin öğrenme kullanılır (MIT deneyleri, bunun günlük enerji üretimini %8 oranında artırabileceğini göstermektedir).
Biyonik yapı tasarımı: Ayçiçeklerinin büyüme mekanizmasını taklit ederek, motor tahrikine ihtiyaç duymayan sıvı kristal elastomerden yapılmış kendi kendini yönlendiren bir cihaz geliştirmek (Alman KIT laboratuvarının prototipi ±30° yönlendirme hassasiyetine ulaşmıştır).
Uzay fotovoltaik paneli: Japonya'nın JAXA şirketi tarafından geliştirilen SSPS sistemi, faz dizili anten aracılığıyla mikrodalga enerjisi iletimini gerçekleştirir ve senkronize yörünge izleme hatası <0,001°'dir.
Seçim ve uygulama önerileri
Çöl tipi fotovoltaik enerji santrali, kum ve toz aşınmasına karşı dayanıklı, 50℃ yüksek sıcaklıkta çalışma, kapalı harmonik redüksiyon motoru + hava soğutmalı ısı dağıtım modülü.
Kutup araştırma istasyonu, -60℃ düşük sıcaklıkta çalıştırma, buz ve kar yüküne karşı koruma, ısıtmalı yatak + titanyum alaşımlı braket
Ev tipi dağıtılmış fotovoltaik sistem, sessiz tasarım (<40dB), hafif çatı montajı, tek eksenli takip sistemi + fırçasız DC motor.
Çözüm
Perovskit fotovoltaik malzemeler ve dijital ikiz işletim ve bakım platformları gibi teknolojilerdeki atılımlarla birlikte, tam otomatik güneş takip sistemleri "pasif takip"ten "tahmin edici iş birliğine" doğru evrim geçiriyor. Gelecekte, uzay güneş enerjisi santralleri, fotosentez yapay ışık kaynakları ve yıldızlararası keşif araçları alanlarında daha büyük uygulama potansiyeli göstereceklerdir.
Yayın tarihi: 11 Şubat 2025