¿En qué consiste un sistema de seguimiento solar fotovoltaico?
Un seguidor o rastreador solar es un dispositivo que guía un sistema solar fotovoltaico, particularmente una instalación grande como una planta solar hacia el sol para capturar más energía solar, lo que no sería posible sin ese dispositivo.
En resumen, el proceso de seguimiento no es más que reducir el ángulo de incidencia entre la luz solar y la matriz del panel solar. Los paneles solares pueden capturar la parte difusa de la luz solar en cielos azules o nublados, pero con el sistema de seguidor solar aumenta el porcentaje de captura directa de luz solar, lo que resulta en un aumento en la producción de energía.
En general, los sistemas de seguimiento solar pueden causar aproximadamente un 50% más de luz solar en verano y un 20% adicional en invierno, pero estos datos pueden diferir teniendo en cuenta la latitud.
Sin embargo, los seguidores solares son aún más esenciales para proyectos fotovoltaicos centralizados (CPV) y para plantas solares centralizadas (CSP), donde son compatibles con los componentes ópticos de estos sistemas, que están diseñados para centrarse directamente en la luz solar.
Esto se traduce en el 90% de la energía solar, por lo que los sistemas de seguimiento deben estar bien dirigidos. Los sistemas de seguimiento de alta precisión pueden tener una precisión de ± 5 grados y, por lo tanto, pueden ofrecer más del 99,6% de la energía transportada por un rayo de sol, así como el 100% de la luz difusa. Sin embargo, estos sistemas de seguimiento generalmente no se usan en proyectos fotovoltaicos que no están centralizados.
En los últimos años, su implementación a menudo ha sido estimulada por el suministro constante de incentivos gubernamentales. Por otro lado, los incentivos para las energías renovables han disminuido, por lo que se optimizan nuevos proyectos para maximizar la producción.
Hay dos tipos básicos de seguidores solares:
- Seguidores solares de un solo eje;
- Seguidores solares de doble eje.
Los seguidores solares de doble eje pueden variar en forma, por lo que actualmente hay una amplia variedad, todo diseñado para situaciones particulares y con el fin de obtener el máximo nivel posible de rendimiento.
Los seguidores solares de un solo eje siguen el sol de este a oeste, mientras que los seguidores de doble eje también pueden inclinarse en diferentes ángulos de sol en verano e invierno.
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Ha habido muchos debates sobre seguidores solares de doble eje debido a su mayor complejidad y la diferencia relativamente pequeña en la optimización de la captura anual de energía en comparación con los seguidores de un solo eje, algunos estudios han demostrado que esta diferencia es solo del 4%.
Los seguidores solares horizontales de un solo eje tienen un eje horizontal de rotación en relación con el suelo. Esto significa que el único requisito en términos de espacio es mantener los ejes de rotación en paralelo entre sí.
Los seguidores solares verticales de un solo eje tienden a ser más eficientes en latitudes altas que los seguidores del eje horizontal. Como regla general, tienen el módulo inclinado con un ángulo relativo al eje de rotación, haciendo así una rotación en «escaneo» en un cono simétrico a su eje de rotación.
Los seguidores de doble eje con inclinación de punta (TTDAT) se montan en postes con el movimiento de rotación este-oeste alrededor del poste con un rodamiento moldeado en T o H que permite la rotación vertical.
Los seguidores solares de doble eje de altitud de acimut (AADAT) tienen un eje de acimut vertical en el suelo. Llevan un anillo ancho montado en el suelo con una base montada en rollos. Esto significa que el peso se distribuye por todo el anillo y no solo en el poste, por lo que puede soportar mucho más peso.
Un rastreador solar pasivo utiliza gas comprimido con un bajo punto de ebullición para corregir posibles desequilibrios. Estos sistemas también usan un sistema llamado «sombreador / reflectores»para»despertar» el panel solar por la mañana con el amanecer, comenzando así el movimiento hacia la luz solar.
Finalmente, hay un rastreador solar cronológico que coloca la matriz solar en la dirección opuesta a la de la rotación de la tierra.
Los seguidores solares son básicamente motores y sistemas de engranajes. Estos son operados por un controlador que responde a la dirección del sol. En una planta de paneles concentrados (CSP), los rastreadores de doble eje son controlados por un centro de computadoras que gestiona espejos móviles llamados «heliostatos» que reflejan la luz de la planta.
Otra diferencia entre los sistemas con seguidores solares radica en la forma en que están instalados. Por ejemplo, una «fundación flotante» no necesita cemento, solo descansa sobre el suelo. Esto significa que se pueden instalar en innumerables ubicaciones.
Los sistemas de seguimiento solar son más adecuados para grandes aplicaciones comerciales e industriales y menos adecuados, por ejemplo, para aplicaciones de techos solares.
Cuando estos sistemas se instalan en un techo, deben compensarse desde el techo para permitir que los paneles solares se muevan. Y también debe tener en cuenta la mayor carga eólica a la que estará sujeto, lo que implica la instalación de sistemas más caros, sin mencionar que puede afectar la parte estética.
Incluso en aplicaciones a gran escala, los sistemas de rastreo solar necesitan instalar un área grande, porque el movimiento de los paneles solares puede causar sombra en otros si están demasiado cerca. Sin embargo, la combinación de los beneficios de los seguidores mejora la eficiencia de la captura de energía solar.
Ventajas y desventajas de los seguidores solares
El principal problema con los seguidores solares es que aumentan los costos del proyecto. Por lo tanto, si un sistema de seguimiento agrega un 25% a los costos del proyecto y al mismo tiempo mejora la producción en un 25%, se puede argumentar que se puede lograr el mismo nivel de rendimiento simplemente aumentando el tamaño total del sistema.
Esto también elimina el mantenimiento adicional requerido para el sistema de seguimiento solar. A medida que los incentivos para el uso de energía solar continúan disminuyendo, la relación costo-eficiencia de instalar un sistema de seguimiento puede disminuir. Otro problema es que los motores del sistema de seguimiento requieren mantenimiento continuo.
Cuando los seguidores solares se introdujeron por primera vez en el mercado, generalmente eran bastante voluminosos y poco confiables. Sin embargo, la tecnología ha evolucionado, y un ejemplo de esto son los rastreadores solares NEXTracker que tienen sistemas que se alinean automáticamente con el GPS.
Los seguidores solares de NEXTracker tienen un panel de control que analiza el ángulo de cada bloque de paneles solares en tiempo real, lo que permite aumentar la eficiencia en la captura solar.
Las últimas innovaciones en el área de seguidores solares son cada vez más atractivas, esto es aún más en áreas donde la radiación solar es mayor. Los costos de mantenimiento de estos sistemas están aumentando a medida que los sistemas evolucionan tecnológicamente.
La adopción de este tipo de sistemas de seguimiento solar se verifica cada vez más en nuevos proyectos. Las previsiones más recientes indican que en 2020 la facturación en esta área podría alcanzar los 6 mil millones de dólares.