Fotowoltaika obrotowa – system wzmożonego pozyskiwania energii
Nie bez powodu podczas montowania instalacji fotowoltaicznych zwraca się szczególną uwagę, by panele słoneczne były ustawione jak najbardziej w stronę południa i pod najbardziej optymalnym kątem nachylenia względem Słońca. Efektywność paneli fotowoltaicznych w znacznym stopniu uzależniona jest od kąta padania promieni słonecznych na powierzchnię paneli, a tym idealnym kątem jest oczywiście 90 stopni. Niestety położenie Słońca na niebie ciągle się zmienia w zależności od pory dnia i roku, dlatego też kąt padania na nieruchomo zamontowane panele fotowoltaiczne w ciągu dnia, jest jedną wielką sinusoidą. W wyniku tej zmienności w ciągu każdego dnia, a tym bardziej w skali całego roku, występują spore wahania efektywności i sprawności systemów fotowoltaicznych, a co za tym idzie – uzyski energii są o wiele niższe niż wskazywałby potencjał wytwórczy paneli fotowoltaicznych. Rozwiązaniem tego problemu są tzw. trackery. Czym są i jak działa ta technologia? Brzmi bardzo obiecująco, ale czy naprawdę się opłaca?
Co to są trackery i jakie znajdują zastosowanie w działaniu systemów fotowoltaicznych?
Trackery są inaczej nazywane systemami nadążnymi i stosowane są głównie na farmach fotowoltaicznych, ale znajdują również zastosowanie w przypadku małych instalacji fotowoltaicznych na gruncie. Stanowią ruchome elementy w konstrukcji systemów fotowoltaicznych, dzięki którym panele solarne “nadążają” za zmianami położenia Słońca na niebie, ustawiając (nawet w pochmurny dzień) moduły w położeniu zapewniającym optimum kąta padania promieni słonecznych, a tym samym zwiększając efektywność produkcji energii elektrycznej.
Szacunkowy wzrost uzysków energii przy zastosowaniu systemów nadążnych wynosi średnio około 30%, co z kolei stwarza możliwość zainstalowania mniejszej liczby paneli słonecznych bez obawy o nieosiągnięcie potrzebnych czy po prostu pożądanych uzysków energetycznych. Kolejną korzyścią, jaką zapewniają trackery i o której warto wspomnieć, jest zwiększenie wydajności pracy inwerterów - falowniki bowiem pracują najlepiej, kiedy są wysoce obciążone.
Trackery - rodzaje systemów
Systemy nadążne to rozwiązanie, które w konstrukcji instalacji fotowoltaicznych znajduje swoje zastosowanie w dwóch wariantach: jednoosiowym (single axis solar tracker) lub dwuosiowym (dual axis solar tracker). Systemy jednoosiowe umożliwiają optymalizację położenia paneli słonecznych w poziomie albo w pionie - jednokierunkowo. Natomiast dzięki zastosowaniu systemu dwuosiowego, panele fotowoltaiczne mogą podążać za Słońcem w dwóch kierunkach, co natychmiastowo nasuwa wniosek, że tracker dwuosiowy pozwala na znacznie bardziej precyzyjne zoptymalizowanie efektywności pozyskiwania energii elektrycznej. Podczas gdy tracker jednokierunkowy zwiększa uzysk z instalacji średnio o 30%, to w przypadku systemu dwukierunkowego mamy już aż 45%-owy uzysk energii z fotowoltaiki.
Dostępne są różne modele i warianty systemów nadążnych dla fotowoltaiki - oferta rynkowa przewiduje trackery obsługujące 2-4 paneli, ale znajdziemy również systemy dla 10-15 paneli słonecznych.
Jak dokładnie działają trackery?
Konstrukcja, na której zamontowane zostają panele słoneczne zostaje rozbudowana o specjalne siłowniki i sterownik wykorzystujący czujniki GPS lub oświetleniowe, co zasilane jest dzięki silnikom elektrycznym, krokowym lub serwomechanizmom. Sterownik poprzez czujniki wyznacza odpowiednie do maksymalizacji uzysku położenie paneli słonecznych i za pomocą siłowników zmienia ustawienie modułów zgodnie z wyznaczonymi parametrami.
System zasilany jest oczywiście za pomocą prądu pochodzącego z paneli słonecznych, przez co pochłania z instalacji średnio 10% energii.
Czy trackery są opłacalne?
Trackery z pewnością należą do wymiernie korzystnych technologii, dzięki którym fotowoltaika zapewnić może znacznie więcej energetycznych uzysków, zwłaszcza w skali farm fotowoltaicznych, jednak systemy nadążne mają swoje wady, które ujmują im niestety opłacalności. Pierwszą z wad są zdecydowanie koszty - tracker na 10 paneli to koszt około 10 tysięcy złotych, za które można dokupić więcej paneli i osiągnąć uzysk porównywalny do tego osiągniętego za pomocą trackerów.
Zwłaszcza, że montując trackery należy ustawić panele słoneczne w większej odległości od siebie, aby uniknąć wzajemnego zacieniania się w czasie zmiany położenia - to wymusza konieczność zapewnienia więcej miejsca i montażu mniejszej liczby paneli słonecznych, co nie jest wymagane w przypadku statycznych konstrukcji. Ponadto, z racji że systemy nadążne to elementy ruchome oraz elektroniczne, które są dodatkowo wystawione na ciągłe działanie warunków zewnętrznych, są o wiele bardziej narażone na awarie.
Są jednak sytuacje, kiedy montaż systemów nadążnych ma rację bytu i może być opłacalny. Mowa tu o sytuacjach, gdy inwestorzy dzierżawią grunt pod budowę elektrowni słonecznej i są mocno ograniczeni wielkością powierzchni terenu. Wówczas montaż trackerów w instalacji fotowoltaicznej umożliwia zmaksymalizowanie uzysków energetycznych z dzierżawionego gruntu, co determinuje wyższą opłacalność inwestycji zwłaszcza w perspektywie długoterminowej.