Un tracker solaire est un appareil qui oriente une charge utile vers le soleil. Les charges utiles sont généralement des panneaux solaires, des auges paraboliques, des réflecteurs Fresnel, des lentilles ou les miroirs d’un héliostat.

Pour les systèmes photovoltaïques à écran plat, les trackers sont utilisés pour minimiser l’angle d’incidence entre la lumière solaire entrante et un panneau photovoltaïque. Dans les applications photovoltaïques à concentrateur (CPV) et à énergie solaire concentrée (CSP), les trackers sont utilisés pour activer les composants optiques des systèmes CPV et CSP. Les optiques des applications solaires concentrées acceptent la composante directe de la lumière du soleil et doivent donc être orientées de manière appropriée pour collecter l’énergie. Les systèmes de suivi se trouvent dans toutes les applications du concentrateur car de tels systèmes collectent l’énergie du soleil avec une efficacité maximale lorsque l’axe optique est aligné avec le rayonnement solaire incident.

Concept de base
La lumière du soleil a deux composantes, le « faisceau direct » qui transporte environ 90% de l’énergie solaire et la « lumière diffuse du soleil » qui transporte le reste – la partie diffuse est le ciel bleu par temps clair, total par temps nuageux. La majeure partie de l’énergie se trouvant dans le faisceau direct, la maximisation de la collecte nécessite que le soleil soit visible des panneaux aussi longtemps que possible. Cependant, notez que dans les zones plus nuageuses, le ratio lumière directe / lumière diffuse peut être aussi bas que 60%: 40% ou même plus bas.

L’énergie fournie par le faisceau direct diminue avec le cosinus de l’angle entre la lumière entrante et le panneau. De plus, la réflectance (moyenne sur toutes les polarisations) est à peu près constante pour des angles d’incidence jusqu’à environ 50 °, au-delà desquels la réflectance se dégrade rapidement.

Puissance directe perdue (%) en raison d’un défaut d’alignement (angle i) où Perdu = 1 – cos (i)

je	Perdu		je	heures	Perdu
0 °	0%		15 °	1	3,4%
1	0,015%		30 °	2	13,4%
3 °	0,14%		45 °	3	30%
8 °	1%		60 °	4	> 50%
23.4 °	8,3%		75 °	5	> 75%

Par exemple, les trackers ayant une précision de ± 5 ° peuvent délivrer plus de 99,6% de l’énergie fournie par le faisceau direct plus 100% de la lumière diffuse. Par conséquent, le suivi de haute précision n’est généralement pas utilisé dans les applications PV non concentrées.

Le mécanisme de suivi a pour but de suivre le Soleil lorsqu’il se déplace dans le ciel. Dans les sections suivantes, dans lesquelles chacun des facteurs principaux est décrit plus en détail, la trajectoire complexe du Soleil est simplifiée en considérant son mouvement est-ouest quotidien séparément de sa variation annuelle nord-sud avec les saisons de l’année. .

Energie solaire interceptée
La quantité d’énergie solaire disponible pour la collecte du faisceau direct est la quantité de lumière interceptée par le panneau. Ceci est donné par l’aire du panneau multipliée par le cosinus de l’angle d’incidence du faisceau direct (voir illustration ci-dessus). En d’autres termes, l’énergie interceptée équivaut à la zone de l’ombre projetée par le panneau sur une surface perpendiculaire au faisceau direct.

Cette relation de cosinus est très étroitement liée à l’observation formalisée en 1760 par la loi du cosinus de Lambert. Ceci décrit que la luminosité observée d’un objet est proportionnelle au cosinus de l’angle d’incidence de la lumière qui l’illumine.

Pertes réfléchissantes
Toute la lumière interceptée n’est pas transmise au panneau – un peu est réfléchi à sa surface. La quantité réfléchie est influencée à la fois par l’indice de réfraction du matériau de surface et l’angle d’incidence de la lumière entrante. La quantité réfléchie diffère également en fonction de la polarisation de la lumière entrante. La lumière solaire entrante est un mélange de toutes les polarisations. En moyenne sur toutes les polarisations, les pertes de réflexion sont à peu près constantes jusqu’à des angles d’incidence allant jusqu’à environ 50 ° au-delà desquels il se dégrade rapidement. Voir par exemple le graphique de gauche.

Mouvement est-ouest quotidien du soleil
Le soleil voyage à 360 degrés d’est en ouest par jour, mais du point de vue de tout emplacement fixe, la partie visible est à 180 degrés pendant une période moyenne d’une demi-journée (plus au printemps et en été, moins en automne et en hiver). Les effets d’horizon local réduisent ce phénomène, ce qui rend le mouvement effectif d’environ 150 degrés. Un panneau solaire dans une orientation fixe entre l’aube et le coucher du soleil verra un mouvement de 75 degrés de chaque côté et, selon le tableau ci-dessus, perdra plus de 75% de l’énergie le matin et le soir. La rotation des panneaux à l’est et à l’ouest peut aider à récupérer ces pertes. Un tracker qui ne tente que de compenser le mouvement est-ouest du soleil est connu sous le nom de tracker à axe unique.

Mouvement saisonnier nord-sud du soleil
En raison de l’inclinaison de l’axe de la Terre, le Soleil se déplace également sur 46 degrés nord et sud pendant une année. Le même ensemble de panneaux placé au milieu entre les deux extrêmes locaux verra donc le Soleil se déplacer de 23 degrés de chaque côté. Ainsi, selon le tableau ci-dessus, un tracker à axe unique aligné de manière optimale (voir le tracker aligné sur les polaires ci-dessous) ne perdra que 8,3% en été et en hiver, soit environ 5% en moyenne sur un an.Inversement, un tracker à axe unique aligné verticalement ou horizontalement perdra beaucoup plus en raison de ces variations saisonnières de la trajectoire du soleil. Par exemple, un tracker vertical sur un site à 60 ° de latitude perdra jusqu’à 40% de l’énergie disponible en été, tandis qu’un tracker horizontal situé à 25 ° de latitude perdra jusqu’à 33% en hiver.

Un tracker qui tient compte des mouvements quotidiens et saisonniers est connu sous le nom de tracker à deux axes. D’une manière générale, les changements dus à la variation de l’angle saisonnier sont compliqués par les changements de la durée du jour, qui augmentent la collecte en été aux latitudes nord et sud. Cette polarisation de la collecte se fait vers l’été, donc si les panneaux sont plus rapprochés des angles estivaux moyens, les pertes annuelles totales sont réduites par rapport à un système incliné à l’angle solstice printemps / automne (identique à la latitude du site).

Il existe un argument considérable au sein de l’industrie pour savoir si la faible différence de collecte annuelle entre les systèmes de poursuite à un et deux axes rend la complexité supplémentaire d’un système de poursuite à deux axes intéressante. Un examen récent des statistiques de production réelles du sud de l’Ontario a révélé que la différence était d’environ 4% au total, ce qui était de loin inférieur aux coûts supplémentaires des systèmes à deux axes. Cela se compare défavorablement à l’amélioration de 24 à 32% entre un tracker à matrice fixe et un tracker à axe unique.

Autres facteurs

Des nuages
Les modèles ci-dessus supposent une probabilité uniforme de couverture nuageuse à différents moments de la journée ou de l’année. Dans différentes zones climatiques, la couverture nuageuse peut varier avec les saisons, ce qui affecte les performances moyennes décrites ci-dessus. Par exemple, dans une zone où la couverture nuageuse se forme en moyenne pendant la journée, la collecte du soleil du matin peut présenter des avantages particuliers.

Atmosphère
La distance que le soleil doit parcourir dans l’atmosphère augmente à mesure que le soleil approche de l’horizon, car la lumière du soleil doit traverser l’atmosphère en diagonale. Lorsque la longueur du trajet dans l’atmosphère augmente, l’intensité solaire atteignant le capteur diminue. Cette longueur de trajectoire croissante est appelée masse d’air (AM) ou coefficient de masse d’air, où AM0 est au sommet de l’atmosphère, AM1 désigne la trajectoire verticale directe jusqu’au niveau de la mer avec Sun overhead et AM supérieure à 1 se réfère à des chemins diagonaux à mesure que le soleil s’approche de l’horizon.

Bien que le soleil puisse ne pas être particulièrement chaud le matin ou en hiver, le trajet diagonal à travers l’atmosphère a un impact moins important que prévu sur l’intensité solaire. Même lorsque le soleil n’est qu’à 15 ° au-dessus de l’horizon, l’intensité solaire peut atteindre environ 60% de sa valeur maximale, environ 50% à 10 ° et 25% à seulement 5 ° au-dessus de l’horizon. Par conséquent, les trackers peuvent apporter des avantages en collectant l’énergie significative disponible lorsque le soleil est proche de l’horizontale, si cela est possible.

Efficacité des cellules solaires
Bien sûr, l’efficacité de la conversion de puissance sous-jacente d’une cellule photovoltaïque a une influence majeure sur le résultat final, que le suivi soit utilisé ou non. Les avantages du suivi sont particulièrement importants:

Structure moleculaire
De nombreuses recherches visent à développer des matériaux de surface pour guider le maximum d’énergie dans la cellule et minimiser les pertes de réflexion.

Température
L’efficacité des cellules solaires photovoltaïques diminue avec l’augmentation de la température, à un taux d’environ 0,4% / ° C. Par exemple, une efficacité de 20% supérieure à 10 ° C tôt le matin ou en hiver par rapport à 60 ° C dans la chaleur du jour ou de l’été. Par conséquent, les trackers peuvent apporter des avantages supplémentaires en collectant l’énergie tôt le matin et en hiver lorsque les cellules fonctionnent à leur efficacité maximale.

Résumé
Les suiveurs pour collecteurs de concentration doivent utiliser un suivi de haute précision afin de garder le collecteur au point de focalisation.

Les trackers pour écrans plats non concentrés n’ont pas besoin d’un suivi de haute précision:

faible perte de puissance: moins de 10% de perte même avec un désalignement de 25 °
réflectance constante même à environ 50 ° de désalignement
la lumière diffuse du soleil contribue 10% indépendamment de l’orientation et une plus grande proportion les jours nuageux

Les avantages du suivi des collecteurs à écran plat non concentrés sont les suivants:

la perte de puissance se dégrade rapidement au-delà d’un désalignement d’environ 30 °
une puissance significative est disponible même lorsque le soleil est très proche de l’horizon, par exemple environ 60% de la puissance totale à 15 ° au-dessus de l’horizon, environ 50% à 10 ° et même 25% à seulement 5 ° au-dessus de l’horizon pertinence aux hautes latitudes et / ou en hiver
Les panneaux photovoltaïques sont environ 20% plus efficaces dans la fraîcheur des matins tôt que pendant la chaleur de la journée; De même, plus efficace en hiver qu’en été – et pour capturer efficacement le soleil tôt le matin et en hiver, il faut effectuer un suivi.

cela peut être utilisé pour produire une énorme quantité d’excution solaire sur les mêmes

Types de capteurs solaires
Les collecteurs solaires peuvent être:

panneaux plats non concentrés, généralement photovoltaïques ou à eau chaude,
systèmes de concentration, de divers types.

Les systèmes de montage de capteurs solaires peuvent être fixes (alignés manuellement) ou suivis.Différents types de capteurs solaires et leur emplacement (latitude) nécessitent différents types de mécanismes de suivi. Les systèmes de suivi peuvent être configurés comme suit:

Collecteur fixe / miroir mobile – p.ex. Héliostat
Collecteur de déménagement

Montage fixe sans suivi
Les panneaux solaires sur les toits résidentiels et commerciaux de petite taille, commerciaux ou industriels, et les panneaux solaires des chauffe-eau sont généralement fixes, souvent encastrés dans un toit en pente correctement orienté. Les avantages des fixations fixes par rapport aux trackers sont les suivants:

Avantages mécaniques: Simple à fabriquer, coûts d’installation et de maintenance réduits.
Wind-loading: il est plus facile et moins coûteux de prévoir un support solide; Tous les supports autres que les panneaux fixes encastrés doivent être conçus avec soin en tenant compte de la charge due au vent due à une plus grande exposition.
Lumière indirecte: environ 10% du rayonnement solaire incident est de la lumière diffuse, disponible à n’importe quel angle de désalignement avec le soleil.
Tolérance au défaut d’alignement: la zone de collecte effective d’un écran plat est relativement insensible aux très mauvais alignements avec le soleil – voir le tableau et le diagramme à la section Concept de base ci-dessus – même un désalignement de 25 ° réduit l’énergie solaire que 10%.
Les supports fixes sont généralement utilisés en conjonction avec des systèmes non concentrés. Cependant, les cuiseurs solaires portables constituent une classe importante de collecteurs à concentration sans suivi, particulièrement utiles dans le troisième monde. Celles-ci utilisent des niveaux de concentration relativement bas, généralement autour de 2 à 8 soleils et sont alignés manuellement.

Trackers
Même si un écran plat fixe peut être configuré pour collecter une grande partie de l’énergie disponible à midi, une puissance importante est également disponible tôt le matin et en fin d’après-midi, lorsque le désalignement avec un panneau fixe devient excessif. énergie disponible. Par exemple, même lorsque le soleil est à seulement 10 ° au-dessus de l’horizon, l’énergie disponible peut représenter environ la moitié des niveaux d’énergie à midi (ou même plus en fonction de la latitude, de la saison et des conditions atmosphériques).

Ainsi, le principal avantage d’un système de suivi est de collecter l’énergie solaire pendant la période la plus longue de la journée et avec l’alignement le plus précis possible lorsque la position du Soleil change avec les saisons.

En outre, plus le niveau de concentration utilisé est élevé, plus le suivi précis devient important, car la proportion d’énergie provenant du rayonnement direct est plus élevée et la région dans laquelle cette énergie concentrée est concentrée devient plus petite.
Collecteur fixe / miroir mobile
Beaucoup de collecteurs ne peuvent pas être déplacés, par exemple les collecteurs à haute température où l’énergie est récupérée sous forme de liquide ou de gaz chaud (par exemple de la vapeur). D’autres exemples incluent le chauffage direct et l’éclairage des bâtiments et des cuisinières solaires intégrées, telles que les réflecteurs Scheffler. Dans de tels cas, il est nécessaire d’utiliser un miroir mobile de sorte que, quel que soit l’endroit où le soleil est placé dans le ciel, les rayons du soleil soient redirigés vers le collecteur.

En raison du mouvement complexe du Soleil dans le ciel et du niveau de précision requis pour diriger correctement les rayons du soleil sur la cible, un miroir héliostatique utilise généralement un système de poursuite à deux axes, avec au moins un axe mécanisé. Dans différentes applications, les miroirs peuvent être plats ou concaves.

Collecteur de déménagement
Les trackers peuvent être regroupés en classes par le nombre et l’orientation des axes du tracker.Par rapport à un montage fixe, un tracker à axe unique augmente la production annuelle d’environ 30% et un tracker à deux axes de 10 à 20%.

Les trackers photovoltaïques peuvent être classés en deux types: les trackers photovoltaïques standard (PV) et les trackers photovoltaïques concentrés (CPV). Chacun de ces types de trackers peut être catégorisé en fonction du nombre et de l’orientation de leurs axes, de leur architecture d’actionnement et de leur type de disque, de leurs applications, de leurs supports verticaux et de leur fondation.

Montage au sol flottant
Les trackers solaires peuvent être construits en utilisant une fondation «flottante», qui repose sur le sol sans avoir besoin de fondations en béton invasives. Au lieu de placer le tracker sur des fondations en béton, le tracker est placé sur un bac à gravier pouvant être rempli de divers matériaux, tels que du sable ou du gravier, afin de fixer le tracker au sol. Ces trackers «flottants» peuvent supporter la même charge de vent qu’un tracker fixe traditionnel. L’utilisation de dispositifs de suivi flottants augmente le nombre de sites potentiels pour les projets solaires commerciaux, car ils peuvent être placés au-dessus de décharges couvertes ou dans des zones où les fondations excavées ne sont pas réalisables.

Trackers photovoltaïques non concentrés
Les panneaux photovoltaïques acceptent la lumière directe et diffuse du ciel. Les panneaux sur les trackers photovoltaïques standard rassemblent à la fois la lumière directe et diffuse disponible. La fonctionnalité de suivi dans les suiveurs photovoltaïques standard est utilisée pour minimiser l’angle d’incidence entre la lumière entrante et le panneau photovoltaïque. Cela augmente la quantité d’énergie recueillie par la composante directe de la lumière solaire entrante.

La physique des suiveurs photovoltaïques standard fonctionne avec toutes les technologies de modules photovoltaïques standard. Celles-ci incluent tous les types de panneaux en silicium cristallin (mono-Si ou multi-Si) et tous les types de panneaux en couches minces (silicium amorphe, CdTe, CIGS, microcristallin).

Trackers photovoltaïques concentrateurs (CPV)
L’optique des modules CPV accepte la composante directe de la lumière incidente et doit donc être orientée de manière appropriée afin de maximiser l’énergie collectée. Dans les applications à faible concentration, une partie de la lumière diffuse du ciel peut également être capturée. La fonctionnalité de suivi dans les modules CPV est utilisée pour orienter l’optique de sorte que la lumière entrante soit concentrée sur un collecteur photovoltaïque.

Les modules CPV qui se concentrent dans une dimension doivent être suivis normalement par rapport au Soleil dans un axe. Les modules CPV qui se concentrent en deux dimensions doivent être suivis normalement sur deux axes.

Exigences d’exactitude
La physique de l’optique CPV exige que la précision du suivi augmente à mesure que le ratio de concentration des systèmes augmente. Cependant, pour une concentration donnée, les optiques non imageurs fournissent les angles d’acceptation les plus larges possibles, qui peuvent être utilisés pour réduire la précision du suivi.

En règle générale, la précision de suivi des systèmes à forte concentration doit être de ± 0,1 ° pour fournir environ 90% de la puissance de sortie nominale. Dans les systèmes à faible concentration, la précision du suivi doit se situer dans la plage de ± 2,0 ° pour fournir 90% de la puissance de sortie nominale. En conséquence, les systèmes de suivi de haute précision sont typiques.

Technologies supportées
Les trackers photovoltaïques concentrés sont utilisés avec des systèmes de concentrateur à base de réfraction et de réflexion. Il existe une gamme de technologies de cellules photovoltaïques émergentes utilisées dans ces systèmes. Celles-ci vont des récepteurs photovoltaïques conventionnels à base de silicium cristallin aux récepteurs à triple jonction à base de germanium.

Trackers à un axe
Les trackers à axe unique ont un degré de liberté qui agit comme un axe de rotation. L’axe de rotation des trackers à axe unique est généralement aligné sur un véritable méridien nord. Il est possible de les aligner dans n’importe quelle direction avec des algorithmes de suivi avancés. Il existe plusieurs implémentations communes des trackers à axe unique. Il s’agit notamment des suiveurs horizontaux à axe unique (HSAT), des trackers horizontaux à un axe avec modules inclinés (HTSAT), des trackers à axe unique vertical (VSAT), des trackers à axe unique inclinés (TSAT) et des trackers à axe unique polaires (PSAT). L’orientation du module par rapport à l’axe de suivi est importante lors de la modélisation des performances.

Horizontal

Suivi horizontal simple axe (HSAT)
L’axe de rotation du tracker horizontal simple axe est horizontal par rapport au sol. Les bornes à chaque extrémité de l’axe de rotation d’un tracker à axe unique horizontal peuvent être partagées entre les trackers pour réduire le coût d’installation. Ce type de suiveur solaire est le plus approprié pour les régions de faible latitude. Les dispositions de terrain avec des trackers horizontaux à un seul axe sont très flexibles. La géométrie simple signifie que le maintien de tous les axes de rotation parallèles est tout ce qui est nécessaire pour positionner correctement les suiveurs les uns par rapport aux autres. Un espacement approprié peut maximiser le rapport entre la production d’énergie et le coût, ceci dépendant des conditions locales du terrain et de l’ombrage et de la valeur horaire de l’énergie produite. Le backtracking est un moyen de calculer la disposition des panneaux. Les trackers horizontaux ont généralement la face du module orientée parallèlement à l’axe de rotation.En tant que module, il balaie un cylindre à symétrie de révolution autour de l’axe de rotation. Dans les suiveurs horizontaux à axe unique, un long tube horizontal est supporté par des roulements montés sur des pylônes ou des cadres. L’axe du tube est situé sur une ligne nord-sud. Les panneaux sont montés sur le tube et le tube tourne sur son axe pour suivre le mouvement apparent du soleil tout au long de la journée.

Tracker à axe unique horizontal avec modules inclinés (HTSAT)
Dans HSAT, les modules sont montés à plat à 0 degré, tandis que dans HTSAT, les modules sont installés avec une certaine inclinaison. Il fonctionne selon le même principe que HSAT, en gardant l’axe du tube horizontal dans la ligne nord-sud et en faisant pivoter les modules solaires d’est en ouest tout au long de la journée. Ces trackers sont généralement adaptés aux endroits de haute latitude, mais ne prennent pas autant d’espace que le tracker vertical à un seul axe (VSAT). Par conséquent, il apporte les avantages de la technologie VSAT dans un système de suivi horizontal et minimise le coût global du projet solaire.

Verticale
Tracker à un axe vertical (VSAT)
L’axe de rotation pour les trackers verticaux à un axe est vertical par rapport au sol. Ces trackers tournent d’est en ouest au cours de la journée. Ces trackers sont plus efficaces en haute latitude que les trackers à axe horizontal. Les aménagements sur le terrain doivent prendre en compte l’ombrage pour éviter les pertes d’énergie inutiles et optimiser l’utilisation des terres. De plus, l’optimisation de l’emballage dense est limitée en raison de la nature de l’ombrage au cours d’une année. Les suiveurs verticaux à un seul axe ont généralement la face du module orientée selon un angle par rapport à l’axe de rotation. En tant que module, il trace un cône symétrique en rotation autour de l’axe de rotation.

Incliné
Tracker à axe unique incliné (TSAT)
Tous les suiveurs avec des axes de rotation entre horizontal et vertical sont considérés comme des trackers à axe unique inclinés. Les angles d’inclinaison du tracker sont souvent limités pour réduire le profil du vent et diminuer la hauteur de fin élevée. Avec le backtracking, ils peuvent être emballés sans ombrage perpendiculaire à leur axe de rotation, quelle que soit la densité. Cependant, la garniture parallèle à leurs axes de rotation est limitée par l’angle d’inclinaison et la latitude. Les trackers à axe unique inclinés ont généralement la face du module orientée parallèlement à l’axe de rotation. En tant que module, il balaie un cylindre à symétrie de révolution autour de l’axe de rotation.

Trackers à deux axes
Les trackers à deux axes ont deux degrés de liberté qui agissent comme des axes de rotation. Ces axes sont généralement normaux les uns aux autres. L’axe fixe par rapport au sol peut être considéré comme un axe primaire. L’axe référencé à l’axe principal peut être considéré comme un axe secondaire. Il existe plusieurs implémentations courantes de trackers à deux axes. Ils sont classés par l’orientation de leurs axes primaires par rapport au sol. Les deux implémentations courantes sont les trackers bi-axes à inclinaison de la pointe (TTDAT) et les trackers à deux axes à altitude azimutale (AADAT). L’orientation du module par rapport à l’axe de suivi est importante lors de la modélisation des performances. Les trackers à deux axes ont généralement des modules orientés parallèlement à l’axe de rotation secondaire. Les trackers à deux axes permettent d’obtenir des niveaux d’énergie solaire optimaux grâce à leur capacité à suivre le soleil verticalement et horizontalement. Peu importe où le soleil est dans le ciel, les trackers à deux axes peuvent se positionner pour être en contact direct avec le soleil.

Astuce – inclinaison
Un tracker à double axe d’inclinaison de la pointe (TTDAT) est ainsi nommé, car la matrice de panneaux est montée sur le haut d’un poteau. Normalement, le mouvement est-ouest est entraîné par la rotation du réseau autour du sommet du poteau. Sur le palier rotatif se trouve un mécanisme en forme de T ou de H qui assure la rotation verticale des panneaux et fournit les principaux points de montage du réseau. Les poteaux situés à chaque extrémité de l’axe principal de rotation d’un système de poursuite à deux axes peuvent être partagés entre les suiveurs pour réduire les coûts d’installation.

D’autres tels trackers TTDAT ont un axe primaire horizontal et un axe orthogonal dépendant. L’axe azimutal vertical est fixe. Cela permet une grande flexibilité de la connexion de la charge utile à l’équipement monté au sol car il n’y a pas de torsion du câblage autour du poteau.

Les aménagements sur le terrain avec des trackers à double axe d’inclinaison de pointe sont très flexibles. La géométrie simple signifie que tout ce qui est nécessaire pour positionner correctement les suiveurs les uns par rapport aux autres est de maintenir les axes de rotation parallèles.Normalement, les trackers devraient être positionnés à une densité assez faible afin d’éviter qu’un tracker ne projette une ombre sur les autres lorsque le soleil est bas dans le ciel. Les trackers à inclinaison de la pointe peuvent compenser cela en s’inclinant plus près de l’horizontale pour minimiser l’ombrage au soleil et maximiser ainsi la puissance totale collectée.

Azimuth-altitude
Un suiveur à deux axes azimut-altitude (ou alt-azimut) (AADAT) a son axe principal (l’axe azimutal) vertical par rapport au sol. L’axe secondaire, souvent appelé axe d’élévation, est alors normalement normal par rapport à l’axe principal. Ils sont similaires aux systèmes d’inclinaison de pointe en fonctionnement, mais ils diffèrent par la manière dont la matrice est pivotée pour un suivi quotidien.Au lieu de faire tourner la matrice autour du haut du poteau, les systèmes AADAT peuvent utiliser un grand anneau monté sur le sol avec la matrice montée sur une série de rouleaux. L’avantage principal de cette disposition est que le poids du réseau est réparti sur une partie de l’anneau, par opposition au seul point de chargement du pôle dans le TTDAT. Cela permet à AADAT de prendre en charge des baies beaucoup plus grandes. Contrairement au TTDAT, cependant, le système AADAT ne peut pas être placé plus près que le diamètre de l’anneau, ce qui peut réduire la densité du système, en particulier si l’on considère l’ombrage inter-tracker.

Construction et (auto) construction
Comme décrit plus loin, l’équilibre économique entre le coût du panneau et le dispositif de suivi n’est pas anodin. La forte baisse des coûts des panneaux solaires au début des années 2010 a rendu plus difficile la recherche d’une solution judicieuse. Comme on peut le voir dans les fichiers multimédias ci-joints, la plupart des constructions utilisent des matériaux industriels et / ou lourds inadaptés à de petits ateliers ou à des ateliers d’artisanat. Même les offres commerciales telles que « Kit complet – 1KW – Système de suivi de panneaux solaires à axe simple – Actionneur linéaire – Régulateur-électrique-solaire-solaire / 1279440_2037007138 » ont des solutions plutôt inadaptées (un gros rocher) pour la stabilisation . Pour une construction de petite taille (amateur / amateur), les critères suivants doivent être respectés: économie, stabilité du produit final contre les dangers élémentaires, facilité de manipulation des matériaux et de la menuiserie.

Sélection du type de tracker
Le choix du type de tracker dépend de nombreux facteurs, notamment la taille de l’installation, les tarifs électriques, les incitations gouvernementales, les contraintes foncières, la latitude et la météo locale.

Les trackers horizontaux à un seul axe sont généralement utilisés pour les grands projets de production distribuée et les projets à grande échelle. La combinaison de l’amélioration de l’énergie et de la réduction des coûts de production et de la complexité de l’installation entraîne des économies considérables dans les grands déploiements. En outre, les performances de l’après-midi sont particulièrement souhaitables pour les grands systèmes photovoltaïques raccordés au réseau, afin que la production corresponde à la demande de pointe. Les suiveurs horizontaux à un seul axe apportent également une productivité substantielle au printemps et en été, lorsque le soleil est haut dans le ciel. La robustesse inhérente de leur structure de support et la simplicité du mécanisme se traduisent également par une grande fiabilité, ce qui réduit les coûts de maintenance. Étant donné que les panneaux sont horizontaux, ils peuvent être placés de manière compacte sur le tube d’essieu sans risque d’ombrage automatique et sont également facilement accessibles pour le nettoyage.

Un tracker à axe vertical ne pivote que sur un axe vertical, les panneaux étant soit verticaux, à un angle d’élévation fixe, ajustable ou suivi. De tels pisteurs à angles fixes ou ajustables (saisonniers) conviennent aux hautes latitudes, où la trajectoire solaire apparente n’est pas particulièrement élevée, mais qui entraîne de longues journées en été, le soleil se déplaçant sur un long arc.

Les trackers à deux axes sont généralement utilisés dans les petites installations résidentielles et dans les emplacements où les tarifs d’alimentation publics sont très élevés.

PV multi-miroir
Cet appareil utilise plusieurs miroirs dans un plan horizontal pour refléter la lumière solaire vers un système photovoltaïque haute température ou un autre système nécessitant une énergie solaire concentrée. Les problèmes de structure et les coûts sont considérablement réduits puisque les miroirs ne sont pas exposés de manière significative aux charges dues au vent. Grâce à un mécanisme breveté, seuls deux systèmes d’entraînement sont requis pour chaque appareil. En raison de la configuration de l’appareil, il est particulièrement adapté aux toits plats et aux basses latitudes. Les unités illustrées produisent chacune environ 200 watts de courant continu.

Un système de réflexion à miroirs multiples combiné à une tour centrale est utilisé à la Sierra SunTower, située à Lancaster, en Californie. Cette centrale de production exploitée par eSolar devrait être opérationnelle le 5 août 2009. Ce système, qui utilise plusieurs héliostats dans un alignement nord-sud, utilise des pièces et des constructions préfabriquées pour réduire les coûts de démarrage et d’exploitation.

Types de lecteur

Tracker actif
Les trackers actifs utilisent des moteurs et des trains d’engrenages pour effectuer le suivi solaire. Ils peuvent utiliser des microprocesseurs et des capteurs, des algorithmes basés sur la date et l’heure ou une combinaison des deux pour détecter la position du soleil. Afin de contrôler et de gérer le mouvement de ces structures massives, des entraînements spéciaux sont conçus et testés de manière rigoureuse. Les technologies utilisées pour diriger le tracker évoluent constamment et les développements récents chez Google et Eternegy ont inclus l’utilisation de câbles et de treuils pour remplacer certains des composants les plus coûteux et les plus fragiles.

Des entraînements pivotants à rotation inversée prenant en charge un support à angle fixe peuvent être appliqués pour créer une méthode de suivi «multi-axes» qui élimine la rotation par rapport à l’alignement longitudinal. Si elle est placée sur une colonne ou un pilier, cette méthode génèrera plus d’électricité que le système PV fixe et son système photovoltaïque ne tournera jamais dans une voie de stationnement. Il permettra également une production solaire maximale dans pratiquement toute orientation de voie de stationnement / rangée, y compris circulaire ou curviligne.

Des trackers actifs à deux axes sont également utilisés pour orienter les héliostats – des miroirs mobiles qui réfléchissent la lumière du soleil vers l’absorbeur d’une centrale électrique. Comme chaque miroir dans un grand champ aura une orientation individuelle, ceux-ci sont contrôlés par un système informatique central, ce qui permet également d’arrêter le système si nécessaire.

Les dispositifs de poursuite à détection de lumière ont généralement deux photocapteurs ou plus, tels que des photodiodes, configurés différentiellement de manière à produire une valeur nulle lorsqu’ils reçoivent le même flux lumineux. Mécaniquement, ils doivent être omnidirectionnels (c’est-à-dire plats) et sont espacés de 90 degrés. Cela entraînera l’équilibre de la partie la plus raide de leurs fonctions de transfert de cosinus à la partie la plus raide, ce qui se traduit par une sensibilité maximale.

Tracker passif
Les trackers passifs les plus courants utilisent un fluide à gaz comprimé à bas point d’ébullition qui est entraîné d’un côté ou de l’autre (par la chaleur solaire créant une pression de gaz) pour provoquer le déplacement du tracker en réponse à un déséquilibre. S’agissant d’une orientation non précise, elle ne convient pas à certains types de capteurs photovoltaïques à concentration, mais convient parfaitement aux types de panneaux photovoltaïques courants. Ceux-ci auront des amortisseurs visqueux pour empêcher les mouvements excessifs en réponse aux rafales de vent.Shader / réflecteurs sont utilisés pour réfléchir le soleil tôt le matin pour « réveiller » le panneau et l’incliner vers le soleil, ce qui peut prendre près d’une heure. Le temps nécessaire pour y parvenir peut être considérablement réduit en ajoutant une sangle auto-détachable qui positionne le panneau légèrement au-delà du zénith (pour que le fluide n’ait pas à surmonter la gravité) et en utilisant le dispositif de retenue le soir. (Un ressort qui tire lentement empêchera le dégagement par temps venteux.)

Un nouveau type de tracker passif pour panneaux solaires photovoltaïques utilise un hologramme derrière des bandes de cellules photovoltaïques, de sorte que la lumière du soleil traverse la partie transparente du module et se reflète sur l’hologramme. Cela permet à la lumière du soleil de frapper la cellule par derrière, augmentant ainsi l’efficacité du module. En outre, le panneau ne doit pas bouger car l’hologramme reflète toujours la lumière du soleil du bon angle vers les cellules.

Suivi manuel
Dans certains pays en développement, les lecteurs ont été remplacés par des opérateurs qui ajustent les trackers. Cela présente les avantages de la robustesse, la disponibilité du personnel pour l’entretien et la création d’emplois pour la population à proximité du site.