W ostatnich latach farmy fotowoltaiczne stały się nieodłącznym elementem krajobrazu energetycznego, dostarczając czystą energię na szeroką skalę. Jednak nieustannie poszukuje się rozwiązań, które pozwalają maksymalizować ilość generowanej energii ze słońca. Jednym z takich rozwiązań są systemy śledzące słońce, znane również jako trackery. Ten artykuł omawia wszystkie aspekty ich zastosowania, sposobu działania, kluczowych korzyści, różnic pomiędzy typami oraz ryzyka i perspektywy rozwoju.
Czym są systemy śledzące słońce?
Systemy śledzące słońce (trackery) to zautomatyzowane mechanizmy montowane pod panelami fotowoltaicznymi, które podążają za ruchem słońca po niebie w ciągu dnia. Ich głównym zadaniem jest ustawienie modułów fotowoltaicznych pod optymalnym kątem, zapewniając maksymalne nasłonecznienie i, w rezultacie, maksymalną produkcję energii elektrycznej.
Jak działają trackery fotowoltaiczne?
Trackery są wyposażone w czujniki światła oraz systemy sterowania umożliwiające dynamiczną regulację położenia paneli względem słońca. Wyróżniamy dwa podstawowe typy systemów śledzących słońce, z których każdy charakteryzuje się specyficzną konstrukcją oraz zakresem ruchu:
- Trackery jednoosiowe – obracają panele w jednej płaszczyźnie, najczęściej podążając za ruchem słońca ze wschodu na zachód.
- Trackery dwuosiowe – pozwalają na obrót w dwóch płaszczyznach, dostosowując się zarówno do konta padania promieni słonecznych w płaszczyźnie poziomej, jak i pionowej.
Trackery jednoosiowe
Systemy jednoosiowe to najbardziej rozpowszechnione rozwiązanie na dużych farmach fotowoltaicznych. Główna oś ruchu pozwala na równomierne przemieszczanie paneli wraz z pozornym ruchem słońca przez cały dzień. Ich zaletą jest prostsza konstrukcja oraz większa niezawodność w porównaniu z bardziej zaawansowanymi trackerami dwuośowymi.
Trackery dwuosiowe
Są to systemy pozwalające śledzić słońce zarówno w zakresie wschód-zachód, jak i góra-dół (kąt elewacji). Pozwala to na jeszcze efektywniejsze wykorzystanie dostępnego promieniowania, szczególnie w okresach, gdy słońce znajduje się nisko nad horyzontem, co znacząco zwiększa wydajność farmy.
Wzrost wydajności – jak wiele zyskuje farma dzięki trackerom?
Zastosowanie systemów śledzących słońce pozwala na znaczące zwiększenie uzysków energii elektrycznej z instalacji PV. Liczne analizy i raporty branżowe wykazują, że profesjonalnie zaprojektowana i wdrożona instalacja z trackerami jest w stanie wyprodukować nawet o 25% więcej energii elektrycznej w porównaniu do instalacji ze stałym kątem nachylenia paneli. Ostateczny wzrost wydajności zależy od:
- geograficznego położenia farmy (długość i intensywność nasłonecznienia w ciągu roku),
- wybranego typu trackerów (jednoosiowe vs. dwuosiowe),
- lokalnych warunków atmosferycznych,
- prawidłowości wykonania montażu oraz kalibracji systemu.
Zalety wprowadzenia trackerów na farmach fotowoltaicznych
Trackery fotowoltaiczne niosą ze sobą szereg korzyści, które sprawiają, że są atrakcyjną opcją dla inwestorów i operatorów farm słonecznych. Oto najważniejsze z nich:
- Maksymalizacja produkcji energii – lepsze wykorzystanie potencjału nasłonecznienia, szczególnie poza godzinami południowymi i w miesiącach o niższym kacie padania promieni słonecznych.
- Lepszy współczynnik autokonsumpcji – podążanie za słońcem umożliwia bardziej równomierne rozłożenie produkcji energii w ciągu dnia.
- Efektywność w inwestycji – zwiększona ilość uzyskanej energii może skrócić czas zwrotu z inwestycji pomimo wyższych kosztów początkowych.
Ryzyka i wyzwania związane z trackerami
Mimo oczywistych zalet, inwestycja w systemy śledzące niesie również pewne ryzyka i wymaga szczególnej dbałości na etapie projektowania, eksploatacji oraz serwisowania. Kluczowe ograniczenia to:
- Wyższe koszty inwestycyjne i serwisowe – skomplikowana mechanika oraz konieczność regularnej obsługi technicznej podnoszą koszty w porównaniu z tradycyjnymi, statycznymi instalacjami PV.
- Większa awaryjność – więcej elementów ruchomych zwiększa ryzyko awarii mechanicznych lub elektronicznych, szczególnie w trudnych warunkach pogodowych.
- Wymagania terenowe – systemy śledzące wymagają odpowiednio dużej przestrzeni i równych terenów, przez co nie każda działka nada się do montażu trackerów.
Serwis i eksploatacja
Obecność elementów ruchomych i elektroniki wymusza regularną kontrolę oraz konserwację. Niewykonanie określonych czynności może skutkować czasowymi przestojami i stratami produkcyjnymi. Operatorzy farm wdrażają więc procedury przeglądów okresowych, monitorowania i wymiany zużytych komponentów.
Porównanie trackerów i systemów statycznych
Poniższa tabela obrazuje kluczowe różnice pomiędzy standardowymi instalacjami PV a systemami wyposażonymi w trackery:
| Czynnik | System statyczny | System z trackerem |
|---|---|---|
| Poziom produkcji energii | Standardowy, zgodny z orientacją paneli | O 15–25% wyższy (uzależniony od technologii trackera) |
| Koszt inwestycji | Niższy | Wyższy |
| Koszty serwisu | Niskie | Wyższe (ze względu na mechanikę) |
| Wymagania co do terenu | Niewielkie | Wymagana większa powierzchnia i wypoziomowany grunt |
| Awarie | Bardzo rzadkie | Możliwość usterek mechanicznych/elektronicznych |
Kiedy warto zastosować trackery?
Decyzja o wdrożeniu trackerów musi opierać się na analizie wielu czynników. Do kluczowych przesłanek należą:
- Lokalizacja farmy w regionie o wysokim indeksie nasłonecznienia,
- Możliwość optymalnego rozmieszczenia paneli bez ryzyka zacienienia,
- Dostępność serwisu i środków na konserwację,
- Potrzeba zwiększenia produkcji energii bez rozbudowy areału.
Analiza ekonomiczna
Choć systemy śledzące słońce wiążą się z wyższymi nakładami inwestycyjnymi, ich wdrożenie może znacznie skrócić okres zwrotu inwestycji poprzez zwiększony wolumen generowanej energii. Dlatego coraz częściej spotyka się je na dużych farmach przedsiębiorstw energetycznych lub w miejscach o ograniczonym dostępie do gruntu, gdzie liczy się maksymalna wydajność z każdego kilowata mocy zainstalowanej.
Perspektywy rozwoju systemów śledzących w fotowoltaice
Dzięki rosnącej popularności energii słonecznej, a także postępowi w automatyce i materiałoznawstwie, trackery staną się coraz bardziej ekonomiczne i niezawodne. Oczekuje się, że innowacje w zakresie czujników pogodowych, samoobsługowych układów diagnostycznych i lekkich materiałów konstrukcyjnych zwiększą ich wydajność i obniżą koszty utrzymania.
Jak systemy śledzące słońce zwiększają wydajność farm fotowoltaicznych o 25%?
Systemy śledzące słońce (trackery) wyznaczają nową jakość w branży PV, pozwalając farmom fotowoltaicznym uzyskać nawet 25% więcej energii w porównaniu do klasycznych systemów statycznych. Dzięki dynamicznemu ustawianiu paneli względem padania promieni słonecznych przez cały dzień oraz przez cały rok, trackery maksymalizują ilość wychwytywanych fotonów. Opłacalność inwestycji rośnie zwłaszcza w miejscach o wysokiej insolacji, gdzie każdy dodatkowy procent uzysku przechodzi na realne zyski dla operatora farmy. Pomimo wyższych kosztów początkowych i eksploatacyjnych, przewaga technologiczna oraz rosnące możliwości serwisu sprawiają, że trackery coraz częściej stają się integralną częścią nowoczesnych wielkoskalowych instalacji PV.