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Qu'est-ce qu'un tracker solaire et comment fonctionne-t-il?

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Les fabricants apportent constamment des améliorations progressives à leurs panneaux solaires pour créer un rendement énergétique par unité plus élevé que les modèles précédents et concurrents. Un autre moyen éprouvé d’augmenter la production du système consiste à utiliser des trackers qui, contrairement aux systèmes montés au sol à inclinaison fixe, obligent les panneaux solaires à suivre le trajet du soleil tout au long de la journée.

Il existe deux principaux types de suiveurs solaires disponibles sur le marché: mono et double axe.

Les suiveurs solaires à axe unique suivent le soleil d'est en ouest, tournant sur un seul point, se déplaçant à l'unisson, par rangée de panneaux ou par section. Les trackers à deux axes tournent sur les axes X et Y, ce qui permet aux panneaux de suivre directement le soleil.

Les suiveurs à axe unique suivent le soleil d'est en ouest sur un seul point. NEXTracker

«Les trackers solaires ont un sens financier lorsque le gain de rendement par rapport aux applications à inclinaison fixe l'emporte sur les dépenses d'investissement du système», a déclaré Alex Au, directeur technique de NEXTracker. «Au cours de la dernière décennie, le coût des suiveurs solaires a considérablement diminué avec [levelized cost of energy] valoriser l'ingénierie et la demande globale pour ces systèmes, étant donné un gain de production de 15 à 30% par rapport aux systèmes à inclinaison fixe sur la même taille de réseau.

Trackers à axe unique

La technologie de suivi n'est pas nouvelle sur le marché solaire, mais les solutions à axe unique sont récemment devenues une norme dans les applications à l'échelle des services publics. Berkeley Lab a constaté que 70% des panneaux solaires à échelle industrielle installés en 2018 utilisaient des systèmes de suivi.

«Je dirais qu'il y a même huit ans, les trackers étaient soit inexistants sur un marché à l'échelle des services publics, soit seulement une petite fraction de la part par rapport aux usines en construction aux États-Unis en ce moment», a déclaré Jeff Krantz, CCO chez Array Technologies.

Les trackers à axe unique collecteront moins d'énergie par unité que les trackers à axe double, mais avec des hauteurs de rack plus courtes, ils nécessitent moins d'espace à installer, créant une empreinte de système plus concentrée et un modèle plus facile pour les opérations et la maintenance.

Les trackers à axe unique sont divisés en types de trackers centralisés et décentralisés. Les trackers centralisés ou distribués utilisent un seul moteur pour alimenter une transmission entre les rangées qui déplacera un segment entier de panneaux. Les systèmes décentralisés ont un moteur par ligne de suivi. Il existe également des cas de trackers avec des moteurs présents sur chaque ensemble de rayonnages, ce qui rend les rangées plus réglables lors de l'installation et, dans certains cas, leur permettant de suivre indépendamment des modules voisins.

"Ces dernières années, avec la réduction rapide des prix mondiaux des modules solaires, les banques et les développeurs favorisent la capacité électrique des systèmes de suivi à axe unique (nombre de modules) pour atteindre les objectifs PPA par rapport à d'autres systèmes tels que les applications compliquées à deux axes qui améliorent l'efficacité, », A déclaré Au.

Les trackers NEXTracker ont des rangées qui tournent indépendamment les unes des autres et qui sont alimentées par des modules solaires dédiés séparés. NEXTracker

Les trackers solaires à axe unique ont été initialement conçus pour fonctionner comme des stores vénitiens avec des rangées de panneaux se déplaçant à l'unisson tout au long de la journée. Maintenant, des considérations sont en cours d'intégration dans le logiciel de suivi pour que les rangées de panneaux compensent la lumière diffuse, les conditions de vent défavorables et l'ombrage des rangées et de l'horizon.

Les jours couverts de nuages, la lumière du soleil n'atteint pas la surface de la Terre avec des rayons directs – elle est reçue sous forme de lumière diffuse – ce qui signifie qu'un panneau faisant face directement au soleil n'aura pas nécessairement le plus de génération. Cela pourrait signifier que les panneaux se rangeront horizontalement pour capter la lumière diffuse.

"Dans les zones où vous aurez une couverture nuageuse importante au cours de l'année, il y a un certain avantage à avoir le tracker à un angle plus plat que de suivre exactement où le soleil devrait être", a déclaré Krantz.

De même, en cas de vent violent, les trackers sont programmés pour ranger les rangées de panneaux horizontalement. Les nouveaux modèles peuvent compenser les charges de vent plus élevées et, dans certains cas, les moniteurs au niveau du système peuvent déterminer quelles lignes de panneau ne sont pas affectées par les événements de vent et permettre à ces lignes de continuer le suivi.

Les suiveurs solaires à axe unique à rangée liée ne se prêtent pas aussi facilement à l'installation sur des topographies escarpées et ondulées, où un nivellement peut être nécessaire. Mais ce n'est pas le cas pour tous les trackers. La technologie, qui n’a pas été très présente dans les climats plus froids, commence à s’aventurer davantage dans ces régions.

"De nombreux temps plus froids, des climats à plus haute altitude voient l'adoption de trackers solaires – et en tant que tels, les technologies de contrôleur et les stratégies d'arrimage ont avancé pour résister aux températures plus froides et aux charges de neige telles que NEXTracker", a déclaré Au.

Certains racks et algorithmes de suivi sont conçus pour prendre en compte les panneaux bifaciaux et leur production solaire double face. D'autres modèles à axe unique sont conçus pour s'adapter aux modules en orientation deux en portrait.

Les trackers d'Array Technologies utilisent une architecture à lignes liées pour alimenter le suivi de plusieurs lignes avec un seul moteur. Array Technologies

"C'est un ascenseur d'ingénierie relativement lourd", a déclaré Krantz. «Avoir une infrastructure métallique pour ces millions de panneaux qui peut supporter tous les différents éléments qu'elle va connaître au cours de ces 25 ou 30 ans, puis aussi la faire bouger car elle doit intrinsèquement suivre le soleil d'est en est. Ouest. Certains opposants pensaient que ce ne serait pas faisable au début, mais à ce stade, ce n'est vraiment pas le cas pour la plupart des entreprises. »

Trackers à deux axes

Étant donné que la rotation de la Terre par rapport au soleil n'est pas la même toute l'année, avec un arc qui variera selon la saison, un système de suivi à deux axes connaîtra systématiquement un rendement énergétique supérieur à son homologue à un seul axe, car il peut suivre cette trajectoire directement. Un tracker à deux axes produit 30 à 45% de rendement énergétique en plus que les systèmes solaires à inclinaison fixe.

Les suiveurs à deux axes sont davantage utilisés dans les applications résidentielles et commerciales plus petites, mais commencent à voir un déploiement à l'échelle des services publics. Chacun de ces trackers est installé sur un seul poteau surélevé pour tenir compte de la plus grande plage d'angles que les panneaux installés atteindront. Les trackers à deux axes peuvent contenir plus de 20 panneaux par unité.

Avec une élévation plus élevée, les panneaux ne sont pas aussi facilement accessibles pour le nettoyage. Cependant, avec plus d'espace libre, les trackers à deux axes laissent le sol en dessous ouvert à d'autres fins, comme l'agriculture ou même les abris d'auto.

C'est un segment de marché largement inexploré, mais les solutions de suivi pour les toits commencent également à faire surface. Ces trackers de toit fonctionnent un peu comme des trackers à deux axes, tournant sur une piste de style carrousel au bas de leur rayonnage, et ajustent l'angle du panneau pour suivre le soleil plus

Les trackers à deux axes tournent sur deux points, ce qui leur permet de suivre directement le soleil. AllEarth Solar

avec précision que les trackers à axe unique.

Suivre le soleil

Les suiveurs solaires utilisent différents pilotes, logiciels et physiques pour suivre l'emplacement du soleil. Les trackers actifs utilisent des pilotes, qui sont des moteurs liés à des capteurs réagissant à la lumière du soleil ou suivant les coordonnées GPS de sa position. Certains modèles de trackers ont des panneaux PV séparés et plus petits spécialement pour alimenter le système d'entraînement.

Les trackers passifs tournent en utilisant du gaz comprimé et du liquide qui passe entre les canaux du conducteur depuis l'exposition au soleil.

La plupart des trackers solaires ont une garantie de cinq ans pour les variateurs et les commandes et de 10 ans pour le rack. Au cours des dernières années, les sociétés de systèmes de suivi ont apporté des améliorations opérationnelles à leurs systèmes, développant un logiciel de surveillance pour la maintenance préventive et optimisant les angles pour un rendement énergétique plus élevé. La technologie de suivi continuera d'évoluer, aidant les installateurs à maximiser la puissance de sortie des projets solaires.

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