Sistemele de urmărire solară explicate: Cum funcționează, avantaje și dezavantaje

Sistemele de urmărire solară pot crește eficiența panourilor solare și pot reduce timpul de recuperare a investiției pentru proprietarii de instalații solare. Deși sunt mai frecvente la panourile solare de scară comercială și la cele montate la sol, unele modele pot fi instalate și pe acoperișuri plane sau cu pantă mică. Dacă merită sau nu costul suplimentar depinde de o serie de factori.

Cum funcționează sistemele de urmărire solară

Sistemele de urmărire solară sunt structuri de suport care permit panourilor solare să urmeze calea soarelui și să absoarbă mai multă radiație solară. Acestea pot crește eficiența panourilor de la 10% la 45%, în funcție de tipul de tracker. Datorită costului hardware-ului și al instalării, sunt mai frecvent întâlnite la proiecte solare de mare amploare, precum parcuri solare comunitare, decât la reședințele individuale. Este mai ușor, mai sigur și mai rentabil să instalezi sisteme de urmărire pe structuri montate la sol decât pe acoperișuri, iar scara proiectului permite o rentabilitate mai mare a investiției.

Provocarea instalării unui sistem de urmărire pe un acoperiș este una de fizică. În timp ce sistemele montate la sol sunt adesea ancorate în pământ cu piloni de beton, cele montate pe acoperiș se bazează pe rezistența și integritatea acoperișului. Sistemele de urmărire de pe acoperiș ridică profilul panourilor solare, ceea ce crește expunerea acestora la vânturi puternice – iar asta, în condiții meteorologice extreme, ar putea smulge întregul sistem solar de pe acoperiș. Sistemele de urmărire de pe acoperiș trebuie să fie mai ușoare și cu un profil mai redus.

Tipuri de sisteme de urmărire solară

Sistemele de urmărire urmăresc soarele în unul din două moduri. Trackerele cu o singură axă se rotesc pe o axă est-vest, urmărind soarele pe parcursul zilei. Acestea sunt proiectate pentru a crește absorbția solară cu 25% până la 35%. Trackerele cu axă dublă se rotesc și pe o axă nord-sud, urmărind soarele pe tot parcursul anului. Comparativ cu un sistem cu înclinare fixă montat pe un acoperiș, un sistem montat la sol cu un tracker cu axă dublă poate produce cu până la 45% mai multă electricitate.

Modul în care trackerul urmărește soarele depinde de model și preț. Unele trackere cu cost redus trebuie ajustate manual. Trackerele pasive sunt în intervalul de cost mediu; acestea nu folosesc motor, ci utilizează un lichid care înclină sistemul spre vest pe măsură ce se încălzește sau îl înclină înapoi spre est când se răcește. Un tracker solar activ utilizează un motor pentru a orienta automat panourile pentru expunere maximă la soare, iar sistemele cu axă dublă se pot înclina la aproape orice unghi pentru a face față soarelui. Multe trackere active își rulează motoarele din energia produsă chiar de panourile solare. De asemenea, ar putea folosi GPS și software pentru a maximiza eficiența panourilor.

Avantaje și dezavantaje ale investiției într-un sistem de urmărire solară

Sistemele de urmărire solară nu sunt ieftine, așa că beneficiile lor trebuie cântărite în raport cu costul. În funcție de aranjamentul trackerelor și de dimensiunea sistemului, un sistem de urmărire cu o singură axă poate adăuga 500 USD până la 1.000 USD per panou la costul total al sistemului. Un sistem cu axă dublă poate dubla costul întregului proiect. Randamentul crescut al sistemului solar poate merita sau nu costul crescut.

Mulți factori intră în joc. Utilizarea unui sistem de urmărire înseamnă că pot fi instalate mai puține panouri. Luați în considerare următoarele calcule aproximative: În Statele Unite, o gospodărie americană medie consumă 11.000 de kilowați-oră (kWh) de electricitate pe an, sau aproximativ 30 kWh/zi. Pentru a furniza această energie, un sistem solar de 5,1 kW cu 17 panouri de 300 de wați și fără sistem de urmărire solară ar putea, în teorie, produce 30,6 kWh de electricitate într-o zi de 6 ore, în timp ce un sistem solar de 3,9 kW cu treisprezece panouri de 300 de wați și un sistem de urmărire solară ar putea produce 31,2 kWh pe parcursul unei zile de 8 ore. Instalarea de panouri solare cu eficiență mai mare poate reduce și mai mult numărul de panouri: unsprezece panouri de 350 de wați cu un sistem de urmărire solară pot produce 30,8 kWh pe parcursul a 8 ore.

Această simplă matematică are o serie de implicații pentru costul total al sistemului.

Locul în care locuiești contează: Alaska primește în medie 2-3 „ore de soare de vârf” pe zi, când soarele strălucește cu 1.000 de wați pe metru pătrat, în timp ce Arizona primește în medie 7-8 ore de soare de vârf. Cu cât latitudinea este mai mică (cu cât ești mai aproape de ecuator), cu atât schimbarea sezonieră nord-sud în relația panourilor cu soarele este mai mică. Un tracker cu axă dublă oferă o rentabilitate mai mică în Arizona decât adăugarea mai multor panouri pentru a capta acele ore de soare de vârf. În Alaska, însă, unde orele de soare de vârf variază mai mult în funcție de perioada anului, un tracker cu axă dublă poate oferi un beneficiu mai mare.

În zonele în care electricitatea este facturată în funcție de ora din zi (numită facturare „time-of-use” sau TOU), trackerele pot crește producția de energie solară în perioadele în care electricitatea din rețea este cea mai scumpă, reducând costurile energetice ale proprietarului.

Statele cu programe de contorizare netă (net metering) permit proprietarilor de sisteme solare să primească credit pentru orice exces de energie pe care îl trimit în rețea. Nu toate statele, însă, au un astfel de program. Dintre cele care au, unele state oferă 100% credit pentru energia în exces produsă, în timp ce altele oferă un procent mai mic. Sistemele de urmărire solară oferă un beneficiu mai mic în statele cu programe de contorizare netă de 100%, deoarece proprietarii pot folosi mai multe panouri pentru a produce mai multă energie în timpul orelor de vârf ale soarelui, apoi pot folosi practic rețeaua pentru a stoca acea electricitate, primind credit integral pentru ea mai târziu când o folosesc.

În statele cu programe de contorizare netă mai mici (sau deloc), însă, o parte sau întregul credit pentru acea energie de vârf se va pierde atunci când este trimisă în rețea. Prin instalarea sistemelor de urmărire solară, proprietarii pot instala mai puține panouri, pot produce mai puțină electricitate în orele de vârf (pierdând astfel mai puțină energie neutilizată), dar își extind orele în care produc electricitate.

Mai ales în statele fără contorizare netă, unde rețeaua electrică nu poate fi folosită ca o baterie virtuală, un sistem de urmărire solară cu stocare cu baterii solare poate permite stocarea mai multă energie cu un număr mai mic de panouri.

Modelele tale de consum energetic pot conta de asemenea. Dacă locuiești într-un climat cald, unde folosești mult mai multă electricitate pentru a-ți răci casa vara decât pentru a o încălzi iarna, poți profita mai bine de zilele lungi de vară prin creșterea producției de energie cu un sistem de urmărire solară. Contrariul poate fi adevărat pentru climatele mai reci: adăugarea unei treimi mai multe panouri la matricea ta adaugă o treime mai multă producție de energie pe parcursul întregului an, inclusiv iarna, când ai mai multă nevoie de ea.

Ca întotdeauna, cererea și oferta contează. Odată cu creșterea cererii de panouri solare și problemele legate de lanțul de aprovizionare, prețurile modulelor solare au început să crească în 2021, potențial făcând instalarea mai multor panouri mai puțin rentabilă decât adăugarea unui sistem de urmărire solară. „Curba de învățare” a fost, de asemenea, un factor important în industria solară; pe măsură ce industria sistemelor de urmărire solară crește, eficiența costurilor sale poate crește și prețurile pot scădea. Stimulente federale și de stat pentru energia solară pot schimba și ele ecuația.