Urmăritor solar

Două grade de urmărire a libertății, Toledo , Spania .

Un tracker solar este un dispozitiv mecanic - automat care orientează în mod favorabil, cu privire la razele soarelui, un panou fotovoltaic , un panou solar termic sau un concentrator solar , crescând puterea energiei solare captate și, prin urmare, randamentul real al dispozitiv energetic. Un tip de tracker solar este heliostatul . Din punct de vedere istoric, primele sisteme de urmărire solară erau cele prezente pe orbită pe sateliții artificiali de pe panourile lor solare respective.

Descriere

Scopul principal al unui tracker este de a maximiza eficiența dispozitivului găzduit la bord. În câmpul fotovoltaic, modulele montate pe un tracker sunt în general dispuse geometric pe un singur panou, o practică care evită utilizarea unui tracker pentru fiecare modul unic. În domeniul concentrației solare, un tracker este util pentru a menține constant punctul de focalizare generat de paraboloid pe elementul de canalizare al lichidului care trebuie încălzit. Cu cât este mai mare alinierea perpendiculară cu razele solare, cu atât este mai mare eficiența de conversie și energia produsă cu aceeași suprafață, cu atât este mai mică suprafața panoului solar necesară pentru aceeași putere necesară, cu atât costurile instalației sunt mai mici.

Avantaje și dezavantaje

În toate cazurile menționate, laturile negative ale urmăritoarelor solare se manifestă prin problemele mecanice pe care inevitabil le întâmpină cu uzura timpului, cu consecințele de nefuncționare cauzate. Servomecanismele trackerelor sunt piese cu tensiuni reduse, dar prin natura lor sunt supuse unor condiții atmosferice severe de cel puțin 20 de ani. Aceste limite trebuie abordate prin pregătirea unui program de întreținere prudent atât în timp, cât și în urma inspecțiilor care trebuie efectuate împreună cu fiecare fază de curățare a sistemului. Consumul electric al componentelor electronice este neglijabil într-un sistem modern corect conceput, cel al componentelor mecanice poate fi sensibil doar în sistemele cu putere redusă sau care beneficiază de iradiere slabă din cauza condițiilor orografice sau climatice particulare.

Întreținerea obișnuită este în general simplă, iar în câmpul fotovoltaic beneficiază de o sensibilitate mai mică a efectului fotovoltaic la praful depus pe suprafața modulelor, grație celui mai bun unghi mediu de incidență al razelor solare.

Studiile de caz disponibile până în prezent atestă că cel mai profitabil domeniu de utilizare pentru urmăritoarele solare este cel al sistemelor solare mari . De asemenea, din acest motiv, în Italia localizatorii solari nu au întâlnit difuzia prezentă în țări mai mari, cum ar fi Germania sau Spania . Prin recunoașterea stimulentelor specifice pentru centralele de concentrare, în continuu progres ( eficiența recordului mondial validat de NREL de 43,5 la sută ) și pentru care urmărirea este obligatorie, titlul IV al patrulea Conto Energia 2011 va favoriza totuși o schimbare a orientării către piață.

Clasificare

Pe baza caracteristicilor lor de construcție, trackerele solare sunt împărțite în funcție de:

Gradele de libertate oferite;
Puterea furnizată mecanismului de orientare;
Tipul controlului electronic.

Grade de libertate

Trackerele solare pot oferi panoului o libertate de mișcare mono sau biaxială.

Un grad de urmăritori ai libertății

Axa X.

Redați fișierul media

Trackerele de înclinare (aka pitch ) sunt cele mai simple de realizat și se rotesc în jurul axei est - vest . Panoul este ridicat sau coborât (de obicei manual de două ori pe an) spre orizont, astfel încât unghiul față de sol să fie statistic optim în funcție de sezonalitate. În practică, un tracker de înclinare este realizat folosind profile mecanice telescopice pentru a ridica sau coborî panoul fotovoltaic în raport cu orizontul. Conceptual similare cu raftul ridicabil al unui birou al școlii, aceste trackere oferă o creștere a producției mai mică de 10%, atât de mult încât rareori justifică un servomecanism.

Axa Y

Redați fișierul media

De rola trackere urmăresc să urmeze soarele de-a lungul bolta cerească în calea sa de zi cu zi, indiferent de anotimp de utilizare. În acest caz, axa de rotație este nord - sud , în timp ce înălțimea soarelui față de orizont este ignorată. Aceste sisteme de urmărire sunt potrivite în special pentru țările cu latitudine scăzută (inclusiv Italia , în special în sud), unde calea soarelui este în medie mai largă pe parcursul anului. Rotația necesară acestor structuri este mai largă decât înclinarea, uneori urcând până la ± 60 ° . Aceste trackere fac ca fiecare rând de module fotovoltaice să pară ca un scuipat orientat spre ecuator . Acest tip de tracker este capabil să aibă performanțe mai mari decât trackerele de-a lungul axei X și permite creșterea producției de energie cu aproximativ 15%, comparativ cu un sistem fotovoltaic fix.

O caracteristică avansată a acestor trackere se numește backtracking și rezolvă problema umbririi pe care rândurile de module fotovoltaice o provoacă inevitabil la răsărit și apus, pe măsură ce se ridică spre orizont. Această tehnică necesită servomecanisme pentru a orienta modulele în funcție de razele soarelui numai în banda centrală a zilei, dar inversa urmărirea aproape de răsărit și apus. Poziția nocturnă a unui câmp fotovoltaic cu retrogradare este perfect orizontală față de sol și, după zori, nealinierea ortogonale a modulelor față de razele solare este redusă progresiv pe măsură ce umbrele o permit. Înainte de apusul soarelui, se efectuează o procedură similară în sens invers, readucând câmpul fotovoltaic într-o poziție orizontală pentru perioada de noapte.

Axa Z

Redați fișierul media

Urmăritorii azimutali (adică gura ) au un grad de libertate cu o axă zenit - nadir . Pentru a realiza acest lucru, panoul este montat pe o bază rotativă asistată electric, coplanară la sol. Creșterea rezultată a producției de energie electrică este aproximativ egală cu 25%.

Axa polară

Urmăritoarele axelor polare se deplasează pe o singură axă înclinată față de sol și aproximativ paralel cu axa de rotație a pământului. Această axă este similară cu cea în jurul căreia soarele își trasează traiectoria pe cer. Axa este similară, dar nu aceeași datorită variațiilor înălțimii traiectoriei soarelui față de sol în diferitele anotimpuri. Acest sistem de rotație a panoului în jurul unei singure axe este, prin urmare, capabil să mențină panoul aproximativ perpendicular pe soare pe tot parcursul zilei (neglijând întotdeauna oscilațiile vara-iarnă ale traiectoriei soarelui) și oferă eficiența maximă care poate fi obținută. o singură axă de rotație.

Două grade de urmărire a libertății

Un tracker solar biaxial

Cele mai sofisticate trackere au două grade de libertate, cu care își propun să alinieze perfect ortogonalul panourilor fotovoltaice cu razele solare în timp real. Cel mai ieftin mod, dar nu singurul, de a le face este să montezi un tracker la altul. Cu aceste trackere există creșteri ale producției de energie electrică care ajung chiar la 35% -40%, în fața unei complexități constructive mai mari.

Dietă

Pe baza sursei de alimentare necesare pentru mișcarea urmăritorilor, le putem împărți în:

Urmăritoare active, în cazul în care sunt puse în mișcare de către motoare de viteze;
Urmăritoare pasive, în cazul în care sunt puse în mișcare de fenomene fizice autonome, cum ar fi expansiunea termică a gazului sau orice altceva.

Tipul comenzii

Trackerele active se disting la rândul lor, pe baza tipului de control electronic care conduce mișcarea, în:

astronomice, în care comanda este procesată pornind de la datele efemeridei soarelui referite la coordonatele locului de implantare; acest tip de pilotaj garantează o productivitate mai mare referitoare la lumina directă și este indispensabil în cazul utilizării celulelor fotovoltaice concentrate CPV moderne, în care raportul interceptat suprafață / radiație solară variază de la 1: 2 la 1: 400 și mai mult (colocvial "2- 400 și + sori ");
detectare, în care comanda este generată pe baza informațiilor de la un senzor, care identifică poziția celui mai luminos punct de pe cer; acest tip de conducere garantează o productivitate mai mare dacă se utilizează celule tradiționale, în care raportul interceptat suprafață / radiație solară este egal cu 1: 1 (colocvial: „un soare”) și care sunt eficiente chiar și în absența luminii directe, deoarece acestea sunt parțial sensibile la lumina difuză sau reflectată.

Curiozitate

La nivel de hobby , în special în Statele Unite, având în vedere simplitatea relativă în punerea în practică a conceptului de extragere a energiei din razele soarelui, există un obicei larg răspândit de a experimenta și a crea, pentru a produce apă caldă și electricitate pentru uz personal iar pentru casa ta, fotovoltaice și două tipuri de concentratoare solare: paraboloidul și cuptorul cu oglindă; au fost create chiar și sisteme portabile mici, în cele din urmă cele mai simple de realizat. Partea electronică, constând din senzorul de poziție al soarelui, necesară pentru acționarea motoarelor pentru mișcare, a fost, de asemenea, dezvoltată într-un mod inteligent folosind componente pentru alte utilizări, care sunt economice, dar eficiente.