تستفيد الطاقة الكهروضوئية والبحث العلمي والزراعة جميعها! تحليل شامل لحالة نظام تتبع الطاقة الشمسية الأوتوماتيكي بالكامل

يكمن جوهر نظام تتبع الشمس الأوتوماتيكي بالكامل في تحديد موقع الشمس بدقة وإجراء التعديلات اللازمة. سأستعرض تطبيقاته في حالات مختلفة، وأشرح مبدأ عمله بالتفصيل من خلال ثلاثة محاور رئيسية: استشعار البيانات، وتحليل نظام التحكم واتخاذ القرارات، وتعديل النقل الميكانيكي.

يعتمد مبدأ عمل جهاز تتبع الشمس الأوتوماتيكي بالكامل بشكل أساسي على المراقبة الآنية والتحكم الدقيق في موقع الشمس. ومن خلال التشغيل المنسق لأجهزة الاستشعار وأنظمة التحكم وأجهزة النقل الميكانيكية، يتم تحقيق التتبع التلقائي للشمس، كما يلي:
تحديد موقع الشمس: يعتمد نظام تتبع الشمس الأوتوماتيكي بالكامل على عدة مستشعرات لتحديد موقع الشمس في الوقت الفعلي. تشمل هذه المستشعرات الشائعة مزيجًا من المستشعرات الكهروضوئية وطرق حساب التقويم الفلكي. تتكون المستشعرات الكهروضوئية عادةً من خلايا ضوئية متعددة موزعة في اتجاهات مختلفة. عند سطوع الشمس، تختلف شدة الضوء الذي تستقبله كل خلية ضوئية. وبمقارنة إشارات الخرج من الخلايا المختلفة، يمكن تحديد زاوية السمت وزاوية الارتفاع للشمس. أما قواعد حساب التقويم الفلكي فتعتمد على قوانين دوران الأرض حول الشمس ودورانها حول محورها، بالإضافة إلى معلومات مثل التاريخ والوقت والموقع الجغرافي، لحساب الموقع النظري للشمس في السماء من خلال نماذج رياضية مُعدة مسبقًا. في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق، توفر مستشعرات تحديد موقع الشمس عالية الدقة بيانات داعمة لإجراء التعديلات اللاحقة من خلال مراقبة زاوية السمت وزاوية الارتفاع للشمس.

معالجة الإشارات واتخاذ قرارات التحكم: تُرسل إشارة موقع الشمس التي يرصدها المستشعر إلى نظام التحكم، والذي عادةً ما يكون معالجًا دقيقًا مدمجًا أو نظام تحكم حاسوبي. يقوم نظام التحكم بتحليل الإشارات ومعالجتها، ومقارنة الموقع الفعلي للشمس الذي رصده المستشعر مع الزاوية الحالية للوحة الكهروضوئية أو جهاز الرصد، وحساب فرق الزاوية المطلوب تعديله. بعد ذلك، وبناءً على استراتيجية وخوارزمية التحكم المُعدّة مسبقًا، تُصدر تعليمات تحكم مناسبة لتشغيل جهاز النقل الميكانيكي لتعديل الزاوية. في حالات الرصد لأغراض البحث العلمي الفلكي، وبعد ضبط معايير الرصد عبر برنامج حاسوبي، يستطيع نظام التحكم تحليل البيانات تلقائيًا واتخاذ القرار بشأن كيفية تعديل زاوية جهاز الرصد وفقًا للبرنامج المُعدّ مسبقًا.

النقل الميكانيكي وضبط الزاوية: تُرسل التعليمات الصادرة من نظام التحكم إلى جهاز النقل الميكانيكي. تشمل طرق النقل الميكانيكي الشائعة قضبان الدفع الكهربائية، والمحركات الخطوية المقترنة بالتروس أو البراغي اللولبية، وما إلى ذلك. عند تلقي التعليمات، يقوم جهاز النقل الميكانيكي بتحريك دعامة اللوحة الكهروضوئية أو دعامة جهاز المراقبة للدوران أو الإمالة حسب الحاجة، لضبط اللوحة الكهروضوئية أو جهاز المراقبة ليكون عموديًا على ضوء الشمس أو بزاوية محددة. على سبيل المثال، في حالة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في البيوت الزراعية المحمية، يقوم جهاز التتبع الشمسي أحادي المحور الأوتوماتيكي بالكامل بضبط زاوية الألواح الكهروضوئية من خلال أجهزة النقل الميكانيكي وفقًا لتعليمات نظام التحكم، مما يضمن حصول المحاصيل على كمية كافية من الضوء مع تحقيق استقبال فعال للإشعاع الشمسي.

التغذية الراجعة والتصحيح: لضمان دقة التتبع، يُفعّل النظام آلية للتغذية الراجعة. تُركّب مستشعرات الزاوية عادةً على أجهزة النقل الميكانيكية لمراقبة الزاوية الفعلية للألواح الكهروضوئية أو معدات الرصد في الوقت الفعلي، وإرسال هذه المعلومات إلى نظام التحكم. يقارن نظام التحكم الزاوية الفعلية بالزاوية المستهدفة، وفي حال وجود أي انحراف، يُصدر النظام تعليمات تعديل لتصحيح الزاوية وضمان دقة التتبع. من خلال الكشف والحساب والتعديل والتغذية الراجعة المستمرة، يستطيع جهاز التتبع الشمسي الأوتوماتيكي بالكامل تتبع تغيرات موقع الشمس بدقة ودقة متناهية.
دراسة حالة لتحسين كفاءة توليد الطاقة في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق
(1) خلفية المشروع
تبلغ القدرة المركبة لمحطة طاقة شمسية أرضية واسعة النطاق في الولايات المتحدة 50 ميغاواط. كانت المحطة تستخدم في الأصل دعامات ثابتة لتركيب الألواح الكهروضوئية. ونظرًا لعدم القدرة على تتبع تغيرات موقع الشمس في الوقت الفعلي، كانت كمية الإشعاع الشمسي التي تتلقاها الألواح الكهروضوئية محدودة، مما أدى إلى انخفاض كفاءة توليد الطاقة نسبيًا. وكانت خسائر توليد الطاقة كبيرة، لا سيما في الصباح الباكر وأواخر المساء وخلال فترات تغير الفصول. ولتحسين كفاءة توليد الطاقة في المحطة، قرر مشغلها إدخال نظام تتبع شمسي آلي.
(2) الحلول
استبدل حوامل الألواح الكهروضوئية على دفعات داخل محطة الطاقة، وقم بتركيب أجهزة تتبع شمسية أوتوماتيكية بالكامل ثنائية المحور. يراقب هذا الجهاز زاوية السمت والارتفاع للشمس في الوقت الفعلي من خلال مستشعرات دقيقة لتحديد موقع الشمس. وبالاقتران مع نظام تحكم متطور، يقوم الجهاز بتحريك الحامل لضبط زاوية الألواح الكهروضوئية تلقائيًا، مما يضمن أن تكون الألواح عمودية دائمًا على ضوء الشمس. في الوقت نفسه، يتصل جهاز التتبع بنظام الإدارة الذكي لمحطة الطاقة لتحقيق المراقبة عن بُعد والإنذار المبكر بالأعطال.
(3) أثر التنفيذ
بعد تركيب نظام التتبع الشمسي الأوتوماتيكي بالكامل، تحسّنت كفاءة توليد الطاقة في محطة الطاقة الشمسية بشكل ملحوظ. تشير الإحصائيات إلى زيادة في إنتاج الطاقة السنوي بنسبة تتراوح بين 25% و30% مقارنةً بالسابق، مع ارتفاع ملحوظ في متوسط ​​إنتاج الطاقة اليومي. ويبرز هذا التحسن بشكل أكبر خلال فترات الإضاءة المنخفضة، كفصل الشتاء والأيام الممطرة. وقد ارتفع عائد الاستثمار في المحطة بشكل كبير، ومن المتوقع استرداد تكلفة تجديد المعدات قبل الموعد المحدد بسنتين إلى ثلاث سنوات.

حالة تحديد المواقع بدقة في عمليات الرصد البحثي العلمي الفلكي
(1) خلفية المشروع
عندما كانت إحدى مؤسسات الأبحاث الفلكية في روسيا تجري أبحاثاً حول رصد الشمس، لم يكن التعديل اليدوي التقليدي لمعدات الرصد كافياً لتلبية متطلبات التتبع والرصد الدقيقين والطويلين الأمد للشمس، مما صعّب الحصول على بيانات شمسية دقيقة ومستمرة. ولرفع مستوى البحث العلمي والرصد، قررت المؤسسة استخدام أجهزة تتبع شمسية آلية بالكامل للمساعدة في عملية الرصد.
(2) الحلول
تم اختيار جهاز تتبع شمسي أوتوماتيكي بالكامل عالي الدقة، مصمم خصيصًا للبحوث العلمية. تصل دقة تحديد الموقع لهذا الجهاز إلى 0.1 درجة، ويتميز بثبات عالٍ وقدرة فائقة على مقاومة التداخل. يتصل الجهاز بشكل رسمي ويتم معايرته بدقة مع معدات الرصد العلمي، مثل التلسكوبات الشمسية وأجهزة قياس الطيف. يتم ضبط معايير الرصد من خلال برنامج حاسوبي، مما يُمكّن الجهاز من ضبط زاوية معدات الرصد تلقائيًا وفقًا للبرنامج المُعد مسبقًا، وتتبع مسار الشمس في الوقت الفعلي.
(3) أثر التنفيذ
بعد تشغيل جهاز التتبع الشمسي الأوتوماتيكي بالكامل، أصبح بإمكان الباحثين بسهولة تتبع الشمس ومراقبتها بدقة عالية وعلى المدى الطويل. وقد تحسنت استمرارية ودقة بيانات الرصد بشكل ملحوظ، مما قلل بشكل فعال من فقدان البيانات والأخطاء الناجمة عن عدم ضبط المعدات في الوقت المناسب. وبفضل هذا الجهاز، تمكن فريق البحث من الحصول على بيانات أكثر وفرة عن النشاط الشمسي، وحقق العديد من النتائج البحثية العلمية الهامة في مجالات مثل دراسة البقع الشمسية ورصد الهالة الشمسية.

دراسة حالة لتحسين أنظمة الخلايا الكهروضوئية بشكل تعاوني في البيوت الزجاجية الزراعية
(1) خلفية المشروع
في إحدى البيوت الزجاجية الزراعية المتكاملة مع الطاقة الشمسية في البرازيل، تُثبّت الألواح الشمسية بطريقة ثابتة. ورغم أنها تلبي احتياجات المحاصيل من الضوء داخل البيت الزجاجي، إلا أنها لا تستغل الطاقة الشمسية بالكامل لتوليد الكهرباء. ولتحقيق التناسق الأمثل بين الإنتاج الزراعي وتوليد الطاقة الشمسية، وزيادة الدخل الإجمالي للبيوت الزجاجية، قرر المشغل تركيب أجهزة تتبع شمسية أوتوماتيكية بالكامل.
(2) الحلول
قم بتركيب جهاز تتبع شمسي أوتوماتيكي بالكامل أحادي المحور. يقوم هذا الجهاز بضبط زاوية الألواح الكهروضوئية وفقًا لموقع الشمس، مما يضمن حصول المحاصيل داخل الدفيئة على أقصى قدر من الإشعاع الشمسي، مع مراعاة مدة وشدة ضوء الشمس اللازمة. ومن خلال نظام التحكم الذكي، يمكن ضبط نطاق زاوية الألواح الكهروضوئية لمنع حجب أشعة الشمس الزائدة التي قد تؤثر على نمو المحاصيل. في الوقت نفسه، يرتبط جهاز التتبع بنظام مراقبة البيئة في الدفيئة لضبط زاوية الألواح الكهروضوئية في الوقت الفعلي وفقًا لاحتياجات نمو المحاصيل.
(3) أثر التنفيذ
بعد تركيب نظام التتبع الشمسي الأوتوماتيكي بالكامل، ارتفع إنتاج الطاقة الكهروضوئية في البيوت الزراعية بنحو 20%، مما حقق استغلالاً فعالاً لموارد الطاقة الشمسية دون التأثير على النمو الطبيعي للمحاصيل. تنمو المحاصيل في البيوت الزراعية بشكل جيد بفضل ظروف الإضاءة الأكثر تجانساً، وقد تحسن كل من المحصول والجودة. يُعدّ التآزر بين الزراعة وصناعة الطاقة الكهروضوئية ملحوظاً، وقد ارتفع إجمالي دخل البيوت الزراعية بنسبة تتراوح بين 15% و20% مقارنةً بالسابق.

تُظهر الحالات المذكورة أعلاه إنجازات تطبيق أجهزة تتبع الطاقة الشمسية الأوتوماتيكية بالكامل في مجالات مختلفة. إذا كنتم ترغبون في معرفة المزيد عن حالات محددة أو لديكم أي اقتراحات لتعديل المحتوى، فلا تترددوا في إبلاغي بذلك في أي وقت.

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

الهاتف: +86-15210548582

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com