Un rastreador solar es un dispositivo que orienta una carga hacia el sol. Las cargas útiles son generalmente paneles solares, canales parabólicos, reflectores de fresnel, lentes o los espejos de un helióstato.

Para los sistemas fotovoltaicos de panel plano, los rastreadores se utilizan para minimizar el ángulo de incidencia entre la luz solar entrante y un panel fotovoltaico. En aplicaciones de concentrador fotovoltaico (CPV) y energía solar concentrada (CSP), los rastreadores se utilizan para habilitar los componentes ópticos en los sistemas CPV y CSP. La óptica en aplicaciones solares concentradas acepta el componente directo de la luz solar y, por lo tanto, debe estar orientada adecuadamente para recoger energía. Los sistemas de seguimiento se encuentran en todas las aplicaciones de concentración porque estos sistemas recogen la energía del sol con la máxima eficiencia cuando el eje óptico se alinea con la radiación solar incidente.

Concepto basico
La luz del sol tiene dos componentes, el «haz directo» que transporta aproximadamente el 90% de la energía solar y la «luz solar difusa» que transporta el resto: la parte difusa es el cielo azul en un día despejado, y es una proporción mayor del total en días nublados. Como la mayoría de la energía está en el haz directo, maximizar la recolección requiere que el Sol sea visible a los paneles durante el mayor tiempo posible. Sin embargo, tenga en cuenta que en las zonas más nubladas, la relación de luz directa frente a luz difusa puede ser tan baja como 60%: 40% o incluso más baja.

La energía aportada por el haz directo cae con el coseno del ángulo entre la luz entrante y el panel.Además, la reflectancia (promediada a través de todas las polarizaciones) es aproximadamente constante para ángulos de incidencia de hasta aproximadamente 50 °, más allá de los cuales la reflectancia se degrada rápidamente.

Potencia directa perdida (%) debido a la desalineación (ángulo i) donde Lost = 1 – cos (i)

yo	Perdido		yo	horas	Perdido
0 °	0%		15	1	3.4%
1 °	0.015%		30 °	2	13.4%
3 °	0.14%		45 °	3	30%
8 °	1%		60 °	4	> 50%
23.4 °	8.3%		75 °	5	> 75%

Por ejemplo, los seguidores con una precisión de ± 5 ° pueden entregar más del 99.6% de la energía entregada por el haz directo más el 100% de la luz difusa. Como resultado, el seguimiento de alta precisión no se usa típicamente en aplicaciones fotovoltaicas sin concentración.

El propósito de un mecanismo de seguimiento es seguir al Sol mientras se mueve por el cielo. En las siguientes secciones, en las que cada uno de los factores principales se describe con un poco más de detalle, la ruta compleja del Sol se simplifica al considerar su movimiento diario de este a oeste, independientemente de su variación anual de norte a sur con las estaciones del año. .

Energía solar interceptada
La cantidad de energía solar disponible para la recolección del haz directo es la cantidad de luz interceptada por el panel. Esto viene dado por el área del panel multiplicada por el coseno del ángulo de incidencia del haz directo (ver la ilustración anterior). O dicho de otra manera, la energía interceptada es equivalente al área de la sombra proyectada por el panel sobre una superficie perpendicular al haz directo.

Esta relación coseno está muy relacionada con la observación formalizada en 1760 por la ley coseno de Lambert. Esto describe que el brillo observado de un objeto es proporcional al coseno del ángulo de incidencia de la luz que lo ilumina.

Pérdidas reflexivas
No toda la luz interceptada se transmite al panel; un poco se refleja en su superficie. La cantidad reflejada está influenciada por el índice de refracción del material de la superficie y el ángulo de incidencia de la luz entrante. La cantidad reflejada también difiere dependiendo de la polarización de la luz entrante. La luz del sol entrante es una mezcla de todas las polarizaciones. Promedio sobre todas las polarizaciones, las pérdidas reflectivas son aproximadamente constantes hasta ángulos de incidencia de hasta alrededor de 50 ° más allá de los cuales se degrada rápidamente. Ver por ejemplo el gráfico de la izquierda.

Movimiento diario este-oeste del Sol
El Sol viaja 360 grados de este a oeste por día, pero desde la perspectiva de cualquier ubicación fija, la porción visible es de 180 grados durante un período promedio de 1/2 día (más en primavera y verano, menos en otoño e invierno). Los efectos del horizonte local reducen esto de alguna manera, lo que hace que el movimiento efectivo sea de aproximadamente 150 grados. Un panel solar en una orientación fija entre los extremos del amanecer y del atardecer verá un movimiento de 75 grados a cada lado, y así, de acuerdo con la tabla anterior, perderá más del 75% de la energía en la mañana y en la tarde. Girar los paneles hacia el este y el oeste puede ayudar a recuperar esas pérdidas. Un rastreador que solo intenta compensar el movimiento este-oeste del Sol se conoce como rastreador de eje único.

Movimiento estacional del norte al sur del Sol
Debido a la inclinación del eje de la Tierra, el Sol también se mueve 46 grados al norte y al sur durante un año. El mismo conjunto de paneles ubicado en el punto medio entre los dos extremos locales verá por lo tanto que el Sol se mueve 23 grados a cada lado. Por lo tanto, de acuerdo con la tabla anterior, un rastreador de eje único alineado óptimamente (ver rastreador alineado polar abajo) solo perderá 8.3% en los extremos estacionales de verano e invierno, o alrededor de 5% promedio durante un año. Por el contrario, un rastreador de eje único alineado vertical u horizontalmente perderá considerablemente más como resultado de estas variaciones estacionales en el camino del Sol. Por ejemplo, un rastreador vertical en un sitio a 60 ° de latitud perderá hasta el 40% de la energía disponible en verano, mientras que un rastreador horizontal ubicado a 25 ° de latitud perderá hasta un 33% en invierno.

Un rastreador que tiene en cuenta los movimientos diarios y estacionales se conoce como rastreador de doble eje. En términos generales, las pérdidas debidas a los cambios de ángulo estacionales se complican por los cambios en la duración del día, aumentando la recolección en el verano en las latitudes septentrionales o meridionales. Esto sesga la colección hacia el verano, por lo que si los paneles se inclinan más cerca de los ángulos de verano promedio, las pérdidas anuales totales se reducen en comparación con un sistema inclinado en el ángulo del solsticio de primavera / otoño (que es la misma latitud del sitio).

Existe un argumento considerable dentro de la industria sobre si la pequeña diferencia en la recolección anual entre los rastreadores de eje único y doble hace que la complejidad añadida de un rastreador de dos ejes valga la pena. Una revisión reciente de las estadísticas de producción reales del sur de Ontario sugirió que la diferencia fue de alrededor del 4% en total, que fue mucho menor que los costos agregados de los sistemas de doble eje. Esto se compara desfavorablemente con la mejora del 24-32% entre un seguidor de matriz fija y de eje único.

Otros factores

Nubes
Los modelos anteriores asumen una probabilidad uniforme de cobertura de nubes en diferentes momentos del día o del año. En diferentes zonas climáticas, la nubosidad puede variar con las estaciones, lo que afecta las cifras de rendimiento promedio descritas anteriormente.Alternativamente, por ejemplo, en un área donde la cobertura de nubes en promedio se acumula durante el día, puede haber beneficios particulares en la recolección del sol de la mañana.

Atmósfera
La distancia que la luz del sol tiene que viajar a través de la atmósfera aumenta a medida que el sol se acerca al horizonte, ya que la luz del sol tiene que viajar diagonalmente a través de la atmósfera.A medida que aumenta la longitud del camino a través de la atmósfera, la intensidad solar que alcanza el colector disminuye. Esta longitud de trayectoria creciente se conoce como masa de aire (AM) o coeficiente de masa de aire, donde AM0 está en la parte superior de la atmósfera, AM1 se refiere a la trayectoria vertical directa hasta el nivel del mar con sobrecarga del Sol y AM mayor que 1 se refiere a las trayectorias diagonales cuando el Sol se acerca al horizonte.

Aunque el sol puede no sentirse particularmente caliente en las mañanas tempranas o durante los meses de invierno, el camino diagonal a través de la atmósfera tiene un impacto menor del esperado en la intensidad solar. Incluso cuando el sol está a solo 15 ° por encima del horizonte, la intensidad solar puede ser de alrededor del 60% de su valor máximo, alrededor del 50% a 10 ° y el 25% a solo 5 ° sobre el horizonte. Por lo tanto, los rastreadores pueden proporcionar beneficios al recolectar la energía significativa disponible cuando el Sol está cerca de la horizontal si esto es posible.

Eficiencia de la célula solar
Por supuesto, la eficiencia de conversión de energía subyacente de una célula fotovoltaica tiene una gran influencia en el resultado final, independientemente de si se utiliza el seguimiento o no. De particular relevancia para los beneficios del seguimiento son los siguientes:

Estructura molecular
Muchas investigaciones apuntan a desarrollar materiales superficiales para guiar la cantidad máxima de energía hacia abajo en la celda y minimizar las pérdidas reflejantes.

Temperatura
La eficiencia de la célula solar fotovoltaica disminuye al aumentar la temperatura, a una velocidad de aproximadamente 0,4% / ° C. Por ejemplo, una eficiencia un 20% mayor a 10 ° C en la mañana o en el invierno en comparación con los 60 ° C en el calor del día o el verano. Por lo tanto, los rastreadores pueden brindar un beneficio adicional mediante la recopilación de energía en las primeras horas de la mañana y en el invierno cuando las células funcionan a su máxima eficiencia.

Resumen
Los rastreadores para los colectores de concentración deben emplear un seguimiento de alta precisión para mantener el recolector en el punto de enfoque.

Los rastreadores para panel plano sin concentración no necesitan un seguimiento de alta precisión:

baja pérdida de potencia: menos del 10% de pérdida incluso a una desalineación de 25 °
reflectancia consistente incluso con una desalineación de alrededor de 50 °
la luz difusa del sol contribuye con un 10% de la orientación, y una mayor proporción en los días nublados

Los beneficios de rastrear colectores de paneles planos sin concentración fluyen de lo siguiente:

la pérdida de potencia se degrada rápidamente más allá de una desalineación de aproximadamente 30 °
una potencia significativa está disponible incluso cuando el Sol está muy cerca del horizonte, por ejemplo, alrededor del 60% de la potencia máxima a 15 ° sobre el horizonte, alrededor del 50% a 10 ° e incluso al 25% a solo 5 ° sobre el horizonte – de particular relevancia en latitudes altas y / o durante los meses de invierno
los paneles fotovoltaicos son alrededor de un 20% más eficientes en las primeras horas de la mañana que en el calor del día; de manera similar, más eficiente en invierno que en verano, y para capturar de manera efectiva el sol de la madrugada y el invierno requiere un seguimiento.

esto puede utilizarse para producir una gran cantidad de ejecución solar sobre el siguiente mismo

Tipos de colector solar
Los colectores solares pueden ser:

paneles planos sin concentración, generalmente fotovoltaicos o de agua caliente,
sistemas de concentración, de una variedad de tipos.

Los sistemas de montaje del colector solar pueden ser fijos (alineados manualmente) o de seguimiento. Los diferentes tipos de colectores solares y su ubicación (latitud) requieren diferentes tipos de mecanismo de seguimiento. Los sistemas de seguimiento pueden configurarse como:

Colector fijo / espejo móvil, es decir, heliostato
Coleccionista en movimiento

Montaje fijo sin seguimiento
Los paneles solares residenciales o de pequeña capacidad para uso comercial o comercial y los paneles de calentadores de agua solares generalmente son fijos, a menudo montados empotrados en un techo inclinado con una orientación adecuada. Las ventajas de los montajes fijos sobre los seguidores incluyen los siguientes:

Ventajas mecánicas: fácil de fabricar, menores costos de instalación y mantenimiento.
Carga de viento: es más fácil y económico proporcionar un soporte resistente; todos los soportes que no sean paneles fijos empotrados se deben diseñar cuidadosamente teniendo en cuenta la carga del viento debido a una mayor exposición.
Luz indirecta: aproximadamente el 10% de la radiación solar incidente es luz difusa, disponible en cualquier ángulo de desalineación con el sol.
Tolerancia a la desalineación: el área de recolección efectiva para un panel plano es relativamente insensible a niveles bastante altos de desalineación con el Sol; consulte la tabla y el diagrama en la sección Concepto básico anterior; por ejemplo, incluso una desalineación de 25 ° reduce la energía solar directa captada por menos de 10%.
Los montajes fijos se usan generalmente junto con los sistemas sin concentración, sin embargo, una clase importante de colectores de concentración sin seguimiento, de valor particular en el 3er mundo, son cocinas solares portátiles. Estos utilizan niveles relativamente bajos de concentración, por lo general alrededor de 2 a 8 soles y se alinean manualmente.

Rastreadores
Aunque se puede configurar un panel plano fijo para recolectar una alta proporción de la energía disponible a mediodía, también hay disponible una potencia significativa en las mañanas y en las últimas horas cuando la desalineación con un panel fijo se vuelve excesiva para recolectar una proporción razonable del energía disponible Por ejemplo, incluso cuando el Sol está a solo 10 ° por encima del horizonte, la energía disponible puede ser aproximadamente la mitad de los niveles de energía del mediodía (o incluso más, dependiendo de la latitud, la estación y las condiciones atmosféricas).

Por lo tanto, el principal beneficio de un sistema de rastreo es recolectar energía solar durante el período más largo del día y con la alineación más precisa a medida que la posición del Sol cambia con las estaciones.

Además, cuanto mayor sea el nivel de concentración empleado, más importante será el seguimiento preciso, ya que la proporción de energía derivada de la radiación directa es mayor, y la región donde se concentra esa energía concentrada se vuelve más pequeña.
Colector fijo / espejo móvil
Muchos colectores no se pueden mover, por ejemplo, los colectores de alta temperatura donde la energía se recupera en forma de líquido o gas caliente (por ejemplo, vapor). Otros ejemplos incluyen el calentamiento directo y la iluminación de edificios y cocinas solares fijas incorporadas, como los reflectores Scheffler. En tales casos, es necesario emplear un espejo móvil para que, independientemente de dónde se encuentre el Sol en el cielo, los rayos del Sol se redirijan al colector.

Debido al complicado movimiento del Sol a través del cielo y el nivel de precisión requerido para dirigir correctamente los rayos del Sol hacia el objetivo, un espejo de helióstatos generalmente emplea un sistema de seguimiento de doble eje, con al menos un eje mecanizado. En diferentes aplicaciones, los espejos pueden ser planos o cóncavos.

Coleccionista en movimiento
Los rastreadores se pueden agrupar en clases por el número y la orientación de los ejes del rastreador. En comparación con un montaje fijo, un rastreador de eje único aumenta la producción anual en aproximadamente un 30%, y un rastreador de doble eje un 10-20% adicional.

Los seguidores fotovoltaicos se pueden clasificar en dos tipos: seguidores fotovoltaicos estándar (PV) y seguidores fotovoltaicos concentrados (CPV). Cada uno de estos tipos de rastreadores se puede categorizar además por el número y la orientación de sus ejes, su arquitectura de actuación y tipo de unidad, sus aplicaciones previstas, sus soportes verticales y sus cimientos.

Montaje de tierra flotante
Los seguidores solares pueden construirse utilizando una base «flotante», que se apoya en el suelo sin necesidad de cimientos de concreto invasivos. En lugar de colocar el rastreador sobre cimientos de concreto, el rastreador se coloca en una bandeja de grava que se puede llenar con una variedad de materiales, como arena o grava, para asegurar el rastreador al suelo. Estos rastreadores «flotantes» pueden soportar la misma carga de viento que un rastreador de montaje fijo tradicional. El uso de seguidores flotantes aumenta la cantidad de sitios potenciales para proyectos solares comerciales, ya que pueden colocarse en la parte superior de los vertederos cubiertos o en áreas donde los cimientos excavados no son factibles.

Seguidores fotovoltaicos no fotovoltaicos (PV)
Los paneles fotovoltaicos aceptan luz directa y difusa del cielo. Los paneles en seguidores fotovoltaicos estándar reúnen tanto la luz directa como la difusa disponibles. La funcionalidad de seguimiento en seguidores fotovoltaicos estándar se utiliza para minimizar el ángulo de incidencia entre la luz entrante y el panel fotovoltaico. Esto aumenta la cantidad de energía acumulada del componente directo de la luz solar entrante.

La física detrás de los seguidores fotovoltaicos estándar (PV) funciona con todas las tecnologías estándar de módulos fotovoltaicos. Estos incluyen todos los tipos de paneles de silicio cristalino (ya sea mono-Si o multi-Si) y todos los tipos de paneles de película delgada (silicio amorfo, CdTe, CIGS, microcristalino).

Pilas de concentrador fotovoltaico (CPV)
La óptica en los módulos de CPV acepta el componente directo de la luz entrante y, por lo tanto, debe estar orientada adecuadamente para maximizar la energía recolectada. En aplicaciones de baja concentración, también se puede capturar una parte de la luz difusa del cielo. La funcionalidad de seguimiento en los módulos de CPV se utiliza para orientar la óptica de modo que la luz entrante se enfoque en un colector fotovoltaico.

Los módulos de CPV que se concentran en una dimensión deben rastrearse de manera normal al Sol en un eje. Los módulos de CPV que se concentran en dos dimensiones deben rastrearse de manera normal al Sol en dos ejes.

Requisitos de precisión
La física detrás de la óptica de CPV requiere que la precisión de seguimiento aumente a medida que aumenta la relación de concentración del sistema. Sin embargo, para una concentración dada, las ópticas no imaginativas proporcionan los ángulos de aceptación más amplios posibles, que pueden usarse para reducir la precisión de seguimiento.

En los sistemas típicos de alta concentración, la precisión del seguimiento debe estar en el rango de ± 0.1 ° para entregar aproximadamente el 90% de la potencia nominal de salida. En los sistemas de baja concentración, la precisión de seguimiento debe estar en el rango de ± 2,0 ° para entregar el 90% de la salida de potencia nominal. Como resultado, los sistemas de seguimiento de alta precisión son típicos.

Tecnologías compatibles
Los seguidores fotovoltaicos concentrados se utilizan con sistemas concentradores basados ​​en refracción y reflectantes. Existe una gama de tecnologías emergentes de células fotovoltaicas utilizadas en estos sistemas. Estos van desde receptores fotovoltaicos basados ​​en silicio cristalino convencionales hasta receptores de triple unión basados ​​en germanio.

Seguidores de un solo eje
Los seguidores de eje único tienen un grado de libertad que actúa como un eje de rotación. El eje de rotación de los seguidores de eje único se alinea típicamente a lo largo de un meridiano norte verdadero. Es posible alinearlos en cualquier dirección cardinal con algoritmos de seguimiento avanzados. Hay varias implementaciones comunes de seguidores de eje único. Estos incluyen los rastreadores horizontales de eje único (HSAT), los rastreadores horizontales de un solo eje con módulos inclinados (HTSAT), los rastreadores de eje simple (VSAT), los rastreadores de eje simple inclinado (TSAT) y los rastreadores de eje único alineados polares (PSAT). La orientación del módulo con respecto al eje del rastreador es importante al modelar el rendimiento.

Horizontal

Rastreador de eje simple horizontal (HSAT)
El eje de rotación para el seguidor de eje único horizontal es horizontal con respecto al suelo. Los postes en cada extremo del eje de rotación de un rastreador horizontal de eje único se pueden compartir entre rastreadores para reducir el costo de instalación. Este tipo de rastreador solar es el más apropiado para regiones de baja latitud. Los diseños de campo con seguidores horizontales de eje único son muy flexibles. La geometría simple significa que mantener todos los ejes de rotación paralelos entre sí es todo lo que se necesita para posicionar adecuadamente los rastreadores uno con respecto al otro. El espaciado apropiado puede maximizar la relación entre la producción de energía y el costo, dependiendo de las condiciones del terreno y sombreado local y del valor del tiempo de la energía producida. Retroceder es un medio para calcular la disposición de los paneles.Los seguidores horizontales normalmente tienen la cara del módulo orientada paralelamente al eje de rotación. A medida que un módulo rastrea, barre un cilindro que es rotacionalmente simétrico alrededor del eje de rotación. En los rastreadores horizontales de eje único, un tubo horizontal largo es compatible con los cojinetes montados sobre torres o marcos. El eje del tubo está en una línea norte-sur. Los paneles están montados sobre el tubo, y el tubo girará sobre su eje para rastrear el movimiento aparente del Sol a lo largo del día.

Rastreador horizontal de un solo eje con módulos inclinados (HTSAT)
En HSAT, los módulos se montan planos a 0 grados, mientras que en HTSAT, los módulos se instalan con cierta inclinación. Funciona en el mismo principio que HSAT, manteniendo el eje del tubo horizontal en la línea norte-sur y gira los módulos solares de este a oeste durante todo el día.Estos rastreadores suelen ser adecuados en ubicaciones de latitudes altas, pero no ocupan tanto espacio de tierra como lo consume el rastreador vertical de ejes individuales (VSAT). Por lo tanto, trae las ventajas de VSAT en un rastreador horizontal y minimiza el costo total del proyecto solar.

Vertical
Rastreador de eje simple vertical (VSAT)
El eje de rotación para los seguidores de eje único verticales es vertical con respecto al suelo. Estos rastreadores giran de Este a Oeste a lo largo del día. Dichos rastreadores son más efectivos en altas latitudes que los rastreadores de eje horizontal. Los diseños de campo deben considerar el sombreado para evitar pérdidas de energía innecesarias y para optimizar la utilización de la tierra.También la optimización para el empaque denso es limitada debido a la naturaleza del sombreado en el transcurso de un año. Los seguidores verticales de eje único normalmente tienen la cara del módulo orientada en un ángulo con respecto al eje de rotación. A medida que un módulo rastrea, barre un cono que es rotacionalmente simétrico alrededor del eje de rotación.

Inclinado
Rastreador de ejes individuales inclinado (TSAT)
Todos los rastreadores con ejes de rotación entre horizontal y vertical se consideran rastreadores de eje simple inclinados. Los ángulos de inclinación del rastreador a menudo se limitan para reducir el perfil del viento y disminuir la altura del extremo elevado. Con retroceso, pueden empaquetarse sin sombreado perpendicular a su eje de rotación a cualquier densidad. Sin embargo, el empaque paralelo a sus ejes de rotación está limitado por el ángulo de inclinación y la latitud. Los seguidores de eje simple inclinado suelen tener la cara del módulo orientada paralelamente al eje de rotación. A medida que un módulo rastrea, barre un cilindro que es rotacionalmente simétrico alrededor del eje de rotación.

Rastreadores de doble eje
Los seguidores de doble eje tienen dos grados de libertad que actúan como ejes de rotación. Estos ejes son normalmente normales entre sí. El eje que se fija con respecto al suelo puede considerarse un eje primario. El eje que está referenciado al eje primario se puede considerar un eje secundario.Hay varias implementaciones comunes de rastreadores de doble eje. Se clasifican por la orientación de sus ejes primarios con respecto al suelo. Dos implementaciones comunes son los rastreadores de doble eje tip-tilt (TTDAT) y los rastreadores de doble eje de altitud azimutal (AADAT). La orientación del módulo con respecto al eje del rastreador es importante al modelar el rendimiento.Los seguidores de eje doble suelen tener módulos orientados paralelos al eje secundario de rotación. Los seguidores de doble eje permiten niveles óptimos de energía solar debido a su capacidad para seguir el Sol vertical y horizontalmente. No importa dónde esté el Sol en el cielo, los rastreadores de doble eje pueden orientarse para estar en contacto directo con el Sol.

Inclinar-inclinar
Un rastreador de doble eje inclinable (TTDAT) recibe este nombre porque la matriz de paneles está montada en la parte superior de un poste. Normalmente, el movimiento este-oeste se mueve girando el conjunto alrededor de la parte superior del poste. En la parte superior del cojinete giratorio hay un mecanismo en forma de T o H que proporciona una rotación vertical de los paneles y proporciona los puntos de montaje principales para la matriz. Los postes en cada extremo del eje primario de rotación de un rastreador de inclinación y doble eje se pueden compartir entre rastreadores para reducir los costos de instalación.

Otros de tales seguidores TTDAT tienen un eje primario horizontal y un eje ortogonal dependiente.El eje azimutal vertical está fijo. Esto permite una gran flexibilidad de la conexión de carga útil al equipo montado en tierra porque no hay torceduras del cableado alrededor del polo.

Los diseños de campo con seguidores de eje doble inclinado son muy flexibles. La geometría simple significa que mantener los ejes de rotación paralelos entre sí es todo lo que se requiere para posicionar adecuadamente los rastreadores uno con respecto al otro. Normalmente los rastreadores tendrían que estar ubicados a una densidad bastante baja para evitar que un rastreador arroje sombras sobre otros cuando el Sol está bajo en el cielo. Los rastreadores de inclinación pueden compensar esto al inclinarse más cerca de la horizontal para minimizar el sombreado solar y, por lo tanto, maximizar la energía total que se recolecta.

Azimut-altitud
Un rastreador de doble eje de altitud azimutal (o alt-acimut) (AADAT) tiene su eje principal (el eje acimutal) vertical al suelo. El eje secundario, a menudo llamado eje de elevación, es normalmente normal al eje primario. Son similares a los sistemas de inclinación y inclinación en operación, pero difieren en la forma en que se gira la matriz para el seguimiento diario. En lugar de girar la matriz alrededor de la parte superior del poste, los sistemas AADAT pueden usar un anillo grande montado en el suelo con la matriz montada en una serie de rodillos. La principal ventaja de esta disposición es que el peso de la matriz se distribuye en una porción del anillo, a diferencia del punto de carga único del polo en el TTDAT. Esto permite que AADAT admita matrices mucho más grandes. Sin embargo, a diferencia del TTDAT, el sistema AADAT no se puede colocar más cerca que el diámetro del anillo, lo que puede reducir la densidad del sistema, especialmente si se considera el sombreado entre trazadores.

Construcción y (autoconstrucción)
Como se describe más adelante, el equilibrio económico entre el costo del panel y el rastreador no es trivial. La fuerte caída en el costo de los paneles solares a principios de 2010 hizo que sea más difícil encontrar una solución sensata. Como se puede ver en los archivos multimedia adjuntos, la mayoría de las construcciones utilizan materiales industriales y / o pesados ​​que no son adecuados para talleres pequeños o artesanales. Incluso las ofertas comerciales como «Complete-Kit-1KW-Single-Axis-Solar-Panel-Tracking-System-Linear-Actuator-Electric-Controller-for-Sunlight-Solar / 1279440_2037007138» tienen soluciones bastante inadecuadas (una gran roca) para la estabilización . Para una construcción pequeña (aficionada / entusiasta) se deben cumplir los siguientes criterios: economía, estabilidad del producto final contra riesgos elementales, facilidad de manejo de materiales y carpintería.

Selección de tipo de rastreador
La selección del tipo de rastreador se basa en muchos factores, como el tamaño de la instalación, las tarifas de electricidad, los incentivos gubernamentales, las limitaciones de la tierra, la latitud y el clima local.

Los seguidores horizontales de eje único se usan generalmente para grandes proyectos de generación distribuida y proyectos de escala de utilidad. La combinación de la mejora de la energía y el menor costo del producto y la menor complejidad de la instalación da como resultado una economía convincente en las implementaciones de gran tamaño. Además, el rendimiento fuerte de la tarde es particularmente deseable para los grandes sistemas fotovoltaicos conectados a la red para que la producción coincida con el tiempo pico de demanda. Los seguidores horizontales de eje único también agregan una cantidad sustancial de productividad durante las temporadas de primavera y verano cuando el Sol está alto en el cielo. La solidez inherente de su estructura de soporte y la simplicidad del mecanismo también resultan en una alta confiabilidad que mantiene bajos los costos de mantenimiento. Dado que los paneles son horizontales, pueden colocarse de forma compacta en el tubo del eje sin peligro de sombrearse a sí mismos y también son fácilmente accesibles para la limpieza.

Un seguidor de eje vertical pivota solo alrededor de un eje vertical, con los paneles ya sea verticales, en un ángulo de elevación fijo, ajustable o con seguimiento. Tales rastreadores con ángulos fijos o (estacionalmente) ajustables son adecuados para altas latitudes, donde el sendero solar aparente no es especialmente alto, pero que conduce a días largos en verano, con el Sol viajando a través de un arco largo.

Los rastreadores de doble eje se usan generalmente en instalaciones residenciales más pequeñas y en ubicaciones con un arancel público muy elevado.

Multi-espejo concentrando PV
Este dispositivo utiliza múltiples espejos en un plano horizontal para reflejar la luz solar hacia arriba a un sistema fotovoltaico de alta temperatura u otro sistema que requiere energía solar concentrada.Los problemas estructurales y los gastos se reducen considerablemente ya que los espejos no están significativamente expuestos a las cargas de viento. Mediante el empleo de un mecanismo patentado, solo se requieren dos sistemas de accionamiento para cada dispositivo. Debido a la configuración del dispositivo, es especialmente adecuado para su uso en techos planos y en latitudes más bajas. Las unidades ilustradas producen cada una aproximadamente 200 vatios de CC pico.

En el Sierra SunTower, ubicado en Lancaster, California, se emplea un sistema de espejo reflector múltiple combinado con una torre de energía central. Esta planta de generación operada por eSolar está programada para comenzar a operar el 5 de agosto de 2009. Este sistema, que utiliza múltiples heliostatos en una alineación norte-sur, utiliza piezas prefabricadas y la construcción como una forma de reducir los costos de inicio y operación.

Tipos de unidad

Rastreador activo
Los rastreadores activos usan motores y trenes de engranajes para realizar seguimiento solar.Pueden usar microprocesadores y sensores, algoritmos basados ​​en fecha y hora, o una combinación de ambos para detectar la posición del sol. Para controlar y gestionar el movimiento de estas estructuras masivas, se diseñan y prueban rigurosamente unidades de giro especiales. Las tecnologías utilizadas para dirigir el rastreador están en constante evolución y los desarrollos recientes en Google y Eternegy han incluido el uso de cables y cabrestantes para reemplazar algunos de los componentes más costosos y más frágiles.

Las unidades de rotación giratorias que intercalan un soporte de ángulo fijo se pueden aplicar para crear un método de seguimiento de «múltiples ejes» que elimina la rotación relativa a la alineación longitudinal. Este método si se coloca en una columna o pilar generará más electricidad que un PV fijo y su generador fotovoltaico nunca rotará en un carril de estacionamiento. También permitirá la generación solar máxima en prácticamente cualquier orientación de carril / fila de estacionamiento, incluso circular o curvilínea.

Los rastreadores activos de dos ejes también se usan para orientar heliostatos: espejos móviles que reflejan la luz solar hacia el absorbedor de una central eléctrica. Como cada espejo en un campo grande tendrá una orientación individual, estos se controlan mediante programación a través de un sistema informático central, que también permite que el sistema se cierre cuando sea necesario.

Los seguidores de detección de luz normalmente tienen dos o más fotosensores, como fotodiodos, configurados diferencialmente para que emitan un nulo cuando reciben el mismo flujo de luz.Mecánicamente, deberían ser omnidireccionales (es decir, planos) y apuntados con 90 grados de separación. Esto hará que la parte más empinada de sus funciones de transferencia de coseno se equilibre en la parte más inclinada, lo que se traduce en una sensibilidad máxima.

Rastreador pasivo
Los rastreadores pasivos más comunes usan un fluido de gas comprimido de bajo punto de ebullición que se impulsa hacia un lado u otro (mediante el calor solar que crea la presión del gas) para hacer que el rastreador se mueva en respuesta a un desequilibrio. Como esta orientación no es de precisión, no es adecuada para ciertos tipos de colectores fotovoltaicos de concentración, pero funciona bien para los tipos de paneles FV comunes. Estos tendrán amortiguadores viscosos para evitar el movimiento excesivo en respuesta a las ráfagas de viento. Los sombreadores / reflectores se utilizan para reflejar la luz del sol de la mañana temprana para «despertar» el panel e inclinarlo hacia el sol, lo que puede llevar casi una hora. El tiempo para hacerlo puede reducirse en gran medida agregando un amarre de liberación automática que posicione el panel ligeramente más allá del cenit (para que el fluido no tenga que vencer a la gravedad) y usando el amarre por la tarde. (Un resorte que tira de la holgura evitará la liberación en condiciones de viento durante la noche).

Un nuevo tipo de rastreador pasivo para paneles solares fotovoltaicos utiliza un holograma detrás de bandas de células fotovoltaicas para que la luz del sol pase a través de la parte transparente del módulo y refleje en el holograma. Esto permite que la luz solar golpee la celda desde atrás, lo que aumenta la eficiencia del módulo. Además, el panel no tiene que moverse ya que el holograma siempre refleja la luz del sol desde el ángulo correcto hacia las celdas.

Seguimiento manual
En algunas naciones en desarrollo, las unidades han sido reemplazadas por operadores que ajustan los rastreadores. Esto tiene los beneficios de la solidez, tener personal disponible para el mantenimiento y la creación de empleo para la población en las proximidades del sitio.