Painéis fotovoltaicos de energia solar

Rastreador solar

Rastreador solar

Um rastreador solar é um dispositivo mecânico - ato automático para orientar favoravelmente os raios solares de um painel fotovoltaico, de um painel solar térmico ou de um concentrador solar. O rastreador solar causa um aumento na potência da energia solar capturada e, portanto, no desempenho real do dispositivo de energia renovável. Um tipo de rastreador solar é o heliostato. Historicamente, os primeiros sistemas de rastreamento solar eram aqueles em órbita em satélites artificiais nos respectivos painéis solares.

O principal objetivo de um rastreador é maximizar a eficiência do dispositivo alojado a bordo. No campo fotovoltaico, os módulos montados em um rastreador geralmente são dispostos geometricamente em um único painel, uma prática que evita o uso de um rastreador para cada módulo individual.

No campo da concentração solar, um rastreador solar é útil para manter constante o ponto de incêndio gerado pelo parabolóide no elemento de canalização do líquido a ser aquecido. Quanto maior o alinhamento perpendicular aos raios solares, maior a eficiência da conversão termodinâmica e a energia térmica produzida para a mesma superfície, menor a superfície do painel solar necessária para a mesma energia necessária, menores os custos de instalação .

Vantagens e desvantagens do rastreador solar

Em todos os casos acima mencionados, os lados negativos dos rastreadores solares se manifestam em problemas mecânicos que inevitavelmente encontram o desgaste do tempo, com o consequente fechamento da planta causado. Os servomecanismos rastreadores são órgãos pouco estressados, mas, por sua natureza, estão sujeitos a condições climáticas adversas por pelo menos 20 anos. Esses limites devem ser alcançados através da preparação de um programa de manutenção prudente, pontualmente e após as pesquisas que serão realizadas em conjunto com cada fase da limpeza do sistema.

O consumo de eletricidade dos componentes eletrônicos é insignificante em um sistema moderno projetado adequadamente

A manutenção comum é geralmente simples e, no campo da energia fotovoltaica, você se beneficia de uma menor sensibilidade do efeito fotovoltaico ao pó depositado na superfície dos módulos, graças ao melhor ângulo médio de incidência da radiação solar.

Os estudos de caso disponíveis até o momento atestam o fato de que o campo de uso mais rentável para rastreadores solares é o das grandes usinas terrestres.

Classificação de rastreadores solares

De acordo com suas características de construção, os rastreadores solares são divididos de acordo com:

  • Graus de liberdade oferecidos. Os rastreadores solares podem oferecer ao painel uma liberdade de movimento mono ou biaxial.
  • Energia fornecida ao mecanismo de orientação;
  • Tipo de controle eletrônico.

Rastreadores com um certo grau de liberdade

Eixo X

Os rastreadores de inclinação são os mais simples de fazer e girar em torno do eixo leste-oeste. O painel solar sobe ou desce (geralmente manualmente duas vezes por ano) em direção ao horizonte, de modo que o ângulo com o solo é estatisticamente ideal de acordo com a sazonalidade. Na prática, um seguidor de inclinação é feito usando perfis mecânicos telescópicos para elevar ou abaixar o painel fotovoltaico em relação ao horizonte. Conceitualmente semelhante à prateleira elevável de uma mesa da escola, esses rastreadores oferecem um aumento na produção de menos de 10%, para raramente justificar um servomecanismo.

Eixo Y

Os rastreadores visam seguir o sol em todo o céu em sua jornada diária, independentemente da estação de uso. Nesse caso, o eixo de rotação é norte-sul, enquanto a altura do Sol acima do horizonte é ignorada. Esses rastreadores são particularmente adequados para países de baixa latitude, onde o caminho do sol é, em média, mais amplo durante o ano. A rotação necessária para essas estruturas é maior que a inclinação, às vezes até ± 60 °.

Esses seguidores fazem com que cada linha de módulos fotovoltaicos pareça uma grade voltada para o equador. Esse tipo de rastreador alcança um desempenho mais alto que os rastreadores ao longo do eixo X e permite aumentar a produção de energia em aproximadamente 15%, em comparação com um sistema fotovoltaico fixo.

Um recurso avançado desses seguidores é chamado de recuo e resolve o problema de sombreamento que as fileiras de módulos fotovoltaicos inevitavelmente causam ao nascer e ao pôr do sol subindo ao horizonte. Essa técnica requer que os servomecanismos orientem os módulos de acordo com os raios do sol apenas na faixa central do dia, mas com rastreamento reverso perto do nascer e do pôr do sol.

A posição noturna de um campo fotovoltaico com recuo é perfeitamente horizontal em relação ao solo e, após o amanhecer, o desalinhamento dos módulos ortogonais aos raios do sol é progressivamente reduzido à medida que as sombras o permitem. Um procedimento semelhante é realizado antes do pôr do sol, retornando o campo fotovoltaico para uma posição horizontal durante o período noturno.

Eixo Z

Os seguidores de azimute (ou guinada) têm um grau de liberdade com um eixo zênite - nadir. Para conseguir isso, o painel é montado em uma base rotativa servo-assistida, nivelada com o solo. O aumento resultante na produção de eletricidade é de aproximadamente 25%.

Eixo polar

Os rastreadores dos eixos polares se movem em um único eixo inclinado em relação ao solo e aproximadamente paralelo ao eixo de rotação da terra. Este eixo é semelhante àquele em torno do qual o sol traça seu caminho no céu. O eixo é semelhante, mas não é o mesmo devido às variações na altura do caminho do sol em relação ao solo nas diferentes estações do ano. Portanto, esse sistema de rotação do painel fotovoltaico em torno de um único eixo consegue manter o painel perpendicular ao sol durante o dia (sempre negligenciando as oscilações verão-inverno do caminho do sol) e fornece a máxima eficiência que pode ser obtida com um único eixo de rotação.

Rastreadores solares com dois graus de liberdade

Os rastreadores solares mais sofisticados têm dois graus de liberdade, com o objetivo de alinhar perfeitamente os painéis fotovoltaicos ortogonais aos raios do sol em tempo real. A maneira mais barata, mas não a única, de fazer isso é montar um rastreador em outro. Com esses rastreadores solares, há aumentos na produção de eletricidade que chegam a 35% a 40%, mas com maior complexidade construtiva.

Fonte de energia

Com base no poder necessário para o movimento de perseguidores, podemos dividi-los em:

  • Rastreadores ativos, se ativados por moto-redutores;
  • Rastreadores passivos, se forem acionados por fenômenos físicos autônomos, como expansão térmica de gás ou qualquer outra coisa.
valoración: 3 - votos 1

Última revisão: 8 de outubro de 2019