Como o rastreamento de eixo único pode melhorar a eficiência de geração de energia de usinas de energia solar
Obter melhor colheita de energia e maximizar o retorno sobre o investimento são os principais objetivos para proprietários e desenvolvedores de usinas solares em escala de serviço público.
Hoje, o foco está mudando para rastreadores solares - estruturas motorizadas que orientam os painéis fotovoltaicos em direção ao sol para coletar mais luz solar direta ao longo do dia - como um meio confiável de atingir esses objetivos. De acordo com um relatório de pesquisa recente da empresa de analistas IHS, os rastreadores de eixo único serão o tipo preferido de equilíbrio de sistema de estrutura montada no solo para módulos fotovoltaicos nos EUA este ano. Na verdade, os rastreadores de eixo único aumentam a produção da planta em até 25% em comparação com as instalações de inclinação fixa.
A produção de energia de uma planta solar equipada com rastreadores de eixo único pode ser otimizada ainda mais pela implementação de um processo de rastreamento eficiente. Os cálculos básicos de rendimento consideram um terreno perfeitamente plano. No entanto, nenhum campo é totalmente plano. Declives e irregularidades do terreno geram perdas de produção que devem ser corretamente previstas. O especialista em rastreamento solar levou em consideração essas variações no terreno e desenvolveu o SMARTracking, um processo inteligente de rastreamento em duas etapas patenteado para lidar com o impacto de campos não planos e gerar até 5% de rendimento adicional anualmente, em comparação com outras soluções básicas. Vamos dar uma olhada em como isso funciona.
Passo 1: Compensando irregularidades do terreno durante a fase de estudo de projeto
A primeira etapa deste processo consiste na otimização tridimensional do layout da planta na fase de estudo de projeto do projeto. Antes de realizar um estudo 3D da planta, um layout de planta 2D é criado e otimizado de acordo com a forma das bordas do local da planta.
A otimização 3D começa com uma análise topográfica detalhada do terreno. Permite determinar a altura perfeita de cada pilha do rastreador para alisar ao máximo a superfície dos módulos solares da planta e reduzir a necessidade de nivelamento. Consequentemente, o sombreamento mútuo entre as tabelas é reduzido, reduzindo assim os períodos de retrocesso e otimizando o rendimento de energia. Além disso, também evita o corte de estacas no local.
Imagem 1: otimização de estacas e alisamento de superfície
Este estudo resulta na criação de uma cartilha de estacas, documento no qual é registrado o posicionamento tridimensional de cada pilha rastreadora na planta.
Imagem 2: exemplo de layout 3D com vários rastreadores solares
Etapa 2: Implementação de rastreamento individual durante a fase de construção
Uma vez que as estacas são cravadas no início da fase de construção, seu real posicionamento in loco é coletado e registrado em um documento, denominado as-built survey. O programa de rastreamento individual é então desenvolvido e implementado com base nos valores registrados. Este programa corresponde a uma rotina personalizada dentro de cada unidade de controle do motor que inclui uma estratégia de retrocesso (painel sobre painel para evitar cortinas).
O algoritmo de rastreamento, implementado no PLC centralizado, calcula o ângulo otimizado em tempo real e para cada motor. Este ângulo é determinado de acordo com a localização exata das mesas de um determinado rastreador e seus vizinhos.
Imagem 3. Exemplo da cinemática individual de dois rastreadores.
(os círculos laranja indicam a mesa crítica que define o ângulo de rastreamento do rastreador)
Cada rastreador solar possui a posição mais adequada a qualquer momento do dia e seu controle é individualizado, o que maximiza a irradiação recebida e melhora a produção de energia em comparação a uma abordagem de retrocesso global.
Além do mais, o levantamento executado é a base para uma análise de lacunas entre o livreto de estacas inicial e o posicionamento real das estacas no local. Este estudo visa detectar qualquer inadimplência que possa resultar em uma impossibilidade de montagem, evitando assim potenciais perdas de tempo.
O SMARTracking é o resultado desse processo de duas etapas, cada uma levando a ganhos específicos de energia. As duas etapas são independentes uma da outra.
Estudo de caso: SMARTracking em um projeto de usina fotovoltaica de 6,7 MWp na França: um ganho de produção adicional de 5%
Vamos agora colocar números reais em termos de produção e ganhos de receita neste processo patenteado de rastreamento de duas etapas, olhando para um projeto de usina fotovoltaica de 6,7 MWp situado no sudoeste da França.
A tabela abaixo resume os dados do projeto.
| Localização do site | Sudoeste da França |
| Capacidade da planta | 6,7 MWp |
| Número de rastreadores solares de eixo único Exotrack HZ | 48 |
| Rendimento anual de energia | 8750 MWh / ano |
| Tipo de módulos fotovoltaicos | 72c monocristalino 315 Wp |
A tabela abaixo indica os dados relacionados à topografia do local.
| Encostas locais | South Slope | Encosta Leste | Declive Norte / Leste | Declive Sul / Leste |
| Mínimo | -4,02% | -6,45% | -4,39% | -4,75% |
| Máximo | 4,58% | 7,51% | 5,78% | 6,46% |
| Média | 1,21% | 1,34% | 1,15% | 1,28% |
Ao implementar o processo SMARTracking nesta planta fotovoltaica equipada com rastreadores de eixo único Exotrack HZ, um aumento adicional de rendimento de 5% foi alcançado anualmente. Isso resulta em um aumento de receita de $ 880.000 em 20 anos, com base em um PPA de 100 $ / MWh. Os resultados abaixo foram validados por uma empresa de consultoria técnica independente, a kiloWattsol.
| Ganhos de produção com SMARTracking | Ganhos de irradiação | Ganhos de produção |
| Etapa 1. Otimização do Layout da Planta 3D | 1,8% | 2,1% (185 MWh / ano) |
| Etapa 2. Rastreamento individual | 2,5% | 2,9% (255 MWh / ano) |
| SMARTracking (etapa 1 e etapa 2) | 4,3% | 5% (440 MWh / ano) |
| Ganhos de receita com SMARTracking | PPA exemplo 1 | PPA exemplo 2 | ||
| PPA | 100 $ / MWh | 80 € / MWh | 62 $ / MWh | 50 € / MWh |
| Aumento de receita anual graças ao SMARTracking | $ 44.000 | 35 000 € | $ 27.125 | 21 875 € |
| Aumento da receita gerado pelo SMARTracking em 20 anos | $ 880.000 | 700 000 € | $ 542.000 | 437 000 € |
