In che modo il monitoraggio su un asse può migliorare l'efficienza della generazione di energia delle centrali solari
Ottenere una migliore raccolta di energia e massimizzare il ritorno sull'investimento sono gli obiettivi principali per i proprietari e gli sviluppatori di impianti solari su scala industriale.
Oggi, l'attenzione si sta spostando sugli inseguitori solari - strutture motorizzate che orientano i pannelli fotovoltaici verso il sole per raccogliere più luce solare diretta durante il giorno - come mezzo affidabile per raggiungere questi obiettivi. Secondo un recente rapporto di ricerca della società di analisi IHS, quest'anno gli inseguitori monoasse saranno il tipo di bilanciamento preferito della struttura a terra del sistema per i moduli fotovoltaici negli Stati Uniti. Infatti, gli inseguitori monoasse aumentano la produzione dell'impianto fino al 25% rispetto alle installazioni a inclinazione fissa.
La resa energetica di un impianto solare dotato di inseguitori monoasse può essere ulteriormente ottimizzata implementando un efficiente processo di inseguimento. I calcoli di resa di base considerano un terreno perfettamente pianeggiante. Tuttavia, nessun campo è completamente piatto. Pendenze e irregolarità del terreno generano perdite di produzione che dovrebbero essere correttamente previste. L'esperto di inseguimento solare ha preso in considerazione queste variazioni del terreno e ha sviluppato SMARTracking, un processo di tracciamento intelligente brevettato in due fasi per affrontare l'impatto dei campi non pianeggianti e generare fino al 5% di rendimento aggiuntivo all'anno, rispetto ad altre soluzioni di base. Diamo un'occhiata a come funziona.
Fase 1: compensazione delle irregolarità del terreno durante la fase di studio del progetto
La prima fase di questo processo consiste nell'ottimizzazione tridimensionale del layout dell'impianto in fase di studio progettuale del progetto. Prima di eseguire uno studio 3D dell'impianto, viene creato e ottimizzato un layout dell'impianto 2D in base alla forma dei bordi del sito dell'impianto.
L'ottimizzazione 3D inizia con un'analisi topografica dettagliata del terreno. Permette di determinare l'altezza perfetta di ogni palo dell'inseguitore in modo da levigare il più possibile la superficie dei moduli solari sull'impianto e ridurre la necessità di livellamento. Di conseguenza, l'ombreggiatura reciproca tra i tavoli viene ridotta, riducendo i periodi di backtracking e ottimizzando il rendimento energetico. Inoltre, evita anche il taglio delle pile in loco.
Immagine 1: ottimizzazione dei pali e levigatura della superficie
Questo studio si traduce nella creazione di un libretto di pile, un documento in cui viene registrato il posizionamento tridimensionale di ciascuna pila tracker sulla pianta.
Immagine 2: esempio di layout 3D con diversi inseguitori solari
Passaggio 2: implementazione del monitoraggio individuale durante la fase di costruzione
Una volta che i pali sono stati piantati all'inizio della fase di costruzione, il loro reale posizionamento in loco viene raccolto e registrato in un documento, chiamato rilievo as-built. Il programma di monitoraggio individuale viene quindi sviluppato e implementato sulla base dei valori registrati. Questo programma corrisponde a una routine personalizzata all'interno di ciascuna unità di controllo del motore che include una strategia di backtracking (pannello su pannello per evitare l'ombra).
L'algoritmo di tracking, implementato nel PLC centralizzato, calcola l'angolo ottimizzato in tempo reale e per ogni singolo motore. Questo angolo è determinato in base alla posizione esatta delle tabelle di un particolare tracker e dei suoi vicini.
Immagine 3. Esempio di cinematica individuale di due tracker.
(i cerchi arancioni indicano la tabella critica che definisce l'angolo di tracciamento del tracker)
Ogni inseguitore solare ha la posizione più adatta in qualsiasi momento della giornata e il suo controllo è personalizzato, il che massimizza l'irraggiamento ricevuto e migliora la produzione di energia rispetto a un approccio di backtracking globale.
Inoltre, il rilievo as-built è la base per un'analisi del gap tra il libretto iniziale delle pile e il reale posizionamento in loco delle pile. Questo studio mira a rilevare qualsiasi inadempienza che potrebbe comportare una crescente impossibilità, evitando così potenziali perdite di tempo.
SMARTracking è il risultato di questo processo in due fasi, ognuna delle quali porta a specifici guadagni di energia. I due passaggi sono indipendenti l'uno dall'altro.
Case study: SMARTracking su un progetto di impianto fotovoltaico da 6,7 MWp in Francia: un aumento della produzione del 5% in più
Mettiamo ora cifre reali in termini di produzione e guadagni di reddito su questo processo di monitoraggio brevettato in due fasi, esaminando un progetto di impianto fotovoltaico da 6,7 MWp situato nel sud-ovest della Francia.
La tabella seguente riassume i dati del progetto.
| Posizione del luogo | Francia sudoccidentale |
| Capacità dell'impianto | 6,7 MWp |
| Numero di inseguitori solari monoasse Exotrack HZ | 48 |
| Rendimento energetico annuo | 8750 MWh / anno |
| Tipo di moduli fotovoltaici | 72c Monocristallino 315 Wp |
La tabella sottostante indica i dati relativi alla topografia del sito.
| Piste locali | Pendio sud | Pendio est | Pendenza nord / est | Pendenza sud / est |
| Minimo | -4,02% | -6,45% | -4,39% | -4,75% |
| Massimo | 4,58% | 7,51% | 5,78% | 6,46% |
| Media | 1,21% | 1,34% | 1,15% | 1,28% |
Implementando il processo SMARTracking su questo impianto fotovoltaico dotato di inseguitori monoasse Exotrack HZ, è stato ottenuto un ulteriore aumento del rendimento del 5% ogni anno. Ciò si traduce in un aumento delle entrate di $ 880.000 in 20 anni, sulla base di un PPA di 100 $ / MWh. I risultati seguenti sono stati convalidati da una società di consulenza tecnica indipendente, kiloWattsol.
| Guadagni di produzione con SMARTracking | Guadagni di irraggiamento | Guadagni di produzione |
| Passaggio 1. Ottimizzazione del layout dell'impianto 3D | 1,8% | 2,1% (185 MWh / anno) |
| Passaggio 2. Monitoraggio individuale | 2,5% | 2,9% (255 MWh / anno) |
| SMARTracking (passaggio 1 e passaggio 2) | 4,3% | 5% (440 MWh / anno) |
| Guadagni di guadagno con SMARTracking | Esempio di PPA 1 | Esempio di PPA 2 | ||
| PPA | 100 $ / MWh | 80 € / MWh | 62 $ / MWh | 50 € / MWh |
| Aumento annuale dei ricavi grazie a SMARTracking | $ 44.000 | 35 000 € | $ 27.125 | 21 875 € |
| Aumento dei ricavi generato da SMARTracking in 20 anni | $ 880.000 | 700 000 € | $ 542.000 | 437000 € |
