Um rastreador solar é um dispositivo que orienta uma carga útil para o sol. As cargas são geralmente painéis solares, calhas parabólicas, refletores de fresnel, lentes ou os espelhos de um heliostat.

Para sistemas fotovoltaicos de tela plana, rastreadores são usados ​​para minimizar o ângulo de incidência entre a luz solar entrante e um painel fotovoltaico. Em aplicações de energia fotovoltaica concentrada (CPV) e energia solar concentrada (CSP), rastreadores são usados ​​para ativar os componentes ópticos nos sistemas CPV e CSP. A óptica em aplicações solares concentradas aceita o componente direto da luz solar e, portanto, deve ser orientada apropriadamente para coletar energia. Sistemas de rastreamento são encontrados em todas as aplicações de concentradores, porque tais sistemas coletam a energia do sol com eficiência máxima quando o eixo óptico está alinhado com a radiação solar incidente.

Conceito básico
A luz solar tem dois componentes, o “raio direto” que transporta cerca de 90% da energia solar, e a “luz solar difusa” que transporta o restante – a parte difusa é o céu azul em um dia claro, e é uma proporção maior do total em dias nublados. Como a maior parte da energia está no raio direto, a maximização da coleta exige que o Sol seja visível pelos painéis pelo maior tempo possível. No entanto, observe que em áreas mais nubladas a proporção de luz direta vs. difusa pode ser tão baixa quanto 60%: 40% ou até menor.

A energia contribuída pelo feixe direto cai com o cosseno do ângulo entre a luz que entra e o painel.Além disso, a refletância (média de todas as polarizações) é aproximadamente constante para ângulos de incidência de até 50 °, além dos quais a refletância degrada rapidamente.

Potência direta perdida (%) devido a desalinhamento (ângulo i) onde Perdido = 1 – cos (i)

Eu	Perdido		Eu	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 exemplo, rastreadores com precisão de ± 5 ° podem fornecer mais de 99,6% da energia fornecida pelo feixe direto mais 100% da luz difusa. Como resultado, o rastreamento de alta precisão não é normalmente usado em aplicações fotovoltaicas sem concentração.

O propósito de um mecanismo de rastreamento é seguir o Sol conforme ele se move pelo céu. Nas seções seguintes, em que cada um dos principais fatores são descritos com um pouco mais de detalhes, o caminho complexo do Sol é simplificado considerando-se seu movimento diário leste-oeste separadamente de sua variação anual norte-sul com as estações do ano. .

Energia solar interceptada
A quantidade de energia solar disponível para coleta a partir do feixe direto é a quantidade de luz interceptada pelo painel. Isto é dado pela área do painel multiplicada pelo cosseno do ângulo de incidência do feixe direto (veja a ilustração acima). Ou dito de outra forma, a energia interceptada é equivalente à área da sombra projetada pelo painel sobre uma superfície perpendicular ao raio direto.

Essa relação cosseno está intimamente relacionada com a observação formalizada em 1760 pela lei cosseno de Lambert. Isso descreve que o brilho observado de um objeto é proporcional ao cosseno do ângulo de incidência da luz que o ilumina.

Perdas reflexivas
Nem toda a luz interceptada é transmitida para o painel – um pouco é refletido em sua superfície. A quantidade refletida é influenciada tanto pelo índice de refração do material da superfície quanto pelo ângulo de incidência da luz incidente. A quantidade refletida também difere dependendo da polarização da luz recebida. A luz do sol entrando é uma mistura de todas as polarizações. Em média em todas as polarizações, as perdas refletivas são aproximadamente constantes até ângulos de incidência de até 50 °, além das quais se degrada rapidamente. Veja por exemplo o gráfico da esquerda.

Movimento diário leste-oeste do Sol
O Sol percorre 360 ​​graus de leste a oeste por dia, mas da perspectiva de qualquer local fixo, a porção visível é de 180 graus durante um período médio de 1/2 dia (mais na primavera e verão; menos, no outono e inverno). Os efeitos do horizonte local reduzem isso um pouco, fazendo com que o movimento efetivo seja de cerca de 150 graus. Um painel solar em uma orientação fixa entre os extremos do amanhecer e do pôr do sol verá um movimento de 75 graus para cada lado, e assim, de acordo com a tabela acima, perderá mais de 75% da energia pela manhã e à noite. Girar os painéis para o leste e oeste pode ajudar a recuperar essas perdas. Um rastreador que apenas tenta compensar o movimento leste-oeste do Sol é conhecido como um rastreador de eixo único.

Movimento norte-sul sazonal do Sol
Devido à inclinação do eixo da Terra, o Sol também se move por 46 graus norte e sul durante um ano. O mesmo conjunto de painéis colocados no ponto médio entre os dois extremos locais irá, assim, ver o Sol a mover-se 23 graus de cada lado. Assim, de acordo com a tabela acima, um rastreador de eixo único alinhado otimamente (veja rastreador alinhado polar abaixo) perderá apenas 8,3% nos extremos sazonais de verão e inverno, ou cerca de 5% em média ao longo de um ano. Por outro lado, um rastreador de eixo único vertical ou horizontalmente alinhado perderá consideravelmente mais como resultado dessas variações sazonais no caminho da Sun. Por exemplo, um rastreador vertical em um local a 60 ° de latitude perderá até 40% da energia disponível no verão, enquanto um rastreador horizontal localizado a 25 ° de latitude perderá até 33% no inverno.

Um rastreador que considera os movimentos diários e sazonais é conhecido como um rastreador de eixo duplo. De um modo geral, as perdas devido a mudanças angulares sazonais são complicadas por mudanças na duração do dia, aumentando a coleta no verão nas latitudes norte ou sul. Isso inclina a coleção para o verão, portanto, se os painéis forem inclinados para mais perto dos ângulos médios de verão, as perdas anuais totais serão reduzidas em comparação a um sistema inclinado no ângulo do solstício de primavera / outono (que é o mesmo que a latitude do site).

Existe uma discussão considerável dentro da indústria se a pequena diferença na coleta anual entre rastreadores de eixo único e eixo duplo faz com que a complexidade adicional de um rastreador de dois eixos valha a pena. Uma análise recente das estatísticas reais de produção do sul de Ontário sugeriu que a diferença era de cerca de 4% no total, o que era muito menor do que os custos adicionais dos sistemas de dois eixos. Isso se compara desfavoravelmente com a melhoria de 24 a 32% entre um rastreador de matriz fixa e de eixo único.

Outros fatores

Nuvens
Os modelos acima assumem a probabilidade uniforme de cobertura de nuvens em diferentes momentos do dia ou do ano. Em diferentes zonas climáticas, a cobertura de nuvens pode variar com as estações do ano, afetando os valores médios de desempenho descritos acima. Alternativamente, por exemplo, em uma área onde a cobertura de nuvens se acumula, em média, durante o dia, pode haver benefícios particulares na coleta do sol da manhã.

Atmosfera
A distância que a luz do sol tem para viajar através da atmosfera aumenta à medida que o sol se aproxima do horizonte, já que a luz do sol tem que viajar diagonalmente pela atmosfera. À medida que o comprimento do caminho através da atmosfera aumenta, a intensidade solar que chega ao coletor diminui. Esse comprimento de caminho crescente é referido como a massa de ar (AM) ou coeficiente de massa de ar, onde AM0 está no topo da atmosfera, AM1 refere-se ao caminho vertical direto até o nível do mar com a sobrecarga de Sol e AM superior a 1 refere-se a caminhos diagonais quando o Sol se aproxima do horizonte.

Mesmo que o sol não se sinta particularmente quente no início da manhã ou durante os meses de inverno, o caminho diagonal através da atmosfera tem um impacto menor do que o esperado sobre a intensidade solar. Mesmo quando o sol está apenas a 15 ° acima do horizonte, a intensidade solar pode atingir cerca de 60% do seu valor máximo, cerca de 50% a 10 ° e 25% a apenas 5 ° acima do horizonte. Portanto, os rastreadores podem oferecer benefícios coletando a energia significativa disponível quando o Sol está próximo da horizontal, isso é possível.

Eficiência da célula solar
É claro que a eficiência de conversão de energia subjacente de uma célula fotovoltaica tem uma grande influência no resultado final, independentemente de o rastreamento ser empregado ou não.De particular relevância para os benefícios do rastreamento são os seguintes:

Estrutura molecular
Muita pesquisa é destinada ao desenvolvimento de materiais de superfície para guiar a quantidade máxima de energia para dentro da célula e minimizar as perdas refletivas.

Temperatura
A eficiência da célula solar fotovoltaica diminui com o aumento da temperatura, a uma taxa de cerca de 0,4% / ° C. Por exemplo, 20% maior eficiência a 10 ° C no início da manhã ou no inverno, em comparação com 60 ° C no calor do dia ou no verão. Portanto, os rastreadores podem gerar benefícios adicionais ao coletar energia no início da manhã e no inverno quando as células operam com a mais alta eficiência.

Resumo
Rastreadores para coletores de concentração devem empregar rastreamento de alta precisão para manter o coletor no ponto de foco.

Rastreadores para painel plano não-concentrador não precisam de rastreamento de alta precisão:

baixa perda de potência: menos de 10% de perda, mesmo em desalinhamento de 25 °
refletância consistente mesmo em torno de 50 ° de desalinhamento
a luz solar difusa contribui 10% independente da orientação e uma proporção maior em dias nublados

Os benefícios do rastreamento de coletores de tela plana não concentrados são os seguintes:

a perda de potência se degrada rapidamente além do desalinhamento de 30 °
está disponível uma potência significativa mesmo quando o Sol está muito próximo do horizonte, por exemplo, cerca de 60% da potência máxima a 15 ° acima do horizonte, cerca de 50% a 10 ° e mesmo 25% a apenas 5 ° acima do horizonte relevância em altas latitudes e / ou durante os meses de inverno
painéis fotovoltaicos são cerca de 20% mais eficientes no frio do início da manhã em comparação com o calor do dia; similarmente mais eficiente no inverno do que no verão – e para captar de maneira eficaz o sol matinal e o inverno, é necessário rastreamento.

isso pode usado para produzir uma enorme quantidade de excitação solar sobre o seguinte mesmo

Tipos de coletor solar
Coletores solares podem ser:

painéis planos não concentradores, geralmente fotovoltaicos ou de água quente,
sistemas de concentração, de uma variedade de tipos.

Os sistemas de montagem do coletor solar podem ser fixados (alinhados manualmente) ou rastreados. Diferentes tipos de coletores solares e sua localização (latitude) exigem diferentes tipos de mecanismos de rastreamento. Os sistemas de rastreamento podem ser configurados como:

Coletor fixo / espelho móvel – por exemplo, Heliostat
Coletor movente

Montagem fixa sem rastreamento
Os painéis solares residenciais e de pequena capacidade, comerciais ou industriais, e os painéis solares de aquecimento de água são geralmente fixos, muitas vezes embutidos em um teto inclinado de revestimento apropriado. Vantagens de montagens fixas sobre rastreadores incluem o seguinte:

Vantagens mecânicas: Simples de fabricar, menores custos de instalação e manutenção.
Carregamento pelo vento: é mais fácil e barato fornecer uma montagem robusta; Todas as montagens que não sejam painéis fixos embutidos devem ser cuidadosamente projetadas, tendo em conta a carga de vento devido à maior exposição.
Luz indireta: aproximadamente 10% da radiação solar incidente é luz difusa, disponível em qualquer ângulo de desalinhamento com o sol.
Tolerância ao desalinhamento: a área de coleta efetiva de um painel plano é relativamente insensível a níveis bastante altos de desalinhamento com o Sol – veja tabela e diagrama na seção Conceito básico acima – por exemplo, mesmo um desalinhamento de 25 ° reduz a energia solar direta coletada por menos de 10%.
Montagens fixas geralmente são usadas em conjunto com sistemas não concentradores, no entanto, uma classe importante de coletores concentradores sem rastreamento, de valor particular no terceiro mundo, são fogões solares portáteis. Estes utilizam níveis relativamente baixos de concentração, tipicamente em torno de 2 a 8 Sóis e são alinhados manualmente.

Trackers
Mesmo que um painel plano fixo possa ser ajustado para coletar uma alta proporção de energia disponível no meio-dia, energia significativa também está disponível no início da manhã e final da tarde quando o desalinhamento com um painel fixo se torna excessivo para coletar uma proporção razoável do energia disponível. Por exemplo, mesmo quando o Sol está apenas 10 ° acima do horizonte, a energia disponível pode ser em torno de metade dos níveis de energia do meio-dia (ou até maior dependendo da latitude, estação do ano e condições atmosféricas).

Assim, o principal benefício de um sistema de rastreamento é coletar energia solar pelo período mais longo do dia, e com o alinhamento mais preciso à medida que a posição do Sol muda com as estações do ano.

Além disso, quanto maior o nível de concentração empregado, mais importante é o rastreamento preciso, porque a proporção de energia derivada da radiação direta é maior, e a região onde essa energia concentrada é concentrada torna-se menor.
Coletor fixo / espelho móvel
Muitos coletores não podem ser movidos, por exemplo, coletores de alta temperatura, onde a energia é recuperada como líquido quente ou gás (por exemplo, vapor). Outros exemplos incluem aquecimento direto e iluminação de edifícios e fogões solares embutidos fixos, como os refletores Scheffler. Em tais casos, é necessário empregar um espelho móvel para que, independentemente de onde o Sol esteja posicionado no céu, os raios do Sol sejam redirecionados para o coletor.

Devido ao complicado movimento do Sol através do céu, e ao nível de precisão necessário para apontar corretamente os raios do Sol para o alvo, um espelho de heliostato geralmente emprega um sistema de rastreamento de eixo duplo, com pelo menos um eixo mecanizado. Em diferentes aplicações, os espelhos podem ser planos ou côncavos.

Coletor movente
Os rastreadores podem ser agrupados em classes pelo número e orientação dos eixos do rastreador. Comparado a uma montagem fixa, um rastreador de eixo único aumenta a produção anual em aproximadamente 30% e um rastreador de eixo duplo em 10-20% adicionais.

Os rastreadores fotovoltaicos podem ser classificados em dois tipos: rastreadores fotovoltaicos padrão (PV) e rastreadores fotovoltaicos concentrados (CPV). Cada um desses tipos de rastreadores pode ser ainda categorizado pelo número e orientação de seus eixos, sua arquitetura de atuação e tipo de unidade, suas aplicações pretendidas, seus suportes verticais e fundação.

Suporte de chão flutuante
Rastreadores solares podem ser construídos usando uma fundação “flutuante”, que fica no chão sem a necessidade de fundações de concreto invasivas. Em vez de colocar o rastreador em fundações de concreto, o rastreador é colocado em uma caixa de cascalho que pode ser preenchida com uma variedade de materiais, como areia ou cascalho, para prender o rastreador ao solo. Esses rastreadores “flutuantes” podem sustentar a mesma carga de vento que um rastreador montado fixo tradicional. O uso de rastreadores flutuantes aumenta o número de locais potenciais para projetos solares comerciais, uma vez que eles podem ser colocados em cima de aterros tampados ou em áreas onde fundações escavadas não são viáveis.

Rastreadores fotovoltaicos não fotovoltaicos (PV)
Os painéis fotovoltaicos aceitam a luz direta e difusa do céu. Os painéis em rastreadores fotovoltaicos padrão reúnem a luz direta e difusa disponível. A funcionalidade de rastreamento em rastreadores fotovoltaicos padrão é usada para minimizar o ângulo de incidência entre a luz de entrada e o painel fotovoltaico. Isso aumenta a quantidade de energia coletada do componente direto da luz solar recebida.

A física por trás de rastreadores fotovoltaicos (PV) padrão funciona com todas as tecnologias padrão de módulos fotovoltaicos. Estes incluem todos os tipos de painéis de silício cristalino (mono-Si ou multi-Si) e todos os tipos de painéis de película fina (silício amorfo, CdTe, CIGS, microcristalino).

Rastreadores fotovoltaicos do concentrador (CPV)
A ótica nos módulos de CPV aceita o componente direto da luz de entrada e, portanto, deve ser orientada apropriadamente para maximizar a energia coletada. Em aplicações de baixa concentração, uma porção da luz difusa do céu também pode ser capturada. A funcionalidade de rastreamento nos módulos CPV é usada para orientar a ótica de tal forma que a luz de entrada é focada em um coletor fotovoltaico.

Módulos de CPV que se concentram em uma dimensão devem ser rastreados normal ao Sol em um eixo. Módulos de CPV que se concentram em duas dimensões devem ser rastreados normal ao Sol em dois eixos.

Requisitos de precisão
A física por trás da ótica de CPV requer que a precisão de rastreamento aumente à medida que a taxa de concentração do sistema aumenta. No entanto, para uma determinada concentração, a ótica sem imagem fornece os ângulos de aceitação mais amplos possíveis, que podem ser usados ​​para reduzir a precisão do rastreamento.

Em sistemas típicos de alta concentração, a precisão de rastreamento deve estar na faixa de ± 0,1 ° para fornecer aproximadamente 90% da potência nominal. Em sistemas de baixa concentração, a precisão de rastreamento deve estar na faixa de ± 2,0 ° para fornecer 90% da potência nominal.Como resultado, os sistemas de rastreamento de alta precisão são típicos.

Tecnologias suportadas
Rastreadores fotovoltaicos concentrados são usados ​​com sistemas concentradores refrativos e refletivos. Há uma gama de tecnologias emergentes de células fotovoltaicas usadas nesses sistemas. Eles variam de receptores fotovoltaicos convencionais baseados em silício cristalino a receptores de junção tripla baseados em germânio.

Rastreadores de eixo único
Rastreadores de eixo único têm um grau de liberdade que atua como um eixo de rotação. O eixo de rotação dos rastreadores de eixo único é tipicamente alinhado ao longo de um verdadeiro meridiano norte. É possível alinhá-los em qualquer direção cardeal com algoritmos avançados de rastreamento. Existem várias implementações comuns de rastreadores de eixo único. Estes incluem rastreadores horizontais de eixo único (HSAT), rastreador horizontal de eixo único com módulos inclinados (HTSAT), rastreadores verticais de eixo único (VSAT), rastreadores de eixo único inclinados (TSAT) e rastreadores de eixo único alinhados polares (PSAT). A orientação do módulo em relação ao eixo do rastreador é importante ao modelar o desempenho.

Horizontal

Rastreador de eixo único horizontal (HSAT)
O eixo de rotação do rastreador horizontal de eixo único é horizontal em relação ao solo. Os postes em cada extremidade do eixo de rotação de um rastreador de eixo único horizontal podem ser compartilhados entre rastreadores para reduzir o custo de instalação. Esse tipo de rastreador solar é mais apropriado para regiões de baixa latitude. Layouts de campo com rastreadores horizontais de eixo único são muito flexíveis. A geometria simples significa que manter todos os eixos de rotação paralelos um ao outro é tudo o que é necessário para posicionar adequadamente os rastreadores um em relação ao outro. O espaçamento adequado pode maximizar a relação entre a produção de energia e o custo, dependendo das condições locais de terreno e sombreamento e do valor do tempo da energia produzida. Backtracking é um meio de calcular a disposição dos painéis. Os rastreadores horizontais geralmente têm a face do módulo orientada paralelamente ao eixo de rotação. Como um módulo rastreia, ele varre um cilindro que é rotacionalmente simétrico em torno do eixo de rotação. Em rastreadores horizontais de eixo único, um tubo horizontal longo é suportado em rolamentos montados em postes ou quadros. O eixo do tubo está em uma linha norte-sul. Os painéis são montados sobre o tubo, e o tubo girará em seu eixo para acompanhar o movimento aparente do Sol durante o dia.

Rastreador de eixo único horizontal com módulos inclinados (HTSAT)
No HSAT, os módulos são montados em 0 graus, enquanto na HTSAT, os módulos são instalados em uma certa inclinação. Ele funciona com o mesmo princípio do HSAT, mantendo o eixo horizontal do tubo na linha norte-sul e girando os módulos solares de leste a oeste ao longo do dia. Esses rastreadores geralmente são adequados em locais de alta latitude, mas não ocupam tanto espaço quanto consumido pelo VSAT (Vertical Single Ax Tracker). Portanto, traz as vantagens do VSAT em um rastreador horizontal e minimiza o custo total do projeto solar.

Vertical
Rastreador vertical de eixo único (VSAT)
O eixo de rotação dos rastreadores verticais de eixo único é vertical em relação ao solo. Esses rastreadores giram de leste a oeste ao longo do dia. Esses rastreadores são mais eficientes em altas latitudes do que rastreadores de eixos horizontais. Os layouts de campo devem considerar o sombreamento para evitar perdas de energia desnecessárias e otimizar a utilização da terra.Também a otimização para embalagem densa é limitada devido à natureza do sombreamento ao longo de um ano. Os rastreadores verticais de eixo único geralmente têm a face do módulo orientada em um ângulo em relação ao eixo de rotação. Como um módulo rastreia, ele varre um cone que é rotacionalmente simétrico em torno do eixo de rotação.

Inclinado
Rastreador de eixo único inclinado (TSAT)
Todos os rastreadores com eixos de rotação entre horizontal e vertical são considerados rastreadores de eixo único inclinados. Os ângulos de inclinação do rastreador são geralmente limitados para reduzir o perfil do vento e diminuir a altura da extremidade elevada. Com backtracking, eles podem ser embalados sem sombreamento perpendicular ao seu eixo de rotação em qualquer densidade. No entanto, o empacotamento paralelo aos seus eixos de rotação é limitado pelo ângulo de inclinação e pela latitude. Os rastreadores de eixo único inclinados normalmente têm a face do módulo orientada paralelamente ao eixo de rotação. Como um módulo rastreia, ele varre um cilindro que é rotacionalmente simétrico em torno do eixo de rotação.

Rastreadores de eixo duplo
Os rastreadores de eixo duplo possuem dois graus de liberdade que atuam como eixos de rotação.Esses eixos são normalmente normais um ao outro. O eixo fixo em relação ao solo pode ser considerado um eixo primário. O eixo que é referenciado ao eixo primário pode ser considerado um eixo secundário. Existem várias implementações comuns de rastreadores de eixo duplo. Eles são classificados pela orientação de seus eixos primários em relação ao solo. Duas implementações comuns são os rastreadores de eixo duplo com inclinação de inclinação (TTDAT) e os rastreadores de eixo duplo com altitude de azimute (AADAT). A orientação do módulo em relação ao eixo do rastreador é importante ao modelar o desempenho. Os rastreadores de eixo duplo normalmente têm módulos orientados paralelamente ao eixo secundário de rotação. Os rastreadores de eixo duplo permitem níveis ótimos de energia solar devido à sua capacidade de seguir o Sol vertical e horizontalmente. Não importa onde o Sol esteja no céu, rastreadores de eixo duplo são capazes de se posicionar em contato direto com o Sol.

Tip-tilt
Um rastreador de eixo duplo de inclinação inclinada (TTDAT) é assim chamado porque o conjunto de painéis é montado na parte superior de um polo. Normalmente, o movimento leste-oeste é acionado pela rotação da matriz ao redor do topo do polo. No topo do rolamento rotativo existe um mecanismo em forma de T ou H que fornece rotação vertical dos painéis e fornece os principais pontos de montagem para o array. Os postes em cada extremidade do eixo primário de rotação de um rastreador de eixo duplo de inclinação-inclinação podem ser compartilhados entre os rastreadores para reduzir os custos de instalação.

Outros desses rastreadores TTDAT têm um eixo primário horizontal e um eixo ortogonal dependente. O eixo azimutal vertical é fixo. Isso permite uma grande flexibilidade da conexão da carga útil ao equipamento montado no solo porque não há torção do cabeamento ao redor do poste.

Layouts de campo com rastreadores de eixo duplo de ponta inclinada são muito flexíveis. A geometria simples significa que manter os eixos de rotação paralelos um ao outro é tudo o que é necessário para posicionar adequadamente os rastreadores um em relação ao outro. Normalmente, os rastreadores teriam que ser posicionados em densidade razoavelmente baixa para evitar que um rastreador lançasse uma sombra sobre os outros quando o Sol estivesse baixo no céu. Os rastreadores de inclinação de ponta podem compensar isso inclinando-se mais perto da horizontal para minimizar o sombreamento do sol e, portanto, maximizar a potência total que está sendo coletada.

Azimute-altitude
Um rastreador de eixo duplo de azimute (ou alt-azimute) (AADAT) tem seu eixo primário (o eixo de azimute) vertical ao solo. O eixo secundário, geralmente chamado de eixo de elevação, é tipicamente normal ao eixo primário. Eles são semelhantes aos sistemas de inclinação de ponta em operação, mas diferem na maneira como o array é girado para rastreamento diário. Em vez de girar a matriz ao redor do topo do poste, os sistemas AADAT podem usar um anel grande montado no solo com a matriz montada em uma série de rolos. A principal vantagem desse arranjo é que o peso do arranjo é distribuído sobre uma porção do anel, ao contrário do ponto de carregamento único do pólo no TTDAT. Isso permite que o AADAT suporte matrizes muito maiores. Ao contrário do TTDAT, no entanto, o sistema AADAT não pode ser colocado mais próximo do que o diâmetro do anel, o que pode reduzir a densidade do sistema, especialmente considerando o sombreamento entre os rastreadores.

Construção e Construção (Auto)
Como descrito mais adiante, o equilíbrio econômico entre o custo do painel e o rastreador não é trivial. A queda acentuada no custo dos painéis solares no início de 2010 tornou mais difícil encontrar uma solução sensata. Como pode ser visto nos arquivos de mídia anexos, a maioria das construções usa materiais industriais e / ou pesados ​​inadequados para oficinas pequenas ou artesanais. Até mesmo ofertas comerciais como “Completo-Kit-1KW-Single-Axis-Solar-Painel-Tracking-System-Linear-Atuador-Electric-Controller-For-Sunlight-Solar / 1279440_2037007138” têm soluções bastante inadequadas (uma grande rocha) para estabilização . Para uma construção pequena (amadora / entusiasta), os critérios a seguir devem ser atendidos: economia, estabilidade do produto final contra riscos elementares, facilidade de manuseio de materiais e marcenaria.

Seleção do tipo de rastreador
A seleção do tipo de rastreador está em muitos fatores, incluindo o tamanho da instalação, tarifas elétricas, incentivos governamentais, restrições de terra, latitude e clima local.

Rastreadores horizontais de eixo único são normalmente usados ​​para grandes projetos de geração distribuída e projetos de escala de serviços públicos. A combinação de melhoria de energia e menor custo do produto e menor complexidade de instalação resulta em economia convincente em grandes implantações. Além disso, o forte desempenho da tarde é particularmente desejável para grandes sistemas fotovoltaicos ligados à rede, de modo que a produção corresponda ao pico do tempo de demanda. Os rastreadores horizontais de eixo único também adicionam uma quantidade substancial de produtividade durante as estações de primavera e verão, quando o Sol está alto no céu. A robustez inerente de sua estrutura de suporte e a simplicidade do mecanismo também resultam em alta confiabilidade, o que reduz os custos de manutenção. Uma vez que os painéis são horizontais, eles podem ser compactamente colocados no tubo do eixo sem perigo de auto-sombreamento e também são facilmente acessíveis para limpeza.

Um rastreador de eixo vertical gira apenas sobre um eixo vertical, com os painéis verticais, em um ângulo de elevação fixo, ajustável ou rastreado. Tais rastreadores com ângulos fixos ou (sazonalmente) ajustáveis ​​são adequados para altas latitudes, onde o caminho solar aparente não é especialmente alto, mas que leva a longos dias no verão, com o Sol viajando através de um arco longo.

Rastreadores de eixo duplo são normalmente usados ​​em instalações residenciais menores e locais com tarifas governamentais muito altas.

Multi-espelho concentrando PV
Este dispositivo usa múltiplos espelhos em um plano horizontal para refletir a luz solar para cima, para um sistema fotovoltaico de alta temperatura ou outro sistema que requer energia solar concentrada. Problemas e despesas estruturais são bastante reduzidos, uma vez que os espelhos não são significativamente expostos a cargas de vento. Através do emprego de um mecanismo patenteado, apenas dois sistemas de acionamento são necessários para cada dispositivo. Devido à configuração do dispositivo, ele é especialmente adequado para uso em telhados planos e em latitudes mais baixas. As unidades ilustradas produzem aproximadamente 200 watts de pico de CC.

Um sistema reflexivo de múltiplos espelhos combinado com uma torre de energia central é empregado na Sierra SunTower, localizada em Lancaster, Califórnia. Esta usina de geração operada pela eSolar está programada para iniciar as operações em 5 de agosto de 2009. Esse sistema, que usa múltiplos heliostatos em um alinhamento norte-sul, usa peças pré-fabricadas e construção como forma de reduzir os custos operacionais e de inicialização.

Tipos de unidade

Rastreador ativo
Rastreadores ativos usam motores e trens de engrenagens para realizar o rastreamento solar. Eles podem usar microprocessadores e sensores, algoritmos baseados em data e hora, ou uma combinação de ambos para detectar a posição do sol. Para controlar e gerenciar o movimento dessas estruturas maciças, são projetados e rigorosamente testados acionamentos giratórios especiais. As tecnologias usadas para direcionar o rastreador estão em constante evolução, e desenvolvimentos recentes no Google e na Eternegy incluíram o uso de cabos de aço e guinchos para substituir alguns dos componentes mais caros e mais frágeis.

Podem ser aplicados acionamentos de giro de rotação contrária que prensam um suporte de ângulo fixo para criar um método de rastreamento “multi-eixo” que elimina a rotação em relação ao alinhamento longitudinal. Este método, se colocado em uma coluna ou pilar, gerará mais eletricidade do que o PV fixo e seu painel fotovoltaico nunca girará em uma faixa de acionamento do estacionamento. Também permitirá a geração solar máxima em virtualmente qualquer orientação de pista / fila de estacionamento, incluindo circular ou curvilínea.

Rastreadores ativos de dois eixos também são usados ​​para orientar heliostatos – espelhos móveis que refletem a luz solar em direção ao absorvedor de uma central elétrica. Como cada espelho em um campo grande terá uma orientação individual, eles são controlados programaticamente por meio de um sistema central de computador, que também permite que o sistema seja desligado quando necessário.

Os rastreadores com detecção de luz geralmente têm dois ou mais fotossensores, como fotodiodos, configurados diferencialmente, de modo que emitem um valor nulo ao receber o mesmo fluxo de luz.Mecanicamente, eles devem ser omnidirecionais (isto é, planos) e devem estar separados por 90 graus. Isso fará com que a parte mais inclinada de suas funções de transferência de cosseno seja equilibrada na parte mais íngreme, o que se traduz em sensibilidade máxima.

Rastreador passivo
Os rastreadores passivos mais comuns usam um fluido de gás comprimido de baixo ponto de ebulição que é direcionado para um lado ou outro (pelo calor solar criando pressão de gás) para fazer com que o rastreador se mova em resposta a um desequilíbrio. Como esta é uma orientação de não precisão, ela é inadequada para certos tipos de coletores fotovoltaicos concentrados, mas funciona bem para tipos comuns de painéis fotovoltaicos. Estes terão amortecedores viscosos para evitar o movimento excessivo em resposta a rajadas de vento. Shader / refletores são usados ​​para refletir a luz do sol matinal para “acordar” o painel e incliná-lo em direção ao Sol, o que pode levar quase uma hora. O tempo para fazer isso pode ser bastante reduzido adicionando-se uma amarração de auto-liberação que posiciona o painel ligeiramente além do zênite (de modo que o fluido não precisa superar a gravidade) e usando o amarra à noite. (Uma mola solta impedirá a liberação em condições noturnas ventosas.)

Um novo tipo de rastreador passivo emergente para painéis solares fotovoltaicos usa um holograma atrás de faixas de células fotovoltaicas para que a luz solar passe através da parte transparente do módulo e reflita sobre o holograma. Isso permite que a luz solar atinja a célula por trás, aumentando assim a eficiência do módulo. Além disso, o painel não precisa se mover, pois o holograma sempre reflete a luz solar do ângulo correto em direção às células.

Rastreamento manual
Em alguns países em desenvolvimento, os drives foram substituídos por operadores que ajustam os rastreadores. Isso traz os benefícios da robustez, disponibilidade de pessoal para manutenção e criação de emprego para a população nas proximidades do local.