Fotowoltaika na trackerach, czyli system podążania za słońcem

Czym są trackery solarne?

Tracker solarny (nazywany też systemem nadążnym lub systemem nadążania za słońcem) to konstrukcja, która pozwala instalacji fotowoltaicznej śledzić ruch słońca i ustawiać się do niego w idealnym położeniu.

Po co w ogóle korzystać z tego rozwiązania? Dla możliwie największych uzysków energii, panele fotowoltaiczne powinny być ustawione idealnie prostopadle do źródła promieniowania słonecznego, pod odpowiednim kątem.

W przypadku statycznych konstrukcji montażowych, utrzymanie optymalnego ułożenia, ze względu na zmiany pory dnia i roku, nie jest to możliwe. Z pomocą przychodzi jednak tracker solarny.

Jak jest zrobiony tracker solarny? Jak działa?

To, jak konkretnie zrobiony jest tracker solarny zależy od jego typu. Wszystkie one składają się jednak z podstawy, stelaża do podtrzymywania modułów fotowoltaicznych, siłowników odpowiadających za ruch stelaża oraz elektroniki sterującej.

Jak to możliwe, że fotowoltaika na trackerach faktycznie podąża za słońcem? Wszystko dzięki specjalnym sterownikom, które korzystając z czujników oświetlenia bądź GPS, wyznacza optymalne w danym momencie ułożenie systemu fotowoltaicznego względem Słońca i przemieszczają konstrukcję zgodnie z nim. Systemy nadążne zwykle napędzane są przez silniki elektryczne, silniki krokowe bądź serwomechanizmy. Energia potrzebna do przesunięcia konstrukcji często pochodzi zaś nie skądinąd jak z paneli fotowoltaicznych obsługiwanych przez system. W zależności od zastosowanych rozwiązań, trackery solarne na potrzeby poruszania konstrukcją mogą pochłonąć do ok. 10% rocznego uzysku z instalacji.

Choć instalacje fotowoltaiczne na trackerach są stosunkowo mało rozpowszechnione w Polsce, na rynku bez większego problemu można znaleźć różne warianty i wielkości trackerów solarnych – zarówno dla małych instalacji (od 2-4 paneli), jak i do bardziej rozbudowanych (od ok. 10 do nawet 15 paneli fotowoltaicznych).

Typy trackerów solarnych

Istnieje kilka typów systemów nadążania za słońcem. Biorąc pod uwagę umiejscowienie systemu, wyróżnia się:

• pływające trackery solarne,
• naziemne trackery solarne.

Te drugie są najbardziej rozpowszechnione zarówno w Polsce, jak i na świecie.

Ze względu na liczbę obsługiwanych płaszczyzn ruchu, systemy nadążania za słońcem dzieli się natomiast na:

• trackery dwuosiowe,
• trackery jednoosiowe.

Tracker dwuosiowy (obrotowy) a tracker jednoosiowy

Naziemne trackery solarne, poruszające się w jednej lub dwóch płaszczyznach to najpopularniejsze rozwiązanie. Co warto na ich temat wiedzieć?

Jak działa tracker dwuosiowy – zalety i wady

Tracker dwuosiowy (dual axis solar tracker) to konstrukcja, która pozwala na poruszanie paneli fotowoltaicznych w dwóch osiach: poziomej i pionowej. Innymi słowy, w zależności od potrzeb ustawia on moduły w kierunku północ-południe praz wschód-zachód. Duży zakres ruchu sprawia, że tracker dwuosiowy może zwiększyć produkcję energii nawet o 40%, w stosunku do tradycyjnej, statycznej konstrukcji – tak wynika z analiz ekspertów z Politechniki Białostockiej.

Tracker solarny dwuosiowy ma szereg zalet:

• Pozwalają zmaksymalizować produkcję nie tylko w ciągu dnia, jednak również pory roku.
• Oznaczają znacznie większą ilość z prądu z tej samej mocy instalacji fotowoltaicznej.
• Pozwalają na zmniejszenie powierzchni zajmowanej przez PV.

Nie są jednak pozbawione wad, wśród których przede wszystkim należy wskazać wysoki koszt konstrukcji oraz skomplikowany układ (wpływający na awaryjność).

Tracker jednoosiowy

Tracker jednoosiowy (single axis solar tracker) – jak sama nazwa wskazuje, w tym przypadku instalacja przesuwa się w tylko w jednej osi – pionowej (wschód-zachód) lub poziomej (północ-południe).

W naszej szerokości geograficznej, dobrze mogą się sprawdzić konstrukcje poruszające się ze wschodu na zachód. Uzyski z solarnych trackerów jednoosiowych są nawet o ok. 20-30% większe niż w dla fotowoltaiki stacjonarnej.

Wśród plusów tego rozwiązania można wskazać m.in.:

• Większy uzysk z tej samej mocy instalacji – według eksperymentów przeprowadzanych przez m.in. przez naukowców z Florida Atlantic University oraz organizację Florida Solar Center, korzystanie z trackerów solarnych zwiększa uzysk energii z fotowoltaiki o średnio 30%. Oczywiście wiele zależy od pory roku, lokalnego klimatu i szerokości geograficznej, które to wpływają na poziom nasłonecznienia.
• Mniejszą awaryjność i dłuższą żywotność (ze względu na mniej skomplikowaną konstrukcję).
• Trackery jednoosiowe są tańsze niż trackery dwuosiowe (także dzięki prostej budowie).
• Zapewniają dostęp do energii słonecznej przez większą ilość dnia – co przekłada się nie tylko na większą produkcję, ale też wyższą autokonsumpcję wytworzonej energii.

Główna wada trackerów jednoosiowych to mniejsze możliwości, w porównaniu do wariantu dwuosiowego.

Jakie inne korzyści z instalacji na trackerach?

Oprócz wspomnianych wyżej zalet, fotowoltaika na trackerach jako taka zapewnia kilka innych korzyści.

Mniejsze ryzyko zabrudzenia – panele fotowoltaiczne na trackerach, dzięki regularnym zmianom pozycji są mniej podatne na zanieczyszczenia, takie jak np. kurz czy śnieg. Łatwiej też się czyszczą. To sprawia, że możemy zmniejszyć ewentualne koszty związane z myciem paneli fotowoltaicznych czy odśnieżaniem paneli fotowoltaicznych. Co więcej, tracker może zminimalizować uszkodzenia podczas gradobicia (wystarczy ustawić moduły pionowo), a także zminimalizować ryzyko podczas wichur (tracker może sam automatycznie ustawić się pionowo by zmniejszyć opory).

Fotowoltaika na trackerach to również wygodniejszy dostęp do paneli – w razie np. konieczności przeprowadzenia naprawy czy konserwacji. Instalację fotowoltaiczną z trackerem łatwo można ustawić w wygodnym położeniu, co jest dużym ułatwieniem szczególnie w przypadku awarii paneli wewnątrz instalacji.

Warto też zauważyć, że dzięki maksymalizacji produkcji w ciągu dnia i całego roku, fotowoltaika na trackerach pozwala zwiększyć ilość energii, bez konieczności zwiększania mocy systemu. Może to mieć spore znaczenie tam, gdzie występuje problem z dostępnością mocy przyłączeniowej (czyli właściwie w całej Polsce – w przypadku systemów o mocy powyżej 50 kW).

Śledzenie słońca zapewnia również dłuższy dostęp do czystego prądu w ciągu dnia, co może przełożyć się na zwiększenie autokonsumpcji, a tym samym wyższą opłacalność fotowoltaiki w net-billingu.

Odnosząc się do powyższych za i przeciw, można by rzec, że fotowoltaika na trackerach posiada jedną bardzo dużą zaletę – większą wydajność, oraz jedną bardzo dużą wadę – wysokie koszty. Czy zatem system nadążny się opłaca? Jak kształtuje się cena fotowoltaiki na trackerach?

Ile kosztuje instalacja fotowoltaiczna na trackerach?

Przejdźmy teraz do kwestii kosztów i opłacalności systemów nadążnych. Ceny trackerów solarnych, podobnie jak ma to miejsce w przypadku innych urządzeń fotowoltaicznych, mogą się różnić, w zależności od:

• producenta,
• wielkości – im większy i bardziej rozbudowany tracker (taki, który będzie w stanie unieść więcej paneli jednocześnie), tym wyższe koszty,
• zastosowanej technologii – systemy nadążne mogą też różnić się pod względem m.in. napędu (i związanego z nim zużyciem energii), systemu sterowania czy też możliwości zmiany położenia (względem jednej lub dwóch osi).

W efekcie, szacunkowe ceny trackerów solarnych do fotowoltaiki mogą wyglądać następująco:

Przykładowy tracker solarny – cena

Powyższe stawki dotyczą samej konstrukcji – bez usługi montażu. Kompleksowa usługa, uwzględniająca montaż (m.in. wykonanie zbrojonego fundamentu, instalacja modułów etc.) będzie znacznie wyższa.

Cena trackera fotowoltaicznego (w ramach kompleksowej usługi) wynosi ok. 75.000 zł za instalację o mocy nominalnej 5,55 kW. Rocznie dostarczy jednak ok. 8.000 – 9.000 kWh energii.

Kiedy fotowoltaika na trackerach ma sens?

Choć na pierwszy rzut oka może wydawać się, że system nadążny w fotowoltaice, ze względu na wysoki koszt, jest mało opłacalny, wcale nie musi tak być.

Ostatecznie, fotowoltaika na trackerach jest dość często wykorzystywana na farmach fotowoltaicznych, czyli tam, gdzie szybki zwrot inwestycji jest jak najbardziej pożądany. Dlaczego zatem nie miałby się sprawdzić w przypadku fotowoltaiki dla domu czy fotowoltaiki dla biznesu?

Warto pamiętać, że fotowoltaika na trackerach, o odpowiedniej porze roku i w optymalnych warunkach klimatycznych może osiągać więcej niż 30% dodatkowego uzysku, z tej samej powierzchni paneli. To może być ogromnym plusem tam, gdzie konieczne byłaby np. zwiększenie mocy przyłączeniowej.

Trzeba też na uwadze, że tracker solarny może otworzyć nowe możliwości prosumentom rozliczającym się w net-billingu. Dzięki nim inwestor przez większą ilość dnia ma dostęp do wyprodukowanej przez siebie energii, co może znacząco zwiększyć autokonsumpcję i przełożyć się na szybszy zwrot z inwestycji. Co więcej, dzięki trackerom instalacja może dostarczać energię w godzinach, gdy pozostałe systemy PV już nie pracują (lub pracują w minimalnym stopniu). To z kolei będzie przekładało się na wyższe zyski ze sprzedaży prądu, gdy w net-billingu zostanie zastosowane rozliczanie godzinowe (czyli od lipca 2024 roku).

Tracker solarny może być zatem bardzo opłacalnym rozwiązaniem. Wszystko zależy jednak od indywidualnych potrzeb inwestora, a także konfiguracji samego systemu.