Inseguitore solare
Un inseguitore solare è un dispositivo meccanico atto ad orientare favorevolmente rispetto ai raggi del sole un pannello fotovoltaico.
Lo scopo principale di un inseguitore è quello di massimizzare l'efficienza del dispositivo ospitato a bordo. Ciò dipende dal fatto che il silicio cristallino, il materiale più usato per la realizzazione delle celle fotovoltaiche che compongono i moduli, risulta molto sensibile al grado di incidenza con cui la luce ne colpisce la superficie. I moduli fotovoltaici quando montati a bordo di un inseguitore, vengono disposti geometricamente su un singolo pannello, che evita di montare un inseguitore per ogni singolo modulo.
Quindi possiamo dire in base alle loro caratteristiche costruttive, gli inseguitori solari vengono suddivisi in:
Gradi di libertà offerti;
Alimentazione fornita al meccanismo di orientamento;
Tipologia di comando elettronico.
Essi sono in grado di offrire al pannello una libertà di movimento mono o biassiale, cioè,
l'inseguimento solare può essere ad asse singolo, dove la rotazione avviene solo sull'asse orizzontale, o verticale, oppure a doppio asse, in cui la rotazione avviene contemporaneamente sia in verticale che in orizzontale, posizionando pertanto i pannelli in modo sempre frontale rispetto al Sole.
Inseguitore a un grado di libertà
Gli inseguitori a un grado di libertà si suddividono in:
Asse X: gli inseguitori di tilt (ovvero beccheggio) sono i più semplici da realizzare, e ruotano attorno all'asse est-ovest. Il pannello fotovoltaico viene sollevato o abbassato (in genere manualmente due volte l'anno) verso l'orizzonte in modo che l'angolo rispetto al suolo sia statisticamente ottimale in base alla stagione. All'atto pratico un inseguitore di tilt viene realizzato impiegando profili meccanici telescopici in modo da sollevare o abbassare il pannello fotovoltaico rispetto all'orizzonte. Concettualmente simili al ripiano sollevabile di un banco di scuola, questi inseguitori offrono un incremento di produzione inferiore al 10%, tanto da giustificare raramente un servomeccanismo.
Asse Y: gli inseguitori di rollio si prefiggono di seguire il sole lungo la volta celeste nel suo percorso quotidiano, a prescindere dalla stagione di utilizzo. In questo caso l’asse di rotazione è nord-sud, mentre l’altezza del sole rispetto all’orizzonte viene ignorata. Questi inseguitori sono particolarmente indicati per i paesi a bassa latitudine (Italia compresa, specialmente al sud), in cui il percorso del sole è mediamente più ampio durante l’anno. La rotazione richiesta a queste strutture è più ampia del tilt, spingendosi a volte fino a ±60°. Questi inseguitori fanno apparire ogni fila di moduli fotovoltaici come uno spiedino orientato verso l’equatore. Una caratteristica avanzata di questi inseguitori è detta backtracking, e risolve il problema degli ombreggiamenti che inevitabilmente le file di moduli fotovoltaici causano all’alba e al tramonto sollevandosi verso l’orizzonte. Questa tecnica prevede che i servomeccanismi orientino i moduli in base ai raggi solari solo nella fascia centrale della giornata, ma invertano il tracciato a ridosso di alba e tramonto. La posizione notturna di un campo fotovoltaico con backtracking è perfettamente orizzontale rispetto al suolo, e dopo l’alba l’orientamento ortogonale dei moduli rispetto ai raggi solari viene progressivamente ridotta mano a mano che le ombre lo permettono. Prima del tramonto viene eseguita un’analoga procedura al contrario, riportando il campo fotovoltaico in posizione orizzontale per il periodo notturno.
Inseguitori solari a due gradi di libertà
Gli inseguitori più sofisticati dispongono di due gradi di libertà, con cui si prefiggono di allineare perfettamente e in tempo reale l'ortogonale dei pannelli fotovoltaici con i raggi solari. Il modo più economico, ma non l'unico, per realizzarli è montare un inseguitore a bordo di un altro. Con questi inseguitori si registrano aumenti di produzione elettrica che raggiungono anche il 35%-40%, a fronte però di una maggior complessità costruttiva.
Ovviamente quelli con 2 gradi di libertà "inseguono" il sole sia durante il giorno che durante le stagioni.
Alimentazione e tipologia di comando
In base all'alimentazione necessaria al movimento degli inseguitori, possiamo suddividerli in attivi e passivi. Gli inseguitori attivi si distinguono a loro volta in base alla tipologia del comando elettronico che pilota il movimento in:
analogici, in cui il comando è generato sulla base delle informazioni di un sensore che individua la posizione del punto più luminoso nel cielo;
digitali, in cui il comando proviene da un microprocessore che, tramite sue tabelle memorizzate, conosce in ogni momento la posizione del sole nel cielo. Questa tipologia di pilotaggio garantisce una maggior produttività, soprattutto nelle giornate di bassa radiazione solare.
Rendimento
Il rendimento del pannello fotovoltaico fisso, varia da 0 (all'alba) gradualmente ad un picco, intorno a mezzogiorno, fino a ridiscendere a zero al tramonto, secondo una curva detta a campana.
Se l'impianto è invece dotato di inseguitore solare a 2 assi, chiamato anche girasole, già due ore dopo l'alba il pannello è in grado di raggiungere la potenza massima, che viene mantenuta fino a 2 ore prima del tramonto, discendendo poi rapidamente.
Le barre in colore blu nel grafico sottostante indicano l'energia in più che riusciamo a produrre grazie all'inseguimento solare.
Gli inseguitori solari ad 1 asse di rotazione consentono un rendimento superiore fino al 30% rispetto agli impianti fissi di pari potenza. Con gli inseguitori a 2 assi si può giungere fino al 45% di aumento.
La convenienza economica
L'adozione di un inseguitore solare comporta un maggior costo rispetto ad un impianto fisso, che possiamo indicare orientativamente nel 10-15% .
Per contro l'aumento di produzione, come sopra illustrato, può arrivare al 40-45% e pertanto, soprattutto grazie all'incentivo derivante dal Conto Energia, la convenienza economica c'è.
Potremo ad esempio decidere, a parità di energia erogata, di installare un impianto di potenza nominale inferiore all'equivalente impianto fisso.
Cos’è il conto energia?
Il "Conto Energia" è il decreto che stabilisce un incentivo per 20 anni per privati, imprese ed enti pubblici che installano un impianto solare fotovoltaico (cioè un impianto che genera elettricità dall'energia solare) connesso alla rete elettrica. L'incentivo è proporzionale all'energia elettrica prodotta.
Le tariffe incentivanti sono state fissate in base a tre categorie di impianti in base alla taglia:
- da 1 a 3 kWp (kilowatt di potenza);
- da 3 a 20 kWp;
- oltre 20 kWp; (non sono previsti limiti di potenza).
Il provvedimento consente di allineare l’Italia agli altri paesi europei all’avanguardia nel settore e di eliminare parte delle lungaggini burocratiche, che avevano appesantito il vecchio “Conto Energia”.
In sintesi tutta l'energia elettrica prodotta da Impianti Solari Fotovoltaici (misurata tramite un contatore che verrà installato a valle del sistema) verrà pagata per 20 anni con una tariffa molto interessante.
Vantaggi e svantaggi
Come ogni cosa ci sono lati negativi e lati positivi.
I lati negativi degli inseguitori solari si manifestano nei problemi meccanici a cui vanno inevitabilmente incontro con l'usura del tempo. A questo va sommata una manutenzione ordinaria del sistema e un consumo elettrico sostanziale che può compromettere sensibilmente il rendimento economico dell'intero sistema. Va però detto che normalmente i servomeccanismi degli inseguitori sono organismi poco sollecitati e che pertanto la loro manutenzione è normalmente molto poco costosa, inoltre la manutenzione ordinaria risulta essere inferiore a quella degli impianti fissi, per i quali è necessario provvedere alla pulitura annuale dei moduli per evitare la perdita di efficienza data dal depositarsi della polvere. La polvere infatti, genera perdita di efficienza solo quando la luce non è perpendicolare al modulo cosa che avviene negli impianti fissi ma non negli impianti mobili a due assi ampiamente usati nel nord Europa, gli inseguitori solari non hanno ad oggi trovato applicazione altrettanto diffusa in Italia, che essendo appena approdata al Conto energia, non ne ha ancora valutato appieno il vantaggio economico. La Spagna, che ha adottato il Conto energia da maggior tempo, oggi realizza la maggioranza degli impianti fotovoltaici a terra con inseguitori solari.
Inoltre si ricorda che, trattandosi di una tecnologia che comprende organi in movimento, si rende necessaria una pur minima manutenzione periodica al fine di assicurare costantemente la massima efficienza del sistema. Negli impianti fotovoltaici fissi, come noto, la manutenzione è invece praticamente inesistente.