Как работает солнечный трекер?

Как работает солнечный трекер? Типы, стоимость и прирост выработки энергии

Солнечный трекер — это моторизованная система крепления, которая поворачивает солнечные панели для слежения за Солнцем по мере его перемещения по небосводу. Вместо того чтобы оставаться неподвижными под фиксированным углом, панели постоянно корректируют своё положение, сохраняя прямое направление на Солнце от утра до вечера.

Результат: на 25–30 % больше электроэнергии с того же количества панелей по сравнению с установкой с фиксированным наклоном.

В этом руководстве подробно объясняется принцип работы солнечных трекеров, различия между однократными и двухосевыми системами, реальный прирост выработки энергии, затраты и рекомендации по выбору подходящего типа трекера для вашего проекта.

Принцип работы солнечного трекера: базовый механизм

Каждый солнечный трекер состоит из трёх основных взаимодействующих элементов:

1. Датчики Фотоэлектрические датчики в режиме реального времени измеряют интенсивность солнечного света под несколькими углами. Как только датчик фиксирует смещение Солнца, он отправляет сигнал контроллеру.

2. Контроллер Контроллер обрабатывает данные датчиков (или использует заранее запрограммированный астрономический алгоритм, основанный на координатах GPS и времени), чтобы рассчитать оптимальный угол наклона панелей. Современные системы используют оба метода совместно: алгоритм задаёт базовое положение, а датчики осуществляют его точную корректировку.

3. Исполнительные устройства и приводные двигатели Линейные или поворотные исполнительные устройства физически перемещают несущую конструкцию. Одноосевой трекер использует один двигатель; двухосевой — два. Двигатели, как правило, маломощные (несколько сотен ватт на целый ряд панелей), поэтому энергия, затрачиваемая на слежение, составляет лишь незначительную долю от дополнительной выработанной энергии.

Весь цикл — измерение, расчёт, перемещение — повторяется непрерывно в течение дня, обеспечивая положение панелей с отклонением всего в несколько градусов от перпендикуляра к солнечным лучам в любое время.

Одноосевые и двухосевые трекеры: в чём разница?

Одноосевые солнечные трекеры (HSAT)

Наиболее широко применяемый тип трекеров в мире. Монтажная конструкция вращается вокруг одной горизонтальной оси, ориентированной с севера на юг, что позволяет панелям перемещаться от востока к западу в течение дня.

Почему большинство крупных солнечных электростанций выбирают однокосые системы слежения:

• Увеличение выработки энергии на 15–25 % по сравнению с неподвижными системами является существенным и предсказуемым
• Более простая механика означает более низкие затраты на техническое обслуживание
• Ряды могут быть размещены с оптимальным интервалом, что минимизирует воздействие на земельные ресурсы
• Доказанная надёжность в масштабах гигаватт — технология, признанная банками и инвесторами для финансирования проектов

Стандартный ряд однокосого трекера обычно охватывает 60–80 панелей на одном валу крутящего момента и приводится в движение одним мотор-редуктором. Положение хранения (панели лежат горизонтально) защищает систему при сильных ветрах.

Двуосечные следопыты

Двухосевые трекеры добавляют вторую ось вращения, позволяя панелям также наклоняться с севера на юг для компенсации сезонных изменений высоты солнца над горизонтом. Это обеспечивает почти идеальное совмещение панелей с положением солнца в любое время суток.

Когда двухосевые трекеры оправданы:

• Системы концентрированной фотогальваники (CPV), требующие точного совмещения
• Объекты, расположенные выше 50° северной широты, где сезонные изменения угла положения солнца особенно выражены
• Меньшие установки, где максимальная выработка энергии с панели оправдывает более высокую стоимость

Для большинства проектов фотоэлектрических электростанций промышленного масштаба дополнительный энергетический выигрыш от двухосевых систем по сравнению с одноосевыми (обычно на 5–10 процентных пунктов) не оправдывает значительно более высокую стоимость и сложность технического обслуживания. По этой причине одноосевые системы доминируют в крупномасштабных проектах.

Реальный энергетический выигрыш: чего можно ожидать

Энергетический выигрыш в значительной степени зависит от географического положения — в частности, от того, насколько угол положения солнца изменяется в течение дня и года в вашем регионе.

Примечание: Фактический прирост зависит от местного климата, расстояния между рядами и условий затенения.

Наибольший прирост наблюдается в условиях ясного неба и высокой солнечной инсоляции при значительных сезонных изменениях угла падения солнечных лучей — на юго-западе США, в Южной Европе, на Ближнем Востоке, в Чили и Австралии.

Стоимость солнечного трекера: что определяет цену

Стоимость солнечного трекера обычно указывается как дополнительная стоимость по сравнению с системой фиксированного наклона и измеряется в долларах США за ватт ($/Вт) установленной мощности.

Типичный диапазон дополнительной стоимости:

• Одноосевой трекер: $0,3–$0,5/Вт по сравнению с системой фиксированного наклона
• Двухосевой трекер: $0,4–$0,7/Вт по сравнению с системой фиксированного наклона

Для крупномасштабного проекта мощностью 10 МВт применение одноосевого трекера может увеличить стоимость монтажа на $600 000–$1 200 000. При приросте выработки энергии на 20–25 % дополнительная выручка от генерации электроэнергии, как правило, покрывает эту премию в течение 2–4 лет в зависимости от местных тарифов на электроэнергию.

Ключевые факторы стоимости:

• Цены на сталь и алюминий (вал крутящего момента и сваи составляют наибольшую статью материальных затрат)
• Рельеф участка — установка на ровных участках значительно дешевле
• Тип фундамента — забивные сваи по сравнению с бетонными фундаментами
• Сложность системы управления
• Ставки заработной платы местных рабочих

Целесообразно ли использовать солнечный трекер для вашего проекта?

Солнечные трекеры наиболее оправданы, когда:

• Мощность проекта составляет 1 МВт или более (фиксированные затраты лучше распределяются в масштабе)
• Участок расположен на широте от 25° до 50° при хорошей инсоляции
• Стоимость земли высока (трекеры обеспечивают большую выработку энергии на единицу площади по сравнению с добавлением дополнительных неподвижных панелей)
• Цена покупки электроэнергии высока (каждый дополнительный кВт·ч, выработанный системой, имеет высокую ценность)
• Рельеф участка ровный или слегка наклонный

Фиксированный наклон может быть предпочтительнее, когда:

• Проект небольшой (жилой, коммерческий на крышах)
• На участке имеется значительное затенение или неровный рельеф
• Бюджет ограничен, и приоритетом является короткий срок окупаемости
• Высокоскоростная ветровая нагрузка значительно увеличивает требования к конструкции солнечных трекеров

Система однокосых солнечных трекеров Super Solar

Компания Super Solar производит однокосые солнечные трекеры, предназначенные для проектов крупномасштабной и коммерческой наземной установки. Ключевые технические характеристики:

• Ветроустойчивость: До 55 м/с (режим хранения)
• Адаптивность к уклону: Уклон местности до 15°
• Совместимость с панелями: Все распространённые размеры панелей мощностью до 700 Вт и выше
• Привод: Один двигатель на ряд, малообслуживаемый редуктор
• Контроль: Астрономический алгоритм + укладка по сигналу анемометра
• Срок службы: более 25 лет, соответствует сроку службы солнечных модулей

→ Ознакомьтесь со спецификациями однокосых солнечных трекеров и запросите коммерческое предложение

Часто задаваемые вопросы

На сколько процентов солнечные трекеры увеличивают выработку энергии?

Однокосые трекеры обычно повышают выработку энергии на 15–25 % по сравнению с системами с фиксированным наклоном. Двухосевые трекеры могут повысить выработку на 25–35 %. Фактический прирост зависит от географического положения и местных климатических условий.

Требуют ли солнечные трекеры значительного объёма технического обслуживания?

Одноосевые трекеры имеют относительно низкие требования к техническому обслуживанию — ежегодный осмотр двигателей, редукторов и систем управления, а также проверка анемометра и датчиков. Подвижные части рассчитаны на срок службы 25 лет при соблюдении стандартного графика смазки.

В чём разница между трекером и системой с фиксированным наклоном?

Система с фиксированным наклоном удерживает панели под одним постоянным углом, оптимизированным для среднего годового положения солнца. Трекер же непрерывно корректирует угол наклона панелей в реальном времени, отслеживая фактическое положение солнца, что позволяет значительно увеличить выработку энергии.

Подходят ли солнечные трекеры для установки на крышах?

Солнечные трекеры обычно не используются на крышах. Для их монтажа требуется наземная установка с достаточным зазором для поворота панелей, а возникающие при этом структурные нагрузки несовместимы с большинством кровельных конструкций. В основном они применяются в наземных проектах коммунального и коммерческого назначения.

Как ветер влияет на работу солнечных трекеров?

Следящие устройства оснащены функцией фиксации, которая автоматически укладывает панели в горизонтальное положение (или под небольшим углом) при превышении скорости ветра заданного порогового значения, обычно 12–15 м/с. Это защищает панели и конструкцию от повреждений, вызванных ветром. Положения фиксации активируются анемометрами, интегрированными в систему управления.

Super Solar — производитель солнечных крепёжных конструкций и систем слежения, базирующийся в Сямэне, Китай. Для получения технических характеристик, расчёта стоимости проектов или запроса образцов обратитесь в нашу инженерную команду.