Un array di tracciamento è una raccolta di pannelli solari che girano per seguire il percorso del sole al fine di massimizzare la radiazione solare sulla superficie fotovoltaica (FV) e convertire la luce in corrente elettrica. L'array di tracciamento crea energia solare, una forma di energia rinnovabile.
Un array di tracciamento è considerato un sistema fotovoltaico perché il suo elemento più essenziale è la cella fotovoltaica, o cella solare. La parola fotovoltaico significa fondamentalmente la tensione della luce ed è usata per descrivere la conversione dell'energia luminosa in una corrente elettrica.
Come funziona un array di tracciamento
Un array solare si riferisce a un raggruppamento di pannelli solari. La matrice di tracciamento è composta da questa raccolta di pannelli solari e posizionata su un asse in modo che possa seguire il percorso del sole. Ogni pannello è composto da celle fotovoltaiche collegate tra loro che lavorano per utilizzare particelle di luce (fotoni) per liberare gli elettroni dai loro atomi, creando un flusso di elettricità. I pannelli solari creano una corrente continua (CC). Tuttavia, gli apparecchi e l'elettronica richiedono una corrente alternata (CA). Il bilanciamento dei componenti del sistema (BOS), tutto tranne i pannelli solari, converte la DC iniziale in AC, rendendola funzionale per uso domestico e commerciale.
Gli array di tracciamento utilizzano la luce solare diretta e indiretta. Esistono due orientamenti comuni per il tracciamento degli array: asse singolo e asse doppio.
L'inseguimento ad asse singolo consente al campo solare di spostarsi avanti e indietro in una direzione. L'asse può essere verticale, orizzontale, inclinato o allineato polare. Di solito, il tracker ad asse singolo segue il sole da est a ovest.
Un tracker a doppio asse si muove in un percorso circolare più diretto. Può viaggiare in due direzioni diverse e cambia posizione stagionalmente e giornalmente in modo che i pannelli siano rivolti direttamente al sole in ogni momento dell'anno. Come risultato della sua flessibilità e del percorso diretto, il tracker a doppio asse cattura la massima energia possibile dal sole.
Quando si decide che tipo di tracker installare, è importante considerare il clima locale, le dimensioni del sistema, il grado di latitudine, i vincoli territoriali, gli incentivi governativi e le tariffe e i requisiti elettrici. Gli array di tracciamento sono progettati per climi più caldi con poca o nessuna neve. I rack fissi si adattano meglio ai climi più rigidi.
I tracker orizzontali ad asse singolo sono comunemente usati da progetti di grandi dimensioni e su larga scala. Le applicazioni residenziali più piccole e le località con tasse elevate sull'elettricità rinnovabile (tariffe incentivanti) tendono a installare inseguitori a doppio asse. I tracker verticali a un asse sono utilizzati al meglio alle alte latitudini.
Tipi di array di tracciamento
È possibile trovare tre tipi di array di tracciamento a uno o due assi: tracker passivi, attivi e cronologici.
I tracker passivi sono spinti a muoversi da un fluido gassoso compresso che dirige la matrice da un lato all'altro.
I tracker attivi sono azionati da motori e ingranaggi che reagiscono alla risposta di un controller alla direzione del sole.
I tracker cronologici contrastano la rotazione della Terra girando nella direzione opposta.
Vantaggi
La più grande differenza tra un array di tracciamento e un supporto fisso, o rack fisso, che mantiene i pannelli in una posizione permanente, è che l'array di tracciamento può massimizzare la creazione di energia solare grazie alla sua capacità di seguire il sole durante il giorno. La produttività dei supporti fissi può essere compromessa se il sole passa a un angolo meno ottimale, un problema che gli array di tracciamento risolvono spostandosi con il sole. Di conseguenza, gli array di tracciamento possono registrare un aumento della produttività dal 10 al 25%, a seconda della posizione geografica.
Inoltre, gli array di tracciamento richiedono circa la stessa quantità di spazio di un rack fisso, ma producono più elettricità, rendendoli perfetti per aumentare l'utilizzo del suolo.
I piani tariffari Time of Use (TOU) sono offerti da servizi pubblici, organizzazioni che forniscono gas, acqua, elettricità o fognature, in alcuni stati per l'energia solare. Con questo piano, l'utilità acquisterà l'energia generata dall'array durante l'ora di punta della giornata a una tariffa più elevata. Pertanto, diventa vantaggioso produrre una maggiore quantità di elettricità durante le ore di punta della giornata. L'array di tracciamento aiuta a ottimizzare la produzione di energia durante le ore di punta.
CONTRO
Poiché gli array di tracciamento sono un sistema più complesso rispetto ai rack fissi, di solito richiedono una maggiore preparazione del sito, rendendo il processo di installazione più lungo e più costoso. In generale, gli array di tracciamento sono più costosi delle loro controparti fisse a causa delle loro parti mobili e della tecnologia più complessa. Poiché i costi dei pannelli solari sono diminuiti, può essere difficile razionalizzare il costo aggiuntivo di manutenzione e installazione rispetto all'aggiunta di pannelli aggiuntivi a un sistema fisso.
Gli array di tracciamento vengono danneggiati più facilmente in caso di tempeste rispetto ai rack fissi. Se l'array di tracciamento si rompe quando i pannelli si trovano in un angolo grave, la perdita di produzione fino a quando non viene riparato può essere estrema. La manutenzione per i sistemi di tracking array può essere più difficile di quanto lo sia per i rack fissi, soprattutto con l'invecchiamento dell'array di tracking.
I rack fissi di solito durano fino a 30 anni e forniscono una garanzia sulle prestazioni di 25 anni. Un array di tracciamento viene fornito con una garanzia da 5 a 10 anni.
Considerazioni
Quando si decide se installare o meno un array di tracciamento, è necessario completare un'analisi dettagliata dei costi e del ritorno sull'investimento; questi risultati saranno specifici per posizione e caso.
I recenti progressi nella tecnologia e nell'affidabilità nell'elettronica e nella meccanica hanno ridotto significativamente i problemi di manutenzione a lungo termine per gli array di tracciamento. Tuttavia, anche con questi progressi, l'array di tracciamento richiederà generalmente più manutenzione rispetto a un rack fisso. La quantità di manutenzione extra dipenderà dalla qualità dell'array di tracciamento.
Gli array di tracciamento ad asse singolo sono più difficili da finanziare perché sono più complessi e sono visti come un rischio più elevato. Pertanto, richiedono un'attenzione particolare alla stabilità dell'azienda, al flusso di cassa, alle garanzie e alla promessa di successo.
Il futuro degli array di tracciamento
Si prevede che l'uso degli array di tracciamento crescerà, specialmente nei progetti su larga scala in cui gli array di tracciamento presentano importanti vantaggi. L'industria solare sta assistendo a una diminuzione dei prezzi delle apparecchiature mentre le efficienze di installazione, operazioni e manutenzione (O&M) stanno migliorando. Si prevede che questo sviluppo continuerà nei prossimi anni. Con l'aumentare della domanda per l'array di tracciamento, nuovi produttori entrano nel mercato. Il panorama affollato fa sì che le aziende si sforzino di guadagnare quote di mercato, creando una forza trainante per l'innovazione all'interno del settore.
Il costo livellato dell'energia (LCOE) motiva anche l'innovazione nel solare. L'LCOE misura le spese di vita di un prodotto e le divide per la produzione di energia. Ridurre l'LCOE ma mantenere l'affidabilità del sistema, l'integrità strutturale e la qualità è la principale sfida che i produttori dovranno affrontare in futuro.
La valutazione del rischio continuerà a diventare una considerazione sempre più importante. La bancabilità - ovvero i fondi accettati dalla banca e garantiti per portare profitto - l'esperienza e la comprovata affidabilità detengono un potere maggiore nel processo decisionale. La semplificazione del sistema dell'array di tracciamento diventerà una tendenza poiché la sua forza e capacità di durare 30 anni in un sito su scala industriale acquisirà importanza.
L'obiettivo dell'industria solare per il futuro è rendere gli array di tracciamento completamente indipendenti ed eliminare la necessità di personale per far funzionare i sistemi. L'industria spera di continuare a ridurre il costo totale di proprietà (TCO) costruendo sistemi in grado di mantenersi da soli ma robusti, affidabili e che possano essere completamente dimenticati dopo la configurazione iniziale.
Per avere successo nel settore solare, i produttori di array di tracciamento devono creare prodotti che aumentino l'efficienza e ottimizzino il sistema al fine di ridurre l'LCOE e ispirare l'adozione diffusa della tecnologia solare.