Um seguidor ou rastreador solar é um dispositivo que orienta um sistema solar fotovoltaico, particularmente uma grande instalação como uma central solar na direção do sol de forma a captar mais energia solar, o que não seria possível sem esse dispositivo.
Resumindo, o processo de rastreamento não é mais do que diminuir o ângulo de incidência entre a luz solar e a matriz do painel solar. Os painéis solares podem capturar a parte difusa da luz do sol quer em céu azul ou nublado, mas com o sistema de seguidor solar aumenta a percentagem de captação de luz solar direta o que leva como consequência a um aumento de produção de energia.
Em geral, os sistemas de rastreamento do sol conseguem fazer com que seja captada aproximadamente mais 50% de luz solar no verão e 20% adicional no inverno, mas estes dados podem divergir tendo em conta a latitude.
No entanto os seguidores solares são ainda mais essenciais para os projetos fotovoltaicos centralizados (CPV) e para as plantas solares centralizadas (CSP), onde eles suportam os componentes óticos desses sistemas, que são desenhados para focar diretamente a luz solar.
Isso traduz-se em 90% da energia solar pelo que os sistemas de rastreamento devem ser bem orientados. Sistemas de rastreamento de elevada precisão podem ter a precisão de ± 5 graus e dessa forma podem oferecer mais de 99.6% de energia transportada por um raio de sol bem como 100% da luz difusa. Mas, estes sistemas de rastreamento não costumam ser utilizados em projetos fotovoltaicos que não sejam centralizados.
Nos últimos anos, a sua implantação tem sido muitas vezes estimulada pela oferta constante de incentivos governamentais. Por outro lado, os incentivos para as energias renováveis têm diminuído, desta forma os novos projetos são otimizados com o objetivo de maximizar a produção.
Existem dois tipos base de seguidores solares:
- Seguidores solares de eixo único;
- Seguidores solares de eixo duplo.
Os seguidores solares de eixo duplo podem variar na sua forma pelo que atualmente existe uma grande variedade, todos eles desenhados para situações particulares e com o propósito de obter o máximo nível de performance possível.
Os seguidores solares de eixo único seguem o sol de este para oeste, enquanto que os de eixo duplo também se podem inclinar em ângulos do sol diferente no verão e no inverno.
Têm existido muitos debates sobre os seguidores solares de eixo duplo devido à sua maior complexidade e à relativa pequena diferença na otimização da captação anual de energia comparando com os seguidores de eixo único, alguns estudos demonstraram que essa diferença é de apenas 4%.
Exemplo de motor para seguidor solar fotovoltaico
Seguidores solares de eixo único horizontal têm um eixo de rotação horizontal relativo ao solo. Isto faz com que o único requisito em termos de espaço é manter os eixos de rotação em paralelo uns com os outros.
Seguidores solares de eixo único vertical tendem a ser mais eficientes em elevadas latitudes do que os seguidores de eixo horizontal. Por norma eles têm o módulo inclinado com um ângulo relativo ao eixo de rotação fazendo assim uma rotação em “varredura” em cone simétrica ao seu eixo de rotação.
Os seguidores de eixo duplo Tip-tilt (TTDATs) são montados em postes com o movimento de rotação este-oeste em volta do poste com um rolamento em T ou H-moldado que permite a rotação vertical.
Exemplo sistema de seguidor solar fotovoltaico de eixo duplo
Os seguidores solares de eixo duplo Azimuth-altitude (AADATs) têm um eixo azimutal vertical ao solo. Eles usam um largo anel montado no solo com uma base montada em rolos. Isto significa que o peso é distribuído por todo o anel e não só no poste, podendo desta forma suportar muito mais peso.
Um rastreador solar passivo utiliza um gás comprimido com baixo ponto de ebulição para corrigir os potenciais desequilíbrios. Estes sistemas usam também um sistema denominado de “shader/reflectors” de modo a “acordar” o painel solar pela manhã com o nascer do sol iniciando assim o movimento de direcionamento para a luz solar.
Finalmente, existe um rastreador solar cronológico que coloca a matriz solar na direção oposta à da rotação da terra.
Os seguidores solares são basicamente sistemas de motores e engrenagens. Estes são operados por um controlador que responde em relação à direção do sol. Numa planta de painéis concentrados (CSP) os rastreadores de eixo duplo são controlados por uma central informática que gere os espelhos móveis chamados de “heliostats” que refletem a luz para a central.
Parque solar na Florida com sistema de rastreamento solar: SunPowerAE TO tracking system
Uma outra diferença entre sistemas com seguidores solares reside na forma como são instalados. Por exemplo uma “fundação flutuante” não precisa de cimento, apenas assenta no solo. Isto significa que eles podem ser instalados em inúmeros locais.
Os sistemas de seguimento solar são mais adequados a grandes aplicações comerciais e industriais e menos adequados por exemplo para aplicações solares num telhado.
Quando estes sistemas são instalados num telhado têm de ser compensados a partir do telhado de modo a permitir o movimento dos painéis solares. E também deve ter em conta a maior carga de vento a que vai estar sujeito pelo que implica a instalação de sistemas mais dispendiosos, para não falar de poder afetar a parte estética.
Mesmo em aplicações de larga escala, os sistemas de rastreamento solar necessitam de uma grande área para ser instalados, isto porque o movimento dos painéis solares pode provocar sombra nos outros caso estejam muito próximos. No entanto a combinação dos benefícios dos seguidores melhoram a eficiência da captação de energia solar.
Vantagens e desvantagens dos seguidores solares
O principal problema dos seguidores solares é que eles aumentam os custos do projeto. Portanto, se um sistema de rastreamento adiciona 25% aos custos do projeto e ao mesmo tempo melhorar a produção em 25%, pode-se argumentar que o mesmo nível de desempenho pode ser alcançado simplesmente aumentando o tamanho total do sistema.
Isto também elimina a manutenção adicional necessária para o sistema de rastreamento solar. Como os incentivos para o uso de energia solar continuam a diminuir, a relação custo-eficiência da instalação de um sistema de rastreamento pode diminuir. Outro problema é que os motores do sistema de rastreamento necessitam uma manutenção continua.
Quando foram introduzidos pela primeira vez no mercado, os sistemas de seguidores solares eram por norma bastante volumosos e pouco fiáveis. No entanto a tecnologia evoluiu, e um exemplo disso são os rastreadores solares da NEXTracker que tem sistemas que se alinham automaticamente usando GPS.
Sistema solar fotovoltaico com seguidor solar NEXTracker
Os seguidores solares da NEXTracker possuem um painel de controlo que analisa o ângulo de cada bloco de painéis solares em tempo real, isto permite aumentar a eficiência na captação solar.
As mais recentes inovações na área dos seguidores solares estão a ser cada vez mais atrativas, isto verifica-se ainda mais em áreas onde a radiação solar é maior. Os custos de manutenção destes sistemas são cada vez menores à medida que os sistemas evoluem tecnologicamente.
Verifica-se cada vez mais em novos projetos a adoção deste tipo de sistemas de seguimento solar. As mais recentes previsões apontam para que no ano de 2020 o volume de negócios nesta área possa atingir os 6 biliões de dólares.
