Cốt lõi của bộ theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động nằm ở việc nhận biết chính xác vị trí của mặt trời và điều khiển các điều chỉnh. Tôi sẽ kết hợp các ứng dụng của nó trong các trường hợp khác nhau và trình bày chi tiết nguyên lý hoạt động của nó từ ba mắt xích chính: phát hiện cảm biến, phân tích và ra quyết định hệ thống điều khiển, và điều chỉnh truyền động cơ học.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động chủ yếu dựa trên việc theo dõi thời gian thực và kiểm soát chính xác vị trí của mặt trời. Thông qua hoạt động phối hợp của các cảm biến, hệ thống điều khiển và thiết bị truyền động cơ học, thiết bị đạt được khả năng theo dõi tự động mặt trời như sau:
Phát hiện vị trí mặt trời: Bộ theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động dựa vào nhiều cảm biến để phát hiện vị trí của mặt trời theo thời gian thực. Các phương pháp phổ biến bao gồm sự kết hợp của các cảm biến quang điện và các phương pháp tính toán lịch thiên văn. Cảm biến quang điện thường bao gồm nhiều tế bào quang điện phân bố theo các hướng khác nhau. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào, cường độ ánh sáng mà mỗi tế bào quang điện nhận được là khác nhau. Bằng cách so sánh các tín hiệu đầu ra của các tế bào quang điện khác nhau, có thể xác định được góc phương vị và độ cao của mặt trời. Các quy tắc tính toán lịch thiên văn dựa trên các định luật về chuyển động quay và tự quay của Trái đất quanh Mặt trời, kết hợp với thông tin như ngày, giờ và vị trí địa lý, để tính toán vị trí lý thuyết của Mặt trời trên bầu trời thông qua các mô hình toán học được cài đặt sẵn. Trong trường hợp các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn, các cảm biến vị trí mặt trời có độ chính xác cao cung cấp hỗ trợ dữ liệu cho các điều chỉnh tiếp theo bằng cách theo dõi góc phương vị và độ cao của mặt trời.
Xử lý tín hiệu và ra quyết định điều khiển: Tín hiệu vị trí mặt trời do cảm biến phát hiện được truyền đến hệ thống điều khiển, thường là bộ vi xử lý nhúng hoặc hệ thống điều khiển máy tính. Hệ thống điều khiển phân tích và xử lý tín hiệu, so sánh vị trí thực tế của mặt trời do cảm biến phát hiện với góc hiện tại của tấm pin quang điện hoặc thiết bị quan sát, và tính toán độ lệch góc cần điều chỉnh. Sau đó, dựa trên chiến lược và thuật toán điều khiển được cài đặt sẵn, các lệnh điều khiển tương ứng được tạo ra để điều khiển thiết bị truyền động cơ học để điều chỉnh góc. Trong các trường hợp quan sát nghiên cứu khoa học thiên văn, sau khi thiết lập các thông số quan sát thông qua phần mềm máy tính, hệ thống điều khiển có thể tự động phân tích và quyết định cách điều chỉnh góc của thiết bị quan sát theo chương trình cài đặt sẵn.
Truyền động cơ học và điều chỉnh góc: Các lệnh do hệ thống điều khiển đưa ra được truyền đến thiết bị truyền động cơ học. Các phương pháp truyền động cơ học phổ biến bao gồm thanh đẩy điện, động cơ bước kết hợp với bánh răng hoặc vít me, v.v. Sau khi nhận được lệnh, thiết bị truyền động cơ học sẽ điều khiển giá đỡ tấm pin quang điện hoặc giá đỡ thiết bị quan sát xoay hoặc nghiêng theo yêu cầu, điều chỉnh tấm pin quang điện hoặc thiết bị quan sát vuông góc hoặc theo một góc cụ thể so với ánh sáng mặt trời. Ví dụ, trong trường hợp hệ thống quang điện nhà kính nông nghiệp, bộ theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động một trục sẽ điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện thông qua các thiết bị truyền động cơ học theo lệnh của hệ thống điều khiển, đảm bảo cây trồng nhận được đủ ánh sáng đồng thời tiếp nhận hiệu quả bức xạ mặt trời.
Phản hồi và Hiệu chỉnh: Để đảm bảo độ chính xác của việc theo dõi, hệ thống cũng sẽ giới thiệu một cơ chế phản hồi. Cảm biến góc thường được lắp đặt trên các thiết bị truyền động cơ học để theo dõi góc thực tế của các tấm pin mặt trời hoặc thiết bị quan sát theo thời gian thực và phản hồi thông tin góc này về hệ thống điều khiển. Hệ thống điều khiển so sánh góc thực tế với góc mục tiêu. Nếu có sai lệch, nó sẽ đưa ra lệnh điều chỉnh lại để hiệu chỉnh góc và đảm bảo độ chính xác của việc theo dõi. Thông qua việc phát hiện, tính toán, điều chỉnh và phản hồi liên tục, bộ theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động có thể theo dõi liên tục và chính xác những thay đổi về vị trí của mặt trời.
Một trường hợp cải thiện hiệu suất phát điện của các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn
(1) Bối cảnh dự án
Một nhà máy điện mặt trời quy mô lớn trên mặt đất tại Hoa Kỳ có công suất lắp đặt 50 megawatt. Ban đầu, nhà máy sử dụng giá đỡ cố định để lắp đặt các tấm pin quang điện. Do không thể theo dõi sự thay đổi vị trí của mặt trời theo thời gian thực, lượng bức xạ mặt trời mà các tấm pin quang điện nhận được bị hạn chế, dẫn đến hiệu suất phát điện tương đối thấp. Đặc biệt là vào sáng sớm, chiều tối và thời điểm giao mùa, tổn thất điện năng phát điện rất đáng kể. Để nâng cao hiệu suất phát điện của nhà máy, đơn vị vận hành nhà máy đã quyết định lắp đặt bộ theo dõi năng lượng mặt trời tự động.
(2) Giải pháp
Thay thế các giá đỡ tấm pin quang điện theo lô trong nhà máy điện và lắp đặt bộ theo dõi năng lượng mặt trời hai trục hoàn toàn tự động. Bộ theo dõi này theo dõi góc phương vị và độ cao của mặt trời theo thời gian thực thông qua các cảm biến vị trí mặt trời có độ chính xác cao. Kết hợp với hệ thống điều khiển tiên tiến, nó điều khiển giá đỡ tự động điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện, đảm bảo các tấm pin luôn vuông góc với ánh sáng mặt trời. Đồng thời, bộ theo dõi được kết nối với hệ thống quản lý thông minh của nhà máy điện để giám sát từ xa và cảnh báo sớm sự cố.
(3) Hiệu lực thực hiện
Sau khi lắp đặt bộ theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động, hiệu suất phát điện của nhà máy điện mặt trời đã được cải thiện đáng kể. Theo thống kê, sản lượng điện hàng năm đã tăng 25% đến 30% so với trước đây, với sản lượng điện trung bình hàng ngày tăng đáng kể. Trong những thời điểm điều kiện ánh sáng kém như mùa đông và những ngày mưa, lợi thế phát điện càng nổi bật hơn. Lợi nhuận đầu tư của nhà máy điện đã tăng đáng kể, và dự kiến chi phí cải tạo thiết bị sẽ được thu hồi trước thời hạn từ 2 đến 3 năm.
Một trường hợp định vị chính xác trong quan sát nghiên cứu khoa học thiên văn
(1) Bối cảnh dự án
Khi một viện nghiên cứu thiên văn học ở Nga tiến hành nghiên cứu quan sát Mặt Trời, việc điều chỉnh thiết bị quan sát thủ công truyền thống không thể đáp ứng nhu cầu theo dõi và quan sát Mặt Trời với độ chính xác cao và lâu dài, khiến việc thu thập dữ liệu Mặt Trời liên tục và chính xác trở nên khó khăn. Để nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học và quan sát, viện đã quyết định sử dụng các thiết bị theo dõi Mặt Trời hoàn toàn tự động để hỗ trợ việc quan sát.
(2) Giải pháp
Thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động, độ chính xác cao, được thiết kế đặc biệt cho nghiên cứu khoa học, đã được lựa chọn. Độ chính xác định vị của thiết bị này có thể đạt 0,1°, độ ổn định cao và khả năng chống nhiễu tốt. Thiết bị được kết nối chắc chắn và hiệu chuẩn chính xác với các thiết bị quan sát nghiên cứu khoa học như kính viễn vọng mặt trời và máy quang phổ. Các thông số quan sát được thiết lập thông qua phần mềm máy tính, cho phép thiết bị tự động điều chỉnh góc của thiết bị quan sát theo chương trình cài đặt sẵn và theo dõi quỹ đạo của mặt trời theo thời gian thực.
(3) Hiệu lực thực hiện
Sau khi hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động được đưa vào sử dụng, các nhà nghiên cứu có thể dễ dàng theo dõi và quan sát mặt trời trong thời gian dài với độ chính xác cao. Tính liên tục và độ chính xác của dữ liệu quan sát đã được cải thiện đáng kể, giảm thiểu hiệu quả tình trạng mất dữ liệu và sai số do điều chỉnh thiết bị không kịp thời. Nhờ sự hỗ trợ của hệ thống theo dõi này, nhóm nghiên cứu đã thu thập thành công dữ liệu hoạt động mặt trời phong phú hơn và đạt được nhiều kết quả nghiên cứu khoa học quan trọng trong các lĩnh vực như nghiên cứu vết đen mặt trời và quan sát vành nhật hoa.
Một trường hợp tối ưu hóa hợp tác của các hệ thống quang điện trong nhà kính nông nghiệp
(1) Bối cảnh dự án
Tại một nhà kính nông nghiệp tích hợp quang điện ở Brazil, các tấm pin quang điện được lắp đặt cố định. Mặc dù đáp ứng nhu cầu ánh sáng của cây trồng bên trong nhà kính, nhưng không thể tận dụng tối đa năng lượng mặt trời để phát điện. Để đạt được sự tối ưu hóa đồng bộ giữa sản xuất nông nghiệp và phát điện quang điện, đồng thời tăng tổng thu nhập của nhà kính, đơn vị vận hành đã quyết định lắp đặt hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động.
(2) Giải pháp
Lắp đặt bộ theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động một trục. Bộ theo dõi này có thể điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện theo vị trí của mặt trời. Đảm bảo thời lượng và cường độ ánh sáng mặt trời cho cây trồng bên trong nhà kính, bộ theo dõi này có thể tiếp nhận bức xạ mặt trời ở mức tối đa. Thông qua hệ thống điều khiển thông minh, phạm vi điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện có thể được thiết lập để ngăn chặn ánh sáng mặt trời quá mức từ các tấm pin quang điện ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Đồng thời, bộ theo dõi được liên kết với hệ thống giám sát môi trường của nhà kính để điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện theo thời gian thực theo nhu cầu phát triển của cây trồng.
(3) Hiệu lực thực hiện
Sau khi lắp đặt hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động, sản lượng điện mặt trời của các nhà kính nông nghiệp đã tăng khoảng 20%, đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời mà không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng bình thường của cây trồng. Cây trồng trong nhà kính phát triển tốt nhờ điều kiện ánh sáng đồng đều hơn, đồng thời năng suất và chất lượng cũng được cải thiện. Sự kết hợp giữa nông nghiệp và ngành công nghiệp quang điện rất đáng chú ý, và tổng thu nhập của nhà kính đã tăng từ 15% đến 20% so với trước đây.
Các trường hợp trên minh họa những thành tựu ứng dụng của thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời hoàn toàn tự động trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các trường hợp cụ thể hoặc có bất kỳ hướng dẫn nào để chỉnh sửa nội dung, vui lòng cho tôi biết bất cứ lúc nào.
Vui lòng liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Điện thoại: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Trang web của công ty:www.hondetechco.com
Thời gian đăng: 18-06-2025