وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA)، بحلول نهاية عام 2022، تجاوزت القدرة المركبة لصناعة الطاقة الشمسية العالمية 1,183 جيجاوات، وفي العام الماضي، وصلت القدرة المركبة الجديدة للطاقة الكهروضوئية العالمية إلى 235.8 جيجاوات.
ومن أجل استغلال موارد الطاقة الشمسية بشكل أفضل، تم تطوير مجموعة من التقنيات الجديدة. وتعد أنظمة التتبع الشمسي إحدى هذه التقنيات، والغرض منها هو تحسين استخدام ضوء الشمس، وبالتالي تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي. في أنظمة التتبع الشمسي، يعد محرك التدفق المحوري جهاز قيادة شائع الاستخدام. يتمثل دورها الرئيسي في دفع اللوحة الشمسية لمتابعة حركة الشمس، للتأكد من إمكانية تشعيع الشمس على اللوحة الشمسية بأكثر الطرق كفاءة، و"مطاردة" الشمس بنشاط للحصول على أقصى قدر من توليد الطاقة.
يقدم هذا الدليل لبائعي التجزئة نظرة عامة على سوق محركات التدفق المحوري، بالإضافة إلى تحديد إمكاناتهم المستقبلية.
جدول المحتويات
محركات التدفق المحوري لأنظمة التتبع الشمسي
تصنيف محركات التدفق المحوري
حجم السوق وآفاقه
المشاكل الموجودة
حالة البحث
بعض الاقتراحات للمشترين
في الختام
محركات التدفق المحوري لأنظمة التتبع الشمسي
يمكن أن يكون المحرك الدوار العام إما من النوع الدوار الداخلي أو من النوع الدوار الخارجي. ومع ذلك، بغض النظر عن نوعه، فإن التدفق المغناطيسي يكون في اتجاه نصف القطر. وعلى النقيض من ذلك، فإن المحرك ذو التدفق المغناطيسي الموازي لمحور الدوران هو محرك تدفق محوري.
في أنظمة التتبع الشمسي، غالبًا ما تُستخدم محركات التدفق المحوري لتشغيل جهاز التتبع، مما يسمح للوحة الشمسية بضبط زاويتها في الوقت الفعلي وفقًا لموضع الشمس. بهذه الطريقة، بغض النظر عن موضع الشمس، يمكن للوحة الشمسية دائمًا الحفاظ على أفضل زاوية مع الشمس، وبالتالي زيادة امتصاص ضوء الشمس إلى الحد الأقصى وتحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي.
تصنيف محركات التدفق المحوري
يمكن تقسيم المحركات المحورية في أنظمة التتبع الشمسي إلى مجموعة من الأنواع. يقدم هذا الجدول تفصيلاً لتصنيف الأنواع الرئيسية في السوق:
| حسب نوع المحرك | محركات التدفق المحوري AC | في المرحلة المبكرة من تطوير معدات الطاقة الشمسية، تم تطبيق المحركات الحثية ذات التيار المتردد على أنظمة تتبع الطاقة الشمسية على نطاق واسع. جهد محرك التيار المتردد هو 220 فولت. ويمكن لهذا الجهد سحب الطاقة مباشرة من الشبكة دون الحاجة إلى بطاريات إضافية. كما أن محرك التيار المتردد، خاصة في مرحلة بدء التشغيل، يمكن أن يوفر عزم دوران كبير، مما يساعد على التغلب على الاحتكاك الأولي الذي قد يواجهه نظام التتبع الشمسي عند بدء التشغيل، مما يضمن إمكانية تشغيل المحرك بسلاسة وضبط زاوية المحرك. لوحة. |  |
| محركات التيار المستمر ذات المغناطيس الدائم | يتم استخدام محركات DC ذات المغناطيس الدائم الرخيصة والفعالة على نطاق واسع في محركات تتبع الطاقة الشمسية. فهي ليست فقط قادرة على توفير عزم دوران عالي عند ضغوط منخفضة، ولكنها تنتج أيضًا تداخلًا كهرومغناطيسيًا أقل وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة، مما يوفر حلول طاقة مستدامة لاستخدام الطاقة. ومع ذلك، فإن عمر فرشاة الكربون لمحركات PMDC يمكن أن يتراوح بين 1000 ساعة و3000 ساعة، مما يؤدي إلى أن محركات PMDC التقليدية لديها فقط 3000-5000 ساعة من وقت التشغيل، مما يحد من عمر المحرك. |  | |
| بواسطة وضع القيادة | محركات السائر | يتم التحكم في محركات السائر بواسطة إشارة نبضية. يتم إنشاء زاوية خطوة دوران المحرك السائر عن طريق التحكم التناسبي على أساس هيكل المحرك. إذا لم يتغير التحكم في التقسيم الفرعي لدائرة التحكم، فإن زاوية الخطوة لدوران الخطوة تكون من الناحية النظرية زاوية ثابتة. لذلك، دقة محرك السائر عالية، ويمكن التحكم بدقة في موضع وسرعة نظام التتبع. بالإضافة إلى ذلك، فإن الضوضاء المنخفضة تجعلها مناسبة للبيئات الهادئة. أخيرًا، عمر محرك السائر طويل، لأن هيكله بسيط وسهل الصيانة. |  |
| المحركات غير المتزامنة | يُعرف أيضًا باسم المحرك التعريفي، وهو محرك تيار متردد يولد عزم دوران كهرومغناطيسي من التفاعل بين المجال المغناطيسي الدوار لفجوة الهواء والتيار التعريفي للملف الدوار، وذلك لتحقيق تحويل الطاقة الكهروميكانيكية إلى طاقة ميكانيكية. يتم تشغيلها مباشرة بواسطة طاقة التيار المتردد، وتكون تكلفة التشغيل منخفضة، ولكن نظرًا لخصائص المجال الكهرومغناطيسي الاستقرائي، فإن دقة التحكم في المحركات غير المتزامنة تكون منخفضة نسبيًا. |  | |
| حسب مستوى الحماية | محركات IP65/IP66 | عادة ما يتم التعبير عن مستوى حماية هذه المحركات من خلال رمز IP (حماية الدخول)، وهو تحديد مستوى الختم الخاص بغطاء المحرك. يوفر المحرك IP65 درجة عالية من الحماية ضد التلامس المباشر مع الأجسام الصلبة ودرجة معينة من الحماية ضد نفاثات الماء. يوفر IP66 درجة عالية من الحماية ضد الاتصال المباشر بالأشياء الصلبة ودرجة معينة من الحماية ضد رذاذ الماء القوي. |  جدول مستوى حماية IP للمحرك (الموافق لـ IPXX) |
حجم السوق وآفاقه
في السنوات الأخيرة، تطورت صناعة أنظمة تتبع الطاقة الشمسية في الصين بسرعة. وفقًا لتحليل صناعة أنظمة تتبع الطاقة الشمسية في الصين، الذي نشرته أبحاث السوق عبر الإنترنت، في الفترة من 2015 إلى 2018، نما حجم سوق صناعة أنظمة تتبع الطاقة الشمسية في الصين من 18.62 مليار يوان إلى 40.41 مليار يوان، بزيادة قدرها 117٪ تقريبًا. ومع ذلك، فإن توقعات السوق لمحركات التدفق المحوري في أنظمة التتبع الشمسي لا تزال تتأثر بعدة عوامل.
فيما يلي بعض العوامل الرئيسية التي من المحتمل أن تؤثر على آفاق محركات التدفق المحوري في سوق أنظمة التتبع الشمسي:
- النمو في صناعة أنظمة التتبع الشمسي: ومن المتوقع أن تستمر صناعة الطاقة الشمسية في النمو مع زيادة الطلب العالمي على الطاقة المتجددة وحلول الطاقة الخضراء. وفقًا للإحصاءات، يُقدر حجم سوق أجهزة تعقب الطاقة الشمسية بنحو 36.62 مليار دولار أمريكي في عام 2024، ومن المتوقع أن يصل إلى 100.51 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2029، لينمو بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 22.38٪ خلال الفترة المتوقعة (2024). -2029). وسيؤثر هذا بشكل مباشر على الطلب على مكونات التتبع الشمسي، بما في ذلك محركات التدفق المحوري.
- أسعار الطاقة: قد يؤدي التقلب في أسعار الطاقة، وخاصة ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري، إلى زيادة جاذبية توليد الطاقة الشمسية، مما يؤدي بدوره إلى تحسين آفاق السوق لمحركات التدفق المحوري.
- دعم السياسات والإعانات: ومن المرجح أن يؤدي الدعم الحكومي ودعم السياسات للطاقة المتجددة إلى تحفيز تركيب أنظمة التتبع الشمسي، وبالتالي زيادة الطلب على محركات التدفق المحوري. على سبيل المثال، من أجل تعزيز صناعة الطاقة الشمسية بشكل أكبر، ساهمت وزارة الطاقة الأمريكية بمبلغ 15 مليون دولار أمريكي لمساعدة الأسر والشركات والمجتمعات على تطوير مشاريع الطاقة الشمسية. كما أعلنت وكالة حماية البيئة الأميركية عن التزامها بشراكة الطاقة الخضراء بمضاعفة استخدام الطاقة المتجددة، بما في ذلك الطاقة الشمسية، في غضون عقد من الزمان.
- اللوائح البيئية وأهداف خفض انبعاثات الكربون: ومن المرجح أن يؤدي التركيز العالمي على الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة إلى مزيد من الاستثمار في تقنيات الطاقة النظيفة مثل الطاقة الشمسية، مما سيساهم في تطوير سوق محركات التدفق المحوري.
المشاكل الموجودة
- تكاليف أولية عالية: يتطلب تركيب محركات التدفق المحوري استثمارًا أوليًا مرتفعًا، ويتبعه أيضًا تكاليف صيانة عالية. ومع ذلك، فهو يضمن أداءً أفضل بالإضافة إلى تقليل تكلفة نظام التتبع الشمسي بأكمله، مما يحسن قدرته التنافسية في السوق.
- كفاءة منخفضة في استخدام الطاقة: بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من المحركات، قد يكون لمحركات التدفق المحوري نسبة كفاءة طاقة أقل في ظل ظروف معينة. على سبيل المثال، في حالة الحمل المنخفض، وتكرار بدء التشغيل، وعدم استقرار جهد الشبكة، وشيخوخة المحرك، قد يكون لدى محركات التدفق المحوري قدر معين من فقدان الطاقة في عملية تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
- مشاكل الضوضاء: قد تنتج محركات التدفق المحوري قدرًا معينًا من الضوضاء أثناء التشغيل، مما قد يمثل مشكلة لبيئات التطبيقات الحساسة للضوضاء (مثل المناطق السكنية والمحميات الطبيعية وما إلى ذلك).
حالة البحث
يعد تطبيق محركات التدفق المحوري في أنظمة التتبع الشمسي مجالًا بحثيًا متعدد التخصصات يتضمن العديد من التخصصات مثل الهندسة الكهربائية ونظرية التحكم وتكنولوجيا الطاقة الشمسية. اعتبارًا من عام 2023، يمكن تلخيص الحالة البحثية لمحركات التدفق المحوري في أنظمة التتبع الشمسي على النحو التالي:
تحسين كفاءة الطاقة
كان الباحثون يبحثون عن طرق لتحسين كفاءة استخدام الطاقة لمحركات التدفق المحوري في أنظمة التتبع الشمسي. يتضمن ذلك تحسين تصميم المحرك، مثل استخدام مواد مغناطيسية دائمة فعالة، وتحسين أنظمة التبريد لتقليل فقدان الحرارة، واعتماد استراتيجيات قيادة وتحكم أكثر كفاءة.
أنظمة التحكم
تعتبر استراتيجيات التحكم حاسمة لضمان عمل محركات التدفق المحوري بأقصى قدر من الكفاءة عند تتبع الشمس. طور الباحثون مجموعة متنوعة من خوارزميات التحكم المتقدمة، مثل التحكم الغامض، والتحكم PID، والتحكم التكيفي، وما إلى ذلك، لتحسين سرعة ودقة استجابة المحرك.
المراقبة والصيانة الذكية
مع تطور إنترنت الأشياء وتقنيات البيانات الضخمة، يستكشف الباحثون كيف يمكن دمج محركات التدفق المحوري مع الأنظمة الذكية الأخرى لتمكين المراقبة في الوقت الحقيقي والصيانة التنبؤية، وبالتالي تقليل تكاليف التوقف والصيانة.
بعض الاقتراحات للمشترين
متطلبات الأداء
تحديد متطلبات الأداء لنظام التتبع الشمسي الخاص بك لمحركات التدفق المحوري، بما في ذلك الطاقة والسرعة وعزم الدوران والكفاءة.
القدرة على التكيف البيئي
ضع في اعتبارك الظروف البيئية التي سيتم نشر المحرك فيها، مثل درجة الحرارة والرطوبة والغبار والتآكل، واختر محركًا يمكنه التكيف مع هذه البيئات.
الفعالية من حيث التكلفة
قم بتقييم أسعار المحركات المقدمة من الموردين المختلفين وإجراء تحليل فعالية التكلفة لضمان اختيار المنتجات الفعالة من حيث التكلفة.
التحكم والواجهة
ضع في اعتبارك مدى تعقيد التحكم في المحرك وتوافق الواجهة، واختر محركًا يسهل دمجه في نظام التتبع الشمسي لديك.
الشهادات والمعايير
تحقق مما إذا كان المحرك يتوافق مع معايير وشهادات الصناعة ذات الصلة، مثل شهادة CE، وشهادة UL، وما إلى ذلك، لضمان جودة المحرك وسلامته.
في الختام
تعد محركات التدفق المحوري عنصرًا قيمًا في أنظمة التتبع الشمسي، لأنها تساعد في تحسين الكفاءة الإجمالية لأنظمة الطاقة الشمسية. ليس من المستغرب إذن أن يزداد سوق هذه المحركات، وهذا يوفر فرصة للمشترين للاستفادة من هذا النمو. لمزيد من التحديثات حول اتجاهات الطاقة الشمسية الرئيسية، تذكر المتابعة مدونة علي بابا.كوم.
