Vous connaissez peut-être les panneaux solaires, mais connaissez-vous les trackers solaires ? Bien que moins connus, ils sont encore largement utilisés dans les panneaux solaires résidentiels et commerciaux grâce à leur technologie de captage solaire améliorée. Dans cet article, nous aborderons principalement les différents types de systèmes de suivi solaire et leurs avantages.
Types de système de suivi solaire
Avant d'aborder les différents types de systèmes de suivi solaire, il est important de comprendre ce qu'est un système de suivi solaire. Il s'agit d'un dispositif qui oriente automatiquement les panneaux solaires vers le soleil tout au long de la journée. Ses composants incluent des cellules photovoltaïques, des processeurs de signaux, un automate programmable (PLC), des capteurs, des systèmes de contrôle de mouvement électromagnétiques et mécaniques, ainsi que des alimentations.
Lorsque le rayonnement solaire est intense, les capteurs du système le détectent et envoient des signaux à l'automate programmable. Ce dernier analyse ces signaux et transmet des instructions au moteur. Le panneau est alors orienté par le moteur pour faire face directement au soleil. Dans cette position, il produit davantage d'énergie. Voyons maintenant les différents types de systèmes de suivi solaire.
Sur la base de leur mouvement et de leur flexibilité directionnelle, ces trackers peuvent être classés dans les types suivants :
1. Trackers solaires à axe unique
Ces systèmes de suivi solaire orientent les panneaux photovoltaïques en les faisant pivoter autour d'un seul axe, généralement nord-sud. Ce dispositif permet aux panneaux de suivre la course du soleil d'est en ouest tout au long de la journée.
Grâce à cela, nous pouvons améliorer l'efficacité d'un système solaire existant sans avoir à installer de modules supplémentaires. Ce type de tracker est idéal pour les terrains plats, généralement secs et ensoleillés.
Explorons maintenant les différents types de trackers à axe unique tels que verticaux, horizontaux, inclinés et alignés polaires.
a) Suiveur solaire horizontal mono-axial (HSAT) : Ce système pivote d’est en ouest sur un axe fixe parallèle au sol. Cet outil économique permet de suivre les mouvements du soleil tout au long de la journée sans nécessiter de structures ou de matériaux complexes.
b) Suiveur solaire mono-axial incliné horizontal (HTSAT) : Ce suiveur est similaire au HSAT , mais installé avec une inclinaison. Il est comparativement plus complexe et plus coûteux. Il nécessite également une fondation en béton et n’est donc pas facile à installer à grande échelle.
c) Suiveur solaire vertical mono-axial (VSAT) : Ce système suit la course du soleil d’est en ouest, mais est installé horizontalement . Il permet de maintenir un angle d’incidence solaire constant, notamment aux latitudes nordiques, et est donc souvent utilisé dans les régions montagneuses. Il présente toutefois certains inconvénients : il nécessite plus d’espace et sa densité de puissance par hectare est plus faible.
d) Suiveur solaire mono-axial à inclinaison verticale (VTSAT) : Ce système est incliné verticalement et pivote autour d’un axe vertical. Il permet d’améliorer la production d’énergie, mais il est important de noter qu’il est plus sensible aux courants d’air. Comparé aux panneaux horizontaux, ce type de suiveur exige une structure plus robuste et nécessite davantage de matériaux.
2. Trackers solaires à deux axes
Ces systèmes permettent la rotation des panneaux autour de deux axes. Alignés horizontalement et verticalement, ils s'orientent facilement selon les points cardinaux. Des capteurs et des algorithmes analysent les variations saisonnières et l'élévation du soleil.
Ils sont particulièrement adaptés aux propriétés commerciales, car ils sont conçus pour maximiser la production d'énergie solaire tout au long de l'année. Il existe généralement deux types de trackers à deux axes basés sur l'altitude.
a) Inclinaison : Pour suivre la position du soleil, ils peuvent s'incliner à la fois dans les directions est-ouest (azimut) et haut-bas (altitude).
b) Azimut-altitude : Ces trackers solaires à double axe permettent aux panneaux solaires de se déplacer dans 2 directions : l'azimut (est-ouest) et l'altitude (haut-bas).
Voir aussi : 4 types différents de panneaux solaires
Selon leur fonctionnement, ces trackers solaires se répartissent en deux catégories principales :
3. Dispositifs de suivi actifs
La plupart des systèmes de suivi solaire que vous voyez sont des systèmes actifs. Ils sont alimentés par des sources d'énergie qui actionnent des dispositifs mécaniques ou des moteurs. Ils permettent d'ajuster l'angle de votre panneau solaire afin qu'il soit orienté directement vers le soleil.
Un tracker actif utilise des capteurs de lumière pour mesurer l'intensité du rayonnement solaire. Il détermine ensuite la meilleure orientation pour vos panneaux. Ces trackers sont idéaux pour les groupes de panneaux solaires de grande taille et complexes. Examinons son type :
Tracker en boucle ouverte : Il s’agit d’un type de tracker actif capable de fonctionner sans mécanisme de contrôle par rétroaction. Au lieu d’utiliser des données de capteurs en temps réel, il oriente les panneaux solaires à l’aide de calculs ou d’algorithmes précalculés . Il se divise en deux sous-types.
- Trackers chronométrés
- Suivi d'altitude/azimut
Référence croisée : Conception d’un système de suivi solaire mono-axe en boucle ouverte
4. Dispositifs de suivi passif
Ces dispositifs sont extraordinaires car ils peuvent suivre la course du soleil sans consommer d'énergie supplémentaire. Ils fonctionnent grâce à la chaleur du soleil, qui réchauffe le gaz contenu à l'intérieur. La dilatation de ce gaz déclenche le mouvement mécanique des panneaux photovoltaïques.
Son mécanisme de fonctionnement est très simple. Lorsqu'un côté chauffe, le piston de l'autre côté monte, ce qui fait basculer le panneau vers le soleil. Lorsque le soleil se couche, le gaz refroidit et est à nouveau comprimé, ce qui fait pivoter le panneau vers l'arrière.
Applications du système de suivi solaire
Ces systèmes ont diverses applications ; nous avons répertorié les principales ci-dessous. Voyons-les…
1. Production d'électricité accrue : Comparés à d'autres systèmes similaires, les systèmes de suivi solaire produisent davantage d'électricité. Ils peuvent augmenter votre production d'énergie de 10 % à 25 % , ce qui est loin d'être négligeable. Toutefois, ce rendement dépend de l'emplacement géographique de votre système de suivi.
2. Optimisation du territoire : Ces trackers sont des outils exceptionnels pour optimiser l’utilisation des terres. Comparés aux modèles à inclinaison fixe, ils peuvent produire davantage d’électricité, et ce, à surface au sol égale.
3. Optimisation de la production d'énergie : Comme nous l'avons vu dans cet article, ce système permet d'optimiser la production d'énergie. Il suit la course du soleil et capte efficacement son énergie tout au long de la journée, notamment aux heures de pointe.
4. Maintenance réduite : De nombreuses avancées technologiques majeures ont considérablement réduit les besoins de maintenance de ces systèmes de suivi. De ce fait, ils sont plus fiables et plus efficaces.
5. Réduction des coûts : C’est une application majeure des trackers solaires. Ces dispositifs améliorent l’efficacité de la production d’électricité, réduisant ainsi le coût global de l’énergie solaire. Ils limitent le besoin de panneaux solaires supplémentaires et rendent l’énergie solaire plus accessible.
Consultez également notre blog : « Panneau solaire à hétérojonction : fonctionnement et avantages ».
Avantages et inconvénients du système de suivi solaire à axe unique
Commençons cette comparaison en comprenant les avantages de ce système de suivi solaire-
- Ils sont assez fiable, durable et facile à installer.
- Par rapport aux trackers à deux axes, les trackers à axe unique sont moins chers à l'achat et à l'exploitation.
- Ils ont moins de problèmes de maintenance car ils ne sont pas très complexes.
- Avec peu de pièces mobiles, ils ont une conception assez conviviale.
- Comparés aux supports stationnaires que vous voyez habituellement, ces trackers génèrent environ 17 % de puissance annuelle en plus.
- Ils ne sont pas comme des panneaux solaires rigides, ils peuvent incliner leur angle pour collecter l'énergie solaire.
- Ils peuvent même s’adapter dans les zones moins exposées au soleil.
Parlons maintenant des inconvénients-
- Par rapport aux modèles à deux axes, son la production pendant les périodes de pointe d'ensoleillement est moindre.
- Il présente un potentiel limité de mises à jour technologiques.
- Bien qu'ils puissent aider les panneaux à s'ajuster et à capter la lumière du soleil d'est en ouest, ils ne peuvent pas se déplacer du nord au sud comme les trackers solaires à deux axes.
- Ces trackers deviennent beaucoup moins efficaces car ils sont orientés vers le nordCela se produit parce que l’angle du soleil change considérablement entre l’été et l’hiver.
- Ces trackers fonctionnent également mal à d’autres périodes de l’année lorsque le soleil est positionné horizontalement. Les trackers verticaux à axe unique fonctionnent mieux dans les hautes latitudes proches du nord.
Avantages et inconvénients du système de suivi solaire à deux axes
Ce système de suivi présente certains avantages et inconvénients. Commençons d’abord par discuter de ses principaux avantages.
- Ils maximiser la puissance de sortie d'un panneau en suivant continuellement le soleil.
- Ils aident également à faire face aux limitations du réseau électrique.
- Ils sont suffisamment efficaces pour répondre à vos besoins énergétiques tout au long de la journée. Ils peuvent même stocker de l'énergie supplémentaire pour une utilisation nocturne.
- Ils nécessitent moins d'espace d'hébergement. Par conséquent, même si vous disposez d'un espace limité pour votre système solaire, vous pouvez toujours installer facilement ces trackers.
- Ils vous donnent la possibilité d'utiliser la zone restante que vous avez économisée à d'autres fins supplémentaires y compris le jardinage, le stationnement des voitures et autres.
- Par rapport aux panneaux fixes, ils peuvent générer environ 45 à 50 % d’énergie annuelle en plus.
- Ils ont un degré plus élevé de flexibilité et de précision.
- Ils vous aideront à obtenir vos coûts d’investissement plus rapidement.
- Terrain accidenté n'affecte pas leur efficacité car ils peuvent faire pivoter les panneaux verticalement et horizontalement.
Maintenant, discutons des inconvénients-
- Ils exigent coûts de maintenance plus élevés.
- Ils ont une fiabilité moindre et une durée de vie plus courte que les panneaux traditionnels.
- Ils sont un peu complexes et comportent des composants de suivi solaire plus mobiles. Ils sont donc plus sujet aux problèmes.
- Lorsque le ciel est couvert de smog ou de nuages, ce tracker peut ne pas fonctionner avec précision.
- Pour un bon fonctionnement, ils nécessitent un entretien régulier.
- Même si cela peut génèrent plus d'électricité par rapport aux panneaux statiques, c'est quand même très coûteux.
En conclusion, ces systèmes de suivi solaire permettent de positionner les panneaux photovoltaïques à un angle adapté à la lumière du soleil. Ce système innovant fait ensuite pivoter les panneaux pour suivre le mouvement du soleil. Cela permet aux panneaux d'absorber un maximum de lumière solaire et ainsi d'optimiser leur production d'énergie.
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