Un inseguitore solare è un dispositivo che orienta un carico utile verso il sole. I carichi utili sono in genere pannelli solari, vaschette paraboliche, riflettori fresnel, lenti o specchi di un eliostato.

Per i sistemi fotovoltaici a schermo piatto, i tracker vengono utilizzati per ridurre al minimo l’angolo di incidenza tra la luce solare in ingresso e un pannello fotovoltaico. Nelle applicazioni con concentratore di energia fotovoltaica (CPV) e energia solare concentrata (CSP), i tracker vengono utilizzati per abilitare i componenti ottici nei sistemi CPV e CSP. Le ottiche in applicazioni solari concentrate accettano la componente diretta della luce solare e quindi devono essere orientate in modo appropriato per raccogliere energia. I sistemi di tracciamento si trovano in tutte le applicazioni di concentratori perché tali sistemi raccolgono l’energia del sole con la massima efficienza quando l’asse ottico è allineato con la radiazione solare incidente.

Concetto di base
La luce solare ha due componenti, il “raggio diretto” che trasporta circa il 90% dell’energia solare e la “luce solare diffusa” che trasporta il resto – la parte diffusa è il cielo blu in una giornata limpida ed è una percentuale maggiore del totale nei giorni nuvolosi. Poiché la maggior parte dell’energia è nel raggio diretto, massimizzare la raccolta richiede che il Sole sia visibile ai pannelli il più a lungo possibile. Tuttavia, si noti che in aree più nuvolose il rapporto tra luce diretta e luce diffusa può essere inferiore al 60%: 40% o anche inferiore.

L’energia apportata dal fascio diretto diminuisce con il coseno dell’angolo tra la luce in entrata e il pannello. Inoltre, la riflettanza (media su tutte le polarizzazioni) è approssimativamente costante per angoli di incidenza fino a circa 50 °, oltre i quali la riflettanza degrada rapidamente.

Potenza diretta persa (%) a causa di disallineamento (angolo i) dove Lost = 1 – cos (i)

io	Perso		io	ore	Perso
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%

Ad esempio, i tracker con un’accuratezza di ± 5 ° possono fornire oltre il 99,6% dell’energia fornita dal fascio diretto più il 100% della luce diffusa. Di conseguenza, il tracciamento ad alta precisione non viene in genere utilizzato nelle applicazioni fotovoltaiche non concentrate.

Lo scopo di un meccanismo di localizzazione è quello di seguire il Sole mentre si muove attraverso il cielo. Nelle sezioni seguenti, in cui ciascuno dei principali fattori è descritto in modo un po ‘più dettagliato, il complesso percorso del Sole è semplificato considerando il suo movimento quotidiano est-ovest separatamente dalla variazione annuale nord-sud con le stagioni dell’anno .

Energia solare intercettata
La quantità di energia solare disponibile per la raccolta dal fascio diretto è la quantità di luce intercettata dal pannello. Questo è dato dall’area del pannello moltiplicata per il coseno dell’angolo di incidenza del fascio diretto (vedi illustrazione sopra). In altre parole, l’energia intercettata equivale all’area dell’ombra proiettata dal pannello su una superficie perpendicolare al raggio diretto.

Questa relazione coseno è strettamente correlata all’osservazione formalizzata nel 1760 dalla legge sul coseno di Lambert. Questo descrive che la luminosità osservata di un oggetto è proporzionale al coseno dell’angolo di incidenza della luce che lo illumina.

Perdite riflettenti
Non tutta la luce intercettata viene trasmessa nel pannello – un po ‘si riflette sulla sua superficie. La quantità riflessa è influenzata sia dall’indice di rifrazione del materiale di superficie sia dall’angolo di incidenza della luce in ingresso. La quantità riflessa varia a seconda della polarizzazione della luce in ingresso. La luce solare in entrata è una miscela di tutte le polarizzazioni. Mediata su tutte le polarizzazioni, le perdite riflettenti sono approssimativamente costanti fino agli angoli di incidenza fino a circa 50 ° oltre i quali degrada rapidamente. Vedi ad esempio il grafico a sinistra.

Ogni giorno il movimento est-ovest del sole
Il Sole viaggia a 360 gradi da est a ovest al giorno, ma dal punto di vista di qualsiasi posizione fissa la porzione visibile è di 180 gradi durante un periodo medio di 1/2 giorni (più in primavera e in estate, meno in autunno e in inverno). Gli effetti di orizzonte locale lo riducono alquanto, rendendo il movimento effettivo di circa 150 gradi. Un pannello solare con un orientamento fisso tra l’alba e il tramonto estremi vedrà un movimento di 75 gradi su entrambi i lati, e quindi, secondo la tabella sopra, perderà oltre il 75% dell’energia al mattino e alla sera. La rotazione dei pannelli verso est e ovest può aiutare a recuperare tali perdite. Un tracker che tenta solo di compensare il movimento est-ovest del Sole è noto come tracker a singolo asse.

Moto stagionale nord-sud del sole
A causa dell’inclinazione dell’asse terrestre, il Sole si sposta anche di 46 gradi a nord ea sud durante un anno. Lo stesso set di pannelli impostato nel punto intermedio tra i due estremi locali vedrà quindi il Sole muoversi di 23 gradi su entrambi i lati. Quindi, secondo la tabella sopra, un tracker monoassiale allineato in modo ottimale (vedi tracker con allineamento polare sotto) perderà solo l’8,3% agli estremi stagionali estivi e invernali, o circa il 5% in media su un anno. Viceversa, un inseguitore ad asse singolo allineato verticalmente o orizzontalmente perderà considerevolmente di più a causa di queste variazioni stagionali nel percorso del Sole. Ad esempio, un inseguitore verticale in un sito a 60 ° di latitudine perderà fino al 40% dell’energia disponibile in estate, mentre un inseguitore orizzontale situato a 25 ° di latitudine perderà fino al 33% in inverno.

Un tracker che tiene conto sia dei movimenti giornalieri che di quelli stagionali è noto come tracker biassiale. In generale, le perdite dovute a variazioni angolari stagionali sono complicate da cambiamenti nella lunghezza del giorno, aumentando la raccolta in estate nelle latitudini settentrionali o meridionali. Questa tendenza polarizza verso l’estate, quindi se i pannelli sono inclinati più vicino agli angoli medi estivi, le perdite annuali totali sono ridotte rispetto a un sistema inclinato all’angolo del solstizio di primavera / autunno (che è lo stesso della latitudine del sito).

Vi è un considerevole argomento nel settore se la piccola differenza nella raccolta annuale tra inseguitori a singolo e doppio asse rende la complessità aggiuntiva di un tracker a due assi utile.Una recente revisione delle statistiche di produzione effettive dall’Ontario meridionale ha suggerito che la differenza era di circa il 4% in totale, che era molto inferiore ai costi aggiuntivi dei sistemi a doppia asse. Ciò si confronta in modo sfavorevole con il miglioramento del 24-32% tra un tracker a matrice fissa e un asse singolo.

Altri fattori

Nuvole
I suddetti modelli assumono una probabilità uniforme di copertura nuvolosa in diversi momenti della giornata o dell’anno. In diverse zone climatiche la copertura nuvolosa può variare a seconda delle stagioni, influenzando le cifre medie delle prestazioni sopra descritte. In alternativa, ad esempio in un’area in cui la copertura nuvolosa si accumula in media durante il giorno, ci possono essere benefici particolari nella raccolta del sole del mattino.

Atmosfera
La distanza che la luce del sole deve percorrere attraverso l’atmosfera aumenta man mano che il sole si avvicina all’orizzonte, poiché la luce del sole deve viaggiare in diagonale attraverso l’atmosfera. Man mano che la lunghezza del percorso attraverso l’atmosfera aumenta, l’intensità solare che raggiunge il collettore diminuisce. Questa lunghezza del percorso crescente viene indicata come la massa d’aria (AM) o il coefficiente di massa d’aria, dove AM0 si trova nella parte superiore dell’atmosfera, AM1 si riferisce al percorso verticale diretto fino al livello del mare con il sole sopra la testa e AM maggiore di 1 si riferisce a percorsi diagonali mentre il Sole si avvicina all’orizzonte.

Anche se il sole non si sente particolarmente caldo nelle prime mattine o durante i mesi invernali, il percorso diagonale attraverso l’atmosfera ha un impatto meno del previsto sull’intensità solare.Anche quando il sole è a soli 15 ° sopra l’orizzonte, l’intensità solare può essere intorno al 60% del suo valore massimo, circa il 50% a 10 ° e il 25% a soli 5 ° sopra l’orizzonte. Pertanto, i tracker possono offrire benefici raccogliendo l’energia significativa disponibile quando il Sole è vicino all’orizzontale, è possibile.

Efficienza delle celle solari
Ovviamente l’efficienza di conversione di potenza sottostante di una cella fotovoltaica ha una grande influenza sul risultato finale, indipendentemente dal fatto che il tracking sia impiegato o meno. Di particolare rilevanza per i benefici del monitoraggio sono i seguenti:

Struttura molecolare
Gran parte della ricerca è volta allo sviluppo di materiali superficiali per guidare la quantità massima di energia verso il basso nella cella e ridurre al minimo le perdite riflettenti.

Temperatura
L’efficienza delle celle solari fotovoltaiche diminuisce all’aumentare della temperatura, al ritmo di circa lo 0,4% / ° C. Ad esempio, un’efficienza superiore del 20% a 10 ° C al mattino presto o all’inverno rispetto ai 60 ° C nella calura del giorno o dell’estate. Pertanto, gli inseguitori possono offrire ulteriori benefici raccogliendo l’energia del mattino e dell’inverno quando le celle funzionano alla massima efficienza.

Sommario
I tracker per concentratori di collettori devono utilizzare un tracciamento ad alta precisione in modo da mantenere il collettore nel punto di messa a fuoco.

I tracker per pannelli piatti non concentrati non necessitano di tracciamento ad alta precisione:

bassa perdita di potenza: meno del 10% di perdita anche a 25 ° di disallineamento
riflettanza costante anche a circa 50 ° disallineamento
la luce solare diffusa contribuisce al 10% indipendentemente dall’orientamento e una percentuale maggiore nei giorni nuvolosi

I vantaggi del monitoraggio dei collettori a pannello piatto non concentrati derivano da quanto segue:

la perdita di potenza si riduce rapidamente oltre il disallineamento di circa 30 °
una potenza significativa è disponibile anche quando il Sole è molto vicino all’orizzonte, ad esempio circa il 60% della piena potenza a 15 ° sopra l’orizzonte, circa il 50% a 10 ° e persino il 25% a soli 5 ° sopra l’orizzonte – di particolare rilevanza alle alte latitudini e / o durante i mesi invernali
i pannelli fotovoltaici sono circa il 20% più efficienti nel fresco delle prime mattine rispetto al caldo della giornata; allo stesso modo più efficiente in inverno che in estate – e per catturare efficacemente il sole mattutino e il sole invernale richiede monitoraggio.

questo può essere usato per produrre un’enorme quantità di energia solare nel successivo stesso

Tipi di collettore solare
I collettori solari possono essere:

pannelli piatti non concentranti, di solito fotovoltaici o ad acqua calda,
sistemi di concentrazione, di una varietà di tipi.

I sistemi di montaggio del collettore solare possono essere fissati (allineati manualmente) o localizzati. Diversi tipi di collettori solari e la loro posizione (latitudine) richiedono diversi tipi di meccanismo di localizzazione. I sistemi di tracciamento possono essere configurati come:

Collettore fisso / specchio mobile – cioè Heliostat
Collezionista in movimento

Montaggio fisso non tracciabile
Solitamente i pannelli solari sul tetto di tipo commerciale o industriale e i pannelli solari per il riscaldamento dell’acqua sono generalmente fissi, spesso montati a livello su un tetto spiovente rivolto in modo appropriato. I vantaggi dei supporti fissi su tracker sono i seguenti:

Vantaggi meccanici: semplicità di produzione, minori costi di installazione e manutenzione.
Caricamento del vento: è più facile e meno costoso predisporre un supporto robusto; tutti i supporti diversi dai pannelli fissi montati a filo devono essere progettati attentamente per quanto riguarda il carico del vento a causa di una maggiore esposizione.
Luce indiretta: circa il 10% della radiazione solare incidente è una luce diffusa, disponibile con qualsiasi angolo di disallineamento con il Sole.
Tolleranza al disallineamento: l’effettiva area di raccolta per un pannello piatto è relativamente insensibile a livelli piuttosto elevati di disallineamento con il Sole – vedere tabella e diagramma nella sezione Concetto di base sopra – ad esempio anche un disallineamento di 25 ° riduce l’energia solare diretta raccolta da meno del 10%.
I montaggi fissi vengono solitamente utilizzati in combinazione con sistemi non a concentrazione, tuttavia un’importante classe di collettori di concentrazione non tracciabili, di particolare valore nel 3 ° mondo, sono fornelli solari portatili. Questi utilizzano livelli di concentrazione relativamente bassi, in genere tra 2 e 8 Soli e sono allineati manualmente.

trackers
Anche se è possibile impostare un pannello fisso fisso per raccogliere un’alta percentuale di energia disponibile per il mezzogiorno, è anche disponibile una potenza significativa nelle prime ore del mattino e nei pomeriggi quando il disallineamento con un pannello fisso diventa eccessivo per raccogliere una percentuale ragionevole del energia disponibile. Ad esempio, anche quando il Sole è a soli 10 ° sopra l’orizzonte, l’energia disponibile può essere intorno alla metà dei livelli di energia del mezzogiorno (o anche maggiore a seconda della latitudine, della stagione e delle condizioni atmosferiche).

Quindi il vantaggio principale di un sistema di localizzazione è quello di raccogliere l’energia solare per il periodo più lungo della giornata e con l’allineamento più accurato dato che la posizione del Sole cambia con le stagioni.

Inoltre, maggiore è il livello di concentrazione impiegato, più importante diventa il rilevamento accurato, poiché la percentuale di energia derivata dalla radiazione diretta è più elevata e la regione in cui si concentra l’energia concentrata diventa più piccola.
Collettore fisso / specchio mobile
Molti collettori non possono essere spostati, ad esempio collettori ad alta temperatura in cui l’energia viene recuperata come liquido o gas caldo (ad es. Vapore). Altri esempi includono il riscaldamento diretto e l’illuminazione di edifici e cucine solari fisse integrate, come i riflettori Scheffler. In tali casi è necessario utilizzare uno specchio mobile in modo che, indipendentemente da dove il Sole è posizionato nel cielo, i raggi del Sole vengono reindirizzati sul collettore.

A causa del complicato moto del Sole attraverso il cielo e del livello di precisione richiesto per mirare correttamente i raggi del Sole sul bersaglio, uno specchio eliostato impiega generalmente un sistema di tracciamento a doppio asse, con almeno un asse meccanizzato. In diverse applicazioni, gli specchi possono essere piatti o concavi.

Collezionista in movimento
I tracker possono essere raggruppati in classi in base al numero e all’orientamento degli assi del tracker. Rispetto a una montatura fissa, un inseguitore su singolo asse aumenta la produzione annuale di circa il 30% e un inseguitore su due assi di un ulteriore 10-20%.

Gli inseguitori fotovoltaici possono essere classificati in due tipi: inseguitori fotovoltaici standard (PV) e inseguitori fotovoltaici concentrati (CPV). Ciascuno di questi tipi di tracker può essere ulteriormente suddiviso in categorie in base al numero e all’orientamento dei propri assi, all’architettura di attuazione e al tipo di unità, alle applicazioni previste, ai supporti verticali e alle fondamenta.

Supporto a terra flottante
Gli inseguitori solari possono essere costruiti usando una fondazione “galleggiante”, che si trova sul terreno senza la necessità di fondazioni di cemento invasive. Invece di posizionare il tracker su fondamenta in calcestruzzo, il tracker viene posizionato su una lastra di ghiaia che può essere riempita con una varietà di materiali, come sabbia o ghiaia, per fissare il tracker a terra. Questi inseguitori “galleggianti” possono sostenere lo stesso carico del vento di un inseguitore montato fisso tradizionale. L’uso di inseguitori galleggianti aumenta il numero di potenziali siti per progetti solari commerciali poiché possono essere collocati in cima alle discariche con tetto o nelle aree in cui le fondazioni scavate non sono fattibili.

Inseguitori fotovoltaici non concentrati (PV)
I pannelli fotovoltaici accettano sia la luce diretta che diffusa dal cielo. I pannelli su inseguitori fotovoltaici standard raccolgono sia la luce diretta che diffusa diffusa. La funzionalità di tracciamento in inseguitori fotovoltaici standard viene utilizzata per minimizzare l’angolo di incidenza tra la luce in ingresso e il pannello fotovoltaico. Ciò aumenta la quantità di energia raccolta dalla componente diretta della luce solare in entrata.

La fisica dietro inseguitori fotovoltaici standard (PV) funziona con tutte le tecnologie standard dei moduli fotovoltaici. Questi includono tutti i tipi di pannelli in silicio cristallino (mono-Si o multi-Si) e tutti i tipi di pannelli a film sottile (silicio amorfo, CdTe, CIGS, microcristallino).

Inseguitori fotovoltaici a concentrazione (CPV)
L’ottica nei moduli CPV accetta la componente diretta della luce in ingresso e pertanto deve essere orientata in modo appropriato per massimizzare l’energia raccolta. Nelle applicazioni a bassa concentrazione è anche possibile catturare una parte della luce diffusa dal cielo. La funzionalità di tracciamento nei moduli CPV viene utilizzata per orientare l’ottica in modo tale che la luce in ingresso sia focalizzata su un collettore fotovoltaico.

I moduli CPV che si concentrano in una dimensione devono essere tracciati in modo normale rispetto al Sole in un asse. I moduli CPV concentrati in due dimensioni devono essere tracciati in modo normale rispetto al Sole in due assi.

Requisiti di precisione
La fisica dietro l’ottica CPV richiede che l’accuratezza del tracking aumenti con l’aumento del rapporto di concentrazione del sistema. Tuttavia, per una determinata concentrazione, le ottiche non progressive forniscono gli angoli di accettazione più ampi possibili, che possono essere utilizzati per ridurre la precisione del tracciamento.

Nei sistemi ad alta concentrazione tipici, l’accuratezza del tracciamento deve essere compresa nell’intervallo ± 0,1 ° per erogare circa il 90% della potenza nominale. Nei sistemi a bassa concentrazione, la precisione di tracciabilità deve essere compresa nell’intervallo ± 2,0 ° per fornire il 90% della potenza nominale. Di conseguenza, i sistemi di tracciamento ad alta precisione sono tipici.

Tecnologie supportate
Gli inseguitori fotovoltaici concentrati sono utilizzati con i sistemi concentratori rifrattivi e riflettenti. Ci sono una serie di tecnologie emergenti di celle fotovoltaiche utilizzate in questi sistemi. Si va dai ricevitori fotovoltaici convenzionali a base di silicio cristallino ai ricevitori a tripla giunzione basati su germanio.

Tracciatori monoasse
I tracker monoassiali hanno un grado di libertà che funge da asse di rotazione. L’asse di rotazione dei tracker a singolo asse è tipicamente allineato lungo un vero meridiano nord. È possibile allinearli in qualsiasi direzione cardinale con algoritmi di tracciamento avanzati. Esistono diverse implementazioni comuni dei tracker a singolo asse. Questi includono: inseguitori monoasse orizzontali (HSAT), inseguitori monoasse orizzontali con moduli inclinati (HTSAT), inseguitori verticali monoasse (VSAT), inseguitori monoasse inclinati (TSAT) e inseguitori monoassiali polari allineati (PSAT). L’orientamento del modulo rispetto all’asse del tracker è importante quando si modellano le prestazioni.

Orizzontale

Tracker orizzontale ad asse singolo (HSAT)
L’asse di rotazione per il localizzatore orizzontale mono-asse è orizzontale rispetto al terreno. I pali alle estremità dell’asse di rotazione di un inseguitore orizzontale monoassiale possono essere condivisi tra inseguitori per ridurre i costi di installazione. Questo tipo di inseguitore solare è più appropriato per le regioni a bassa latitudine. I layout di campo con inseguitori monoasse orizzontali sono molto flessibili. La semplice geometria significa che mantenere tutti gli assi di rotazione paralleli l’uno all’altro è tutto ciò che è necessario per posizionare opportunamente i tracker l’uno rispetto all’altro. Una spaziatura appropriata può massimizzare il rapporto tra la produzione di energia e il costo, dipendendo dalle condizioni locali del terreno e delle ombreggiature e dal valore dell’ora del giorno dell’energia prodotta. Il backtracking è un mezzo per calcolare la disposizione dei pannelli. I localizzatori orizzontali hanno tipicamente la faccia del modulo orientata parallelamente all’asse di rotazione. Come un modulo tiene traccia, spazza un cilindro che è simmetrico a rotazione attorno all’asse di rotazione. Negli inseguitori orizzontali monoasse, un lungo tubo orizzontale è supportato su cuscinetti montati su piloni o telai. L’asse del tubo si trova su una linea nord-sud. I pannelli sono montati sul tubo e il tubo ruoterà sul suo asse per seguire il movimento apparente del Sole durante il giorno.

Tracker orizzontale monoasse con moduli inclinati (HTSAT)
In HSAT, i moduli sono montati piatti a 0 gradi, mentre in HTSAT, i moduli sono installati in una certa inclinazione. Funziona sullo stesso principio di HSAT, mantenendo l’asse del tubo orizzontale nella linea nord-sud e ruota i moduli solari da est a ovest durante il giorno. Questi inseguitori sono solitamente adatti in posizioni ad alta latitudine, ma non occupano tanto spazio terrestre quanto consumato dal Tracker asse singolo verticale (VSAT). Pertanto, porta i vantaggi di VSAT in un tracker orizzontale e riduce al minimo il costo complessivo del progetto solare.

Verticale
Tracker monoasse verticale (VSAT)
L’asse di rotazione per i tracker verticali monoasse è verticale rispetto al terreno. Questi tracker ruotano da Est a Ovest nel corso della giornata. Tali tracker sono più efficaci alle alte latitudini rispetto ai tracker ad asse orizzontale. I layout di campo devono considerare l’ombreggiamento per evitare inutili perdite di energia e ottimizzare l’utilizzo del territorio. Anche l’ottimizzazione per l’imballaggio denso è limitata a causa della natura dell’ombreggiatura nel corso di un anno. I tracker verticali monoasse hanno tipicamente la faccia del modulo orientata ad un angolo rispetto all’asse di rotazione. Come un modulo tiene traccia, spazza un cono che è simmetrico a rotazione attorno all’asse di rotazione.

inclinato
Tracker monoasse inclinato (TSAT)
Tutti gli inseguitori con assi di rotazione tra orizzontale e verticale sono considerati inseguitori monoasse inclinati. Gli angoli di inclinazione del tracker sono spesso limitati a ridurre il profilo del vento e ridurre l’altezza finale elevata. Con il backtracking, possono essere imballati senza ombreggiatura perpendicolare al loro asse di rotazione a qualsiasi densità. Tuttavia, l’imballaggio parallelo ai loro assi di rotazione è limitato dall’angolo di inclinazione e dalla latitudine. Gli inseguitori monoasse inclinati hanno tipicamente la faccia del modulo orientata parallelamente all’asse di rotazione. Come un modulo tiene traccia, spazza un cilindro che è simmetrico a rotazione attorno all’asse di rotazione.

Tracker biassiali
I tracker biassiali hanno due gradi di libertà che fungono da assi di rotazione. Questi assi sono in genere normali tra loro. L’asse che è fisso rispetto al terreno può essere considerato un asse primario. L’asse che fa riferimento all’asse primario può essere considerato un asse secondario.Esistono diverse implementazioni comuni dei tracker biassiali. Sono classificati dall’orientamento dei loro assi primari rispetto al terreno. Due implementazioni comuni sono i tracker a doppio asse tip-tilt (TTDAT) e l’azimuth-altitude tracker a doppio asse (AADAT). L’orientamento del modulo rispetto all’asse del tracker è importante quando si modellano le prestazioni. I tracker biassiali hanno generalmente moduli orientati parallelamente all’asse di rotazione secondario. I tracker biassiali consentono livelli di energia solare ottimali grazie alla loro capacità di seguire il Sole verticalmente e orizzontalmente. Non importa dove sia il Sole in cielo, i tracker biassiali sono in grado di inclinarsi per essere in contatto diretto con il Sole.

Tip-tilt
Un tracker a doppio asse tip-tilt (TTDAT) è così chiamato perché l’array di pannelli è montato sulla parte superiore di un palo. Normalmente il movimento est-ovest è guidato ruotando la schiera intorno alla cima del palo. Sulla parte superiore del cuscinetto rotante è un meccanismo a forma di T o di H che fornisce la rotazione verticale dei pannelli e fornisce i punti di montaggio principali per la matrice.I pali alle due estremità dell’asse principale di rotazione di un inseguitore a doppio asse di inclinazione della punta possono essere condivisi tra inseguitori per ridurre i costi di installazione.

Altri tali inseguitori TTDAT hanno un asse primario orizzontale e un asse ortogonale dipendente.L’asse azimutale verticale è fisso. Ciò consente una grande flessibilità della connessione del carico utile all’apparecchiatura montata a terra poiché non vi è alcuna torsione del cablaggio attorno al polo.

I layout di campo con inseguitori biassiali ad inclinazione sono molto flessibili. La semplice geometria significa che mantenere gli assi di rotazione paralleli l’uno all’altro è tutto ciò che è necessario per posizionare opportunamente i tracker l’uno rispetto all’altro. Normalmente i tracker dovrebbero essere posizionati a una densità abbastanza bassa per evitare che un tracker proietti un’ombra sugli altri quando il Sole è basso nel cielo. Gli inseguitori di inclinazione della punta possono ovviare a ciò inclinando verso l’orizzontale per ridurre al minimo l’ombreggiamento del sole e quindi massimizzare la potenza totale raccolta.

Azimuth-quota
Un tracker a doppio asse con azimuth (o alt-azimut) (AADAT) ha il suo asse principale (l’asse azimutale) verticale rispetto al suolo. L’asse secondario, spesso chiamato asse di elevazione, è quindi normalmente normale all’asse primario. Sono simili ai sistemi di inclinazione tip in funzione, ma differiscono nel modo in cui la matrice viene ruotata per il tracciamento giornaliero. Invece di ruotare l’array attorno alla parte superiore del palo, i sistemi AADAT possono utilizzare un grande anello montato a terra con l’array montato su una serie di rulli. Il vantaggio principale di questa disposizione è che il peso dell’array è distribuito su una porzione dell’anello, in contrasto con il singolo punto di carico del polo nel TTDAT. Ciò consente ad AADAT di supportare array molto più grandi. A differenza del TTDAT, tuttavia, il sistema AADAT non può essere posizionato più vicino del diametro dell’anello, il che può ridurre la densità del sistema, specialmente considerando l’ombreggiatura tra i tracker.

Costruzione e (auto) costruzione
Come descritto più avanti, l’equilibrio economico tra costo del pannello e tracker non è banale. Il forte calo dei costi per i pannelli solari nei primi anni del 2010 ha reso più difficile trovare una soluzione ragionevole. Come si può vedere nei file multimediali allegati, la maggior parte delle costruzioni utilizza materiali industriali e / o pesanti inadatti per piccole o botteghe artigiane. Anche offerte commerciali come “Kit completo-1KW-Asse singolo-Pannello solare-Sistema di tracciamento-Attuatore lineare-Controllore elettrico-Per-Sunlight-Solar / 1279440_2037007138” hanno soluzioni piuttosto inadatte (una grande roccia) per la stabilizzazione . Per una piccola (amatoriale / appassionato) costruzione devono essere soddisfatti i seguenti criteri: economia, stabilità del prodotto finito contro i pericoli elementali, facilità di manipolazione dei materiali e falegnameria.

Selezione del tipo di tracker
La selezione del tipo di tracker dipende da molti fattori, tra cui le dimensioni dell’installazione, le tariffe elettriche, gli incentivi governativi, i vincoli di terra, la latitudine e le condizioni meteorologiche locali.

I tracker orizzontali monoasse vengono generalmente utilizzati per progetti di grandi dimensioni di generazione distribuita e progetti su scala di utilità. La combinazione di miglioramento energetico e riduzione del costo del prodotto e una minore complessità dell’installazione si traducono in economia convincente in grandi implementazioni. Inoltre, le forti prestazioni pomeridiane sono particolarmente auspicabili per i grandi impianti fotovoltaici collegati alla rete, in modo tale che la produzione corrisponda al picco di domanda. Gli inseguitori orizzontali monoassiali aggiungono anche una notevole quantità di produttività durante le stagioni primaverili ed estive quando il Sole è alto nel cielo. L’intrinseca robustezza della loro struttura portante e la semplicità del meccanismo si traducono anche in un’elevata affidabilità che mantiene bassi i costi di manutenzione. Poiché i pannelli sono orizzontali, possono essere posizionati in modo compatto sul tubo dell’asse senza pericolo di auto-ombreggiatura e sono anche facilmente accessibili per la pulizia.

Un inseguitore di asse verticale ruota solo attorno ad un asse verticale, con i pannelli sia verticali, ad un angolo di elevazione fisso, regolabile o tracciato. Tali inseguitori con angoli fissi o (stagionalmente) regolabili sono adatti per alte latitudini, dove il percorso solare apparente non è particolarmente alto, ma che porta a lunghi giorni in estate, con il Sole che viaggia attraverso un arco lungo.

Gli inseguitori biassiali sono usati tipicamente in piccole installazioni residenziali e in luoghi con tariffe governative molto elevate.

PV a concentrazione multi-specchio
Questo dispositivo utilizza più specchi in un piano orizzontale per riflettere la luce del sole verso l’alto a un sistema fotovoltaico ad alta temperatura o altro sistema che richiede energia solare concentrata. I problemi e le spese strutturali sono notevolmente ridotti poiché gli specchi non sono significativamente esposti ai carichi del vento. Attraverso l’impiego di un meccanismo brevettato, sono richiesti solo due sistemi di azionamento per ciascun dispositivo. A causa della configurazione del dispositivo è particolarmente adatto per l’uso su tetti piani ea basse latitudini. Le unità illustrate producono ciascuna circa 200 Watt di picco DC.

Un sistema riflettente a specchio multiplo combinato con una torre di alimentazione centrale viene impiegato presso la Sierra SunTower, con sede a Lancaster, in California. L’impianto di generazione gestito da eSolar inizierà le operazioni il 5 agosto 2009. Questo sistema, che utilizza più eliostati in un allineamento nord-sud, utilizza parti prefabbricate e costruzioni per ridurre i costi operativi e di avvio.

Tipi di unità

Tracker attivo
Gli inseguitori attivi usano motori e ingranaggi per eseguire il tracciamento solare. Possono utilizzare microprocessori e sensori, algoritmi basati su data e ora o una combinazione di entrambi per rilevare la posizione del sole. Al fine di controllare e gestire il movimento di queste enormi strutture, le unità di rotazione speciali sono progettate e rigorosamente testate. Le tecnologie utilizzate per dirigere il tracker sono in continua evoluzione e recenti sviluppi in Google e Eternegy hanno incluso l’uso di funi metalliche e argani per sostituire alcuni dei componenti più costosi e più fragili.

Per creare un metodo di tracciamento “multiasse” che elimina la rotazione rispetto all’allineamento longitudinale, è possibile applicare controrotanti rotanti che bloccano un supporto ad angolo fisso.Questo metodo, se collocato su una colonna o colonna, genererà più elettricità rispetto al fotovoltaico fisso e il suo campo fotovoltaico non ruoterà mai in una corsia di parcheggio. Consentirà inoltre la massima generazione di energia solare praticamente in qualsiasi corsia di parcheggio / orientamento di fila, incluso circolare o curvilineo.

Gli inseguitori attivi a due assi sono anche utilizzati per orientare gli eliostati, specchi mobili che riflettono la luce solare verso l’assorbitore di una centrale elettrica centrale. Poiché ogni specchio in un campo grande avrà un orientamento individuale, questi sono controllati a livello di programmazione attraverso un sistema di computer centrale, che consente anche di spegnere il sistema quando necessario.

I tracker sensibili alla luce hanno in genere due o più fotosensori, come i fotodiodi, configurati in modo differenziale in modo che emettano un valore nullo quando ricevono lo stesso flusso luminoso.Meccanicamente, dovrebbero essere omnidirezionali (cioè piatti) e puntati a 90 gradi l’uno dall’altro.Ciò causerà il bilanciamento della parte più ripida delle loro funzioni di trasferimento del coseno nella parte più ripida, che si traduce in massima sensibilità.

Tracker passivo
I tracker passivi più comuni utilizzano un fluido per gas compresso a basso punto di ebollizione che viene azionato da una parte o dall’altra (mediante il calore solare che crea la pressione del gas) per indurre il tracker a muoversi in risposta a uno squilibrio. Poiché si tratta di un orientamento non di precisione, non è adatto per determinati tipi di collettori fotovoltaici a concentrazione, ma funziona bene per i tipi di pannelli fotovoltaici comuni. Questi avranno smorzatori viscosi per prevenire movimenti eccessivi in ​​risposta alle raffiche di vento. Gli shader / riflettori sono usati per riflettere la luce solare del mattino per “svegliare” il pannello e inclinarlo verso il Sole, che può richiedere circa un’ora. Il tempo per farlo può essere notevolmente ridotto aggiungendo un legato che si libera da sé che posiziona il pannello leggermente oltre lo zenit (in modo che il fluido non debba superare la gravità) e che usi la canna fumaria la sera. (Una molla che tira allentata impedisce il rilascio in condizioni di vento notturno.)

Un nuovo tipo di tracker passivo per pannelli solari fotovoltaici utilizza un ologramma dietro le strisce di celle fotovoltaiche in modo che la luce del sole passi attraverso la parte trasparente del modulo e rifletta sull’ologramma. Ciò consente alla luce solare di colpire la cella da dietro, aumentando così l’efficienza del modulo. Inoltre, il pannello non deve muoversi poiché l’ologramma riflette sempre la luce del sole dall’angolo corretto verso le celle.

Tracciamento manuale
In alcune nazioni in via di sviluppo, le unità sono state sostituite da operatori che regolano i tracker.Questo ha i vantaggi della solidità, disponendo di personale per la manutenzione e creando occupazione per la popolazione nelle vicinanze del sito.