هسته اصلی ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار، درک دقیق موقعیت خورشید و تنظیمات مربوط به آن است. من کاربردهای آن را در موارد مختلف ترکیب کرده و اصول کار آن را از سه پیوند کلیدی به تفصیل شرح خواهم داد: تشخیص حسگر، تجزیه و تحلیل سیستم کنترل و تصمیم‌گیری، و تنظیم انتقال مکانیکی.
اصل کار ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار عمدتاً مبتنی بر نظارت و کنترل دقیق موقعیت خورشید در زمان واقعی است. از طریق عملکرد هماهنگ حسگرها، سیستم‌های کنترل و دستگاه‌های انتقال مکانیکی، ردیابی خودکار خورشید به شرح زیر انجام می‌شود:
تشخیص موقعیت خورشیدی: ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار برای تشخیص موقعیت خورشید در زمان واقعی، به چندین حسگر متکی است. حسگرهای رایج شامل ترکیبی از حسگرهای فوتوالکتریک و روش‌های محاسبه تقویم نجومی هستند. حسگرهای فوتوالکتریک معمولاً از چندین سلول فتوولتائیک که در جهات مختلف توزیع شده‌اند، تشکیل شده‌اند. هنگامی که نور خورشید می‌تابد، شدت نور دریافتی توسط هر سلول فتوولتائیک متفاوت است. با مقایسه سیگنال‌های خروجی سلول‌های فتوولتائیک مختلف، می‌توان زاویه آزیموت و ارتفاع خورشید را تعیین کرد. قوانین محاسبه تقویم نجومی بر اساس قوانین چرخش و دوران زمین به دور خورشید، همراه با اطلاعاتی مانند تاریخ، زمان و موقعیت جغرافیایی، برای محاسبه موقعیت نظری خورشید در آسمان از طریق مدل‌های ریاضی از پیش تعیین شده، بنا شده‌اند. در مورد نیروگاه‌های خورشیدی در مقیاس بزرگ، حسگرهای موقعیت خورشیدی با دقت بالا، با نظارت بر زاویه آزیموت و ارتفاع خورشید، پشتیبانی داده‌ای را برای تنظیمات بعدی فراهم می‌کنند.
پردازش سیگنال و تصمیم‌گیری کنترلی: سیگنال موقعیت خورشیدی که توسط حسگر شناسایی می‌شود، به سیستم کنترل منتقل می‌شود که معمولاً یک ریزپردازنده تعبیه‌شده یا سیستم کنترل کامپیوتری است. سیستم کنترل سیگنال‌ها را تجزیه و تحلیل و پردازش می‌کند، موقعیت واقعی خورشید شناسایی‌شده توسط حسگر را با زاویه فعلی پنل فتوولتائیک یا تجهیزات رصد مقایسه می‌کند و اختلاف زاویه‌ای را که باید تنظیم شود محاسبه می‌کند. سپس، بر اساس استراتژی و الگوریتم کنترل از پیش تعیین‌شده، دستورالعمل‌های کنترلی مربوطه برای هدایت دستگاه انتقال مکانیکی برای تنظیم زاویه تولید می‌شوند. در موارد رصد تحقیقات علمی نجومی، پس از تنظیم پارامترهای رصد از طریق نرم‌افزار کامپیوتری، سیستم کنترل می‌تواند به‌طور خودکار تجزیه و تحلیل کند و تصمیم بگیرد که چگونه زاویه تجهیزات رصد را طبق برنامه از پیش تعیین‌شده تنظیم کند.
انتقال مکانیکی و تنظیم زاویه: دستورالعمل‌های صادر شده توسط سیستم کنترل به دستگاه انتقال مکانیکی منتقل می‌شوند. روش‌های انتقال مکانیکی رایج شامل میله‌های فشاری الکتریکی، موتورهای پله‌ای همراه با چرخ‌دنده‌ها یا پیچ‌های سربی و غیره است. پس از دریافت دستورالعمل، دستگاه انتقال مکانیکی، تکیه‌گاه پنل فتوولتائیک یا تکیه‌گاه تجهیزات مشاهده را به چرخش یا کج شدن دلخواه هدایت می‌کند و پنل فتوولتائیک یا تجهیزات مشاهده را طوری تنظیم می‌کند که عمود بر یا در زاویه خاصی نسبت به نور خورشید باشد. به عنوان مثال، در مورد سیستم‌های فتوولتائیک گلخانه‌ای کشاورزی، ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار تک محوره، زاویه پنل‌های فتوولتائیک را از طریق دستگاه‌های انتقال مکانیکی طبق دستورالعمل‌های سیستم کنترل تنظیم می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که محصولات نور کافی دریافت می‌کنند و در عین حال به دریافت کارآمد تابش خورشیدی دست می‌یابند.
بازخورد و اصلاح: برای اطمینان از دقت ردیابی، سیستم یک مکانیزم بازخورد نیز معرفی می‌کند. حسگرهای زاویه معمولاً روی دستگاه‌های انتقال مکانیکی نصب می‌شوند تا زاویه واقعی پنل‌های فتوولتائیک یا تجهیزات رصد را به صورت بلادرنگ رصد کنند و این اطلاعات زاویه را به سیستم کنترل بازخورد دهند. سیستم کنترل زاویه واقعی را با زاویه هدف مقایسه می‌کند. در صورت وجود انحراف، دوباره یک دستورالعمل تنظیم برای اصلاح زاویه و اطمینان از دقت ردیابی صادر می‌کند. ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار از طریق تشخیص، محاسبه، تنظیم و بازخورد مداوم می‌تواند به طور مداوم و دقیق تغییرات موقعیت خورشید را ردیابی کند.
موردی برای بهبود راندمان تولید برق در نیروگاه‌های خورشیدی در مقیاس بزرگ
(1) پیشینه پروژه
یک نیروگاه خورشیدی زمینی بزرگ در ایالات متحده ظرفیت نصب‌شده‌ای معادل ۵۰ مگاوات دارد. در ابتدا از براکت‌های ثابت برای نصب پنل‌های فتوولتائیک استفاده می‌شد. به دلیل عدم توانایی در دنبال کردن تغییرات موقعیت خورشید در زمان واقعی، میزان تابش خورشیدی دریافتی توسط پنل‌های فتوولتائیک محدود بود و در نتیجه راندمان تولید برق نسبتاً پایین بود. به خصوص در اوایل صبح و اواخر عصر و در طول تغییر فصول، تلفات تولید برق قابل توجه بود. برای افزایش راندمان تولید برق نیروگاه، اپراتور نیروگاه تصمیم به معرفی یک ردیاب خورشیدی خودکار گرفته است.
(2) راهکارها
براکت‌های پنل فتوولتائیک را به صورت دسته‌ای در داخل نیروگاه تعویض کنید و ردیاب‌های خورشیدی کاملاً خودکار دو محوره را نصب کنید. این ردیاب، زاویه‌های آزیموت و ارتفاع خورشید را به صورت بلادرنگ از طریق حسگرهای موقعیت خورشیدی با دقت بالا رصد می‌کند. این ردیاب در ترکیب با یک سیستم کنترل پیشرفته، براکت را برای تنظیم خودکار زاویه پنل‌های فتوولتائیک هدایت می‌کند و تضمین می‌کند که پنل‌های فتوولتائیک همیشه عمود بر نور خورشید باشند. در همین حال، ردیاب به سیستم مدیریت هوشمند نیروگاه متصل است تا نظارت از راه دور و هشدار زودهنگام خطا را محقق کند.
(3) اثر اجرا
پس از نصب ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار، راندمان تولید برق نیروگاه خورشیدی به طور قابل توجهی بهبود یافته است. طبق آمار، تولید برق سالانه در مقایسه با قبل ۲۵ تا ۳۰ درصد افزایش یافته است و میانگین تولید برق روزانه نیز به طور قابل توجهی افزایش یافته است. در دوره‌هایی با شرایط نوری ضعیف مانند زمستان و روزهای بارانی، مزیت تولید برق حتی برجسته‌تر نیز می‌شود. بازگشت سرمایه نیروگاه به طور قابل توجهی افزایش یافته است و انتظار می‌رود هزینه نوسازی تجهیزات ۲ تا ۳ سال زودتر از موعد مقرر جبران شود.
موردی از موقعیت‌یابی دقیق در مشاهدات تحقیقات علمی نجومی
(1) پیشینه پروژه
هنگامی که یک موسسه تحقیقاتی نجومی خاص در روسیه در حال انجام تحقیقات رصد خورشید بود، تنظیم دستی سنتی تجهیزات رصد نمی‌توانست نیاز به ردیابی و رصد خورشید با دقت بالا و طولانی مدت را برآورده کند و دستیابی به داده‌های خورشیدی مداوم و دقیق را دشوار می‌کرد. برای ارتقاء سطح تحقیقات و رصد علمی، این موسسه تصمیم گرفته است از ردیاب‌های خورشیدی کاملاً خودکار برای کمک به رصد استفاده کند.
(2) راهکارها
یک ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار با دقت بالا که به طور ویژه برای تحقیقات علمی طراحی شده است، انتخاب شده است. دقت موقعیت‌یابی این ردیاب می‌تواند به 0.1 درجه برسد و از پایداری بالا و قابلیت ضد تداخل برخوردار است. این ردیاب به طور دقیق به تجهیزات رصد تحقیقات علمی مانند تلسکوپ‌های خورشیدی و طیف‌سنج‌ها متصل و کالیبره شده است. پارامترهای رصد از طریق نرم‌افزار کامپیوتری تنظیم می‌شوند و ردیاب را قادر می‌سازند تا به طور خودکار زاویه تجهیزات رصد را طبق برنامه از پیش تعیین شده تنظیم کرده و مسیر خورشید را به صورت بلادرنگ ردیابی کند.
(3) اثر اجرا
پس از راه‌اندازی ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار، محققان می‌توانند به راحتی به ردیابی و رصد طولانی‌مدت و با دقت بالا خورشید دست یابند. تداوم و دقت داده‌های رصدی به طور قابل توجهی بهبود یافته است و به طور مؤثر از دست رفتن داده‌ها و خطای ناشی از تنظیم بی‌موقع تجهیزات را کاهش می‌دهد. با کمک این ردیاب، تیم تحقیقاتی با موفقیت داده‌های فعالیت خورشیدی فراوان‌تری را به دست آورد و به نتایج تحقیقات علمی مهم بسیاری در زمینه‌هایی مانند تحقیقات لکه‌های خورشیدی و رصد تاج خورشید دست یافت.
موردی از بهینه‌سازی مشارکتی سیستم‌های فتوولتائیک در گلخانه‌های کشاورزی
(1) پیشینه پروژه
در یک گلخانه فتوولتائیک کشاورزی یکپارچه در برزیل، پنل‌های فتوولتائیک به صورت ثابت نصب شده‌اند. در حالی که نیاز نوری محصولات داخل گلخانه برآورده می‌شود، اما نمی‌توان از انرژی خورشیدی به طور کامل برای تولید برق استفاده کرد. برای دستیابی به بهینه‌سازی هماهنگ تولید کشاورزی و تولید برق فتوولتائیک و افزایش درآمد جامع گلخانه‌ها، اپراتور تصمیم به نصب ردیاب‌های خورشیدی کاملاً خودکار گرفته است.
(2) راهکارها
یک ردیاب خورشیدی تک محوره کاملاً خودکار نصب کنید. این ردیاب می‌تواند زاویه پنل‌های فتوولتائیک را با توجه به موقعیت خورشید تنظیم کند. با فرض اطمینان از مدت و شدت نور خورشید برای محصولات داخل گلخانه، می‌تواند تابش خورشید را تا حد زیادی دریافت کند. از طریق سیستم کنترل هوشمند، می‌توان محدوده تنظیم زاویه پنل‌های فتوولتائیک را تنظیم کرد تا از تأثیر بیش از حد نور خورشید بر رشد محصولات جلوگیری شود. در همین حال، ردیاب با سیستم نظارت بر محیط گلخانه مرتبط است تا زاویه پنل‌های فتوولتائیک را در زمان واقعی با توجه به نیازهای رشد محصولات تنظیم کند.
(3) اثر اجرا
پس از نصب ردیاب خورشیدی کاملاً خودکار، تولید برق فتوولتائیک گلخانه‌های کشاورزی حدود 20 درصد افزایش یافته و به استفاده کارآمد از منابع انرژی خورشیدی بدون تأثیر بر رشد طبیعی محصولات منجر شده است. محصولات گلخانه‌ای به دلیل شرایط نوری یکنواخت‌تر، به خوبی رشد می‌کنند و هم عملکرد و هم کیفیت آنها بهبود یافته است. هم‌افزایی بین کشاورزی و صنعت فتوولتائیک قابل توجه است و درآمد کلی گلخانه‌ها در مقایسه با قبل 15 تا 20 درصد افزایش یافته است.
موارد فوق دستاوردهای کاربردی ردیاب‌های خورشیدی کاملاً خودکار را در زمینه‌های مختلف نشان می‌دهد. اگر می‌خواهید در مورد سناریوهای خاص بیشتر بدانید یا دستورالعملی برای اصلاح محتوا دارید، لطفاً در هر زمانی با من در میان بگذارید.
لطفا با شرکت فناوری هونده (Honde Technology Co., LTD) تماس بگیرید.
تلفن: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
وب‌سایت شرکت:www.hondetechco.com
زمان ارسال: ۱۸ ژوئن ۲۰۲۵