Egytengelyes napelemkövető rendszerek: tervezés, lakóépületekhez szükséges lehetőségek és földhöz rögzített rendszerek

Egytengelyes követőrendszer működése

Aegytengelyes napkövető rendszer a tömböt egy tengely körül forgatja, hogy napközben kövesse a Napot. A leggyakoribb elrendezés egy vízszintes észak–dél tengely, amely reggel keletre dönti a paneleket, délben vízszintes helyzetbe állítja őket, és délután nyugatra fordítja őket. Egy ilyen típusú vízszintes egytengelyes követőrendszer (HSAT) általában 15–25 százalékkal növeli az éves energiatermelést ugyanazon a helyen egy rögzített dőlésszögű tömbhöz képest, a szélességi kör és az éghajlat függvényében.

A növekedés kizárólag geometriai okokból adódik. Egy rögzített tömb egyetlen pillanatra van optimalizálva; egy követőrendszerrel ellátott tömb minden pillanatra optimalizált. Amikor egytengelyes követőrendszerrel felszerelt napelemeket rögzített dőlésszögű rendszerekkel hasonlítanak össze, akkor ezt a százalékos értéket adják el – és ezt a teljesítményt kilowattórás termelés alapján, nem pedig modulspecifikációk összehasonlításával ellenőrzik kW telepített teljesítményenként.

A követőrendszer működési elve

Minden egytengelyes berendezés négy alrendszerből áll:

A modern vezérlők csillagászati elven működnek, azaz a Nap pozícióját a dátumból, időből és GPS-koordinátákból számítják ki – nincs optikai érzékelő, amely eltolódhatna vagy beszennyeződhetne. Ez fontos a megbízhatóság szempontjából: egy egytengelyes napelem-követő rendszer ez a szennyezett érzékelőtől függően több energiát veszít, mint amennyit nyer.

Hátrahúzás ez a funkció, amelyre ragaszkodni kell. Reggel korán és késő délután a sorok egyébként árnyékot vetnének szomszédaikra. A visszatérés (backtracking) enyhén elforgatja a sorokat az ideális szögtől, hogy megszüntesse az árnyékolást, és sűrű elrendezés esetén 2–5%-os éves hozamnövekedést ér el, amelyet egyébként elveszítenének.

Földön rögzített rendszerek: ahol a követők (trackerek) megéri az alkalmazásukat

Földhöz rögzített napenergia-követő rendszerek ezek a fő alkalmazási területek. A gazdasági életképesség három feltétel teljesülése esetén adódik:

1. Nagy, sík, árnyékmentes terület — a követőknek távolságra van szükségük a sorok között, és nem oszthatnak meg egy tetőt.

1. Magas direkt sugárzású éghajlat — a követők a direkt napsugárzást hasznosítják; erősen diffúz éghajlaton a hozamnövekedés 8–12% körül marad.

1. Elég nagy méretű berendezés a meghajtók amortizálásához — a meghajtó és vezérlő költsége kW-onként jelentősen csökken kb. 100 kW felett.

A hasznosítási és nagykereskedelmi helyszínek esetében az egytengelyes követőrendszerek a közepes és magas DNI-értékű régiókban – például a Közel-Keleten, az Egyesült Államok délnyugati részén, Ausztráliában és Latin-Amerikában – alapértelmezett megoldássá váltak.

Egyoldalas vs kétoldalas

A követőrendszerek különösen jól kombinálhatók kétoldalas modulokkal, mivel a berendezés emelt szerkezete és a talaj albedója lehetővé teszi, hogy a hátsó felület 5–15%-kal növelje a termelést. Az egytengelyes követés és a kétoldalas modulok kombinációja ma már szabványos hasznosítási specifikáció.

Lakóépületekhez: reális vagy sem?

Alakóépületekhez szolgáló egytengelyes napenergia-követőrendszer sokkal szűkebb alkalmazási körrel rendelkezik, mint a hasznosítási célú változata, és érdemes őszintén szólni arról, miért.

Mire alkalmas:

• Földhöz rögzített lakóépületekhez tartozó napelemes tömbök elérhető földterülettel – ha a tetőfelület korlátozott, de a kert területe nem, akkor egy követőrendszerrel felszerelt földhöz rögzített tömb ésszerű megoldás lehet

• Kézi vagy szezonális döntésállítás — egy olcsó közelítés, amely nagy részét nyújtja az előnyöknek

• Kis méretű egypólusos követők egyetlen meghajtó által működtetve, 1–5 kW teljesítménytartományban

• Meglévő talajra szerelt tartókhoz felszerelhető döntéssegítő készletek meglévő talajra szerelt tartókon

Ami ritkán működik:

• Tetőre szerelt követők — mechanikailag bonyolultak, szerkezetileg invazívak, és nehezen indokolhatók ferde tetőn

• Nagyon kis rendszerek — a meghajtó és vezérlő költsége kilowattanként továbbra is magas 3 kW alatt

Aházi napelem-követő rendszer ezért általában vagy egy szezonálisan állítható dőlésszögű talajra szerelt rögzítésről, vagy egy kis, egyoszlopos gépről van szó, nem pedig egy teljes sorozatnyi ipari méretű követőről. A legtöbb ferde tetős háznál a további napelemmodulok beszerzése olcsóbb megoldás ugyanannyi kilowattórának a megvásárlására.

Mit kell megadni vásárláskor

Akár egy egytengelyes követő napelempanelt egyetlen oszlopra vagy egy megawattos méretű HSAT-farmra is beszerzőként jár el, ugyanazok a kérdések merülnek fel:

• Szélterhelési osztály — a szerkezet által tanúsított tervezési szélsebesség, valamint a szélállásra való automatikus visszahajlási stratégia. A követőknek automatikusan biztonságos helyzetbe kell mozogniuk egy meghatározott szélsebesség fölött.

• Alapozás és talaj — beverhető cölöpök, súlyozott vagy beton alapozás; ez gyakran a legnagyobb egyedi költségpont.

• Terep-elviselés — mennyire képes a gép észak–dél és kelet–nyugat irányú lejtéseket elviselni földmunka nélkül.

• Hajtás-redundancia — kiválasztható-e egyetlen hajtás meghibásodása anélkül, hogy az egész sor offline állna?

• Vezérlő nyitottsága — Modbus TCP vagy dokumentált API, így a telephelyi SCADA rendszer integrálhatja.

• Garancia felosztása — szerkezet élettartama (általában 20–25 év) vs. hajtás és vezérlő élettartama (általában 10–15 év).

• Üzemeltetés és karbantartás hozzáférése — a csapágyakat és hajtásokat időszakosan ellenőrizni kell; a tervezésnél figyelembe kell venni a hozzáférhetőséget.

Egyszeres tengelyes vs. rögzített dőlésszögű vs. kettős tengelyes

A döntés összehasonlítás, nem abszolút érték, ezért segít, ha a három lehetőséget egymás mellé helyezzük.

A középső oszlop az a terület, ahol a piac stabilizálódott. Napelemek egytengelyes követése a rendszer megszerzi a lehetséges nyereség nagy részét – kb. 80%-át annak, amit a kettőstengelyes követés biztosít – sokkal alacsonyabb költséggel, kisebb súllyal és kevesebb karbantartási igénnyel. A kettőstengelyes berendezések csak akkor indokolhatók, ha a földterület gyakorlatilag ingyenes, és az energia értéke különösen magas, például koncentrált napenergiás hőerőművek esetében.

Létezik egy egyszerűbb, köztes megoldás is, amelyről érdemes tudni: szezonális dőlésszög-beállítás egy rögzített napelemes rendszer dőlésszögének három-négy alkalommal évenként történő módosítása kb. 5–8%-os nyereséget hoz a követési nyereséghez képest, majdnem nulla költséggel és bonyolultság nélkül. Kis méretű, háztartási telepítés esetében ez gyakran a legcélszerűbb kompromisszum.

Az árajánlatok összehasonlításakor győződjön meg arról, hogy az alapvonal tisztességes. Egy követőrendszer 20 százalékos hozamát egy döntött rögzített tömbhöz viszonyítják – nem egy rosszul beállított szögűhöz. helyesen mindig kérdezze meg, hogy milyen dőlésszöget és iránytű-szöget feltételez a hasonlítás.

Költségek és megtérülés

20 százalékos hozamnövekedés és körülbelül 50 USD/kW többletköltség mellett a követőrendszerbe történő további beruházás néhány év alatt megtérül a magas sugárzású piacokon – ezért a nagyüzemi fejlesztők a követőrendszert alapértelmezett megoldásként, nem pedig választható lehetőségként kezelik.

GYIK

Kérdés: Mennyivel több energiát termel egy tengelyes követőrendszer? Általában 15–25 százalékkal többet, mint egy rögzített dőlésszögű tömb a magas direkt sugárzású helyeken, és 8–15 százalékkal többet felhős éghajlaton.

Kérdés: Megéri-e egy háznál a követőrendszer használata? Ritkán a tetőn. Földön elhelyezett lakossági tömb esetén, ha elegendő hely áll rendelkezésre, egy kis méretű követőrendszer vagy egy szezonális dőlésszög-beállító mechanizmus értékes befektetés lehet.

Kérdés: Működnek-e a követőrendszerek hó- vagy poros környezetben? Igen, megfelelő tárolási stratégia mellett – egy meredek tárolási szög segít a hó lecsúszásában és csökkenti a por lerakódását. A követőrendszereket parancsra is be lehet állítani tárolási pozícióba porvihar idején.

Kérdés: Mi az úgynevezett visszakövetés (backtracking), és miért fontos? A visszatérési funkció sorokat forgat el az ideális napfény-szögtől, hogy elkerülje a szomszédos sorok árnyékolását. Sűrű elrendezés esetén ez több százalékkal növeli az éves hozamot.

K: Egytengelyes vagy két tengelyes? Az egytengelyes rendszer a rendelkezésre álló hozamnövekedés legnagyobb részét biztosítja a költség és a bonyolultság csak tört részéért. A két tengelyes rendszer a legtöbb helyen csupán 5–10%-kal növeli a hozamot, és koncentrált napenergiás és kutatási alkalmazásokra korlátozódik.

Követőrendszerre vagy követett földi tömbre van szüksége? A Kinpower egytengelyes napelem-követőrendszereket és intelligens napenergia-követőket szállít, amelyeket LiFePO4 tárolókkal kombinálnak hibrid erőművekhez, és tanúsított szélterhelési dokumentációval szállítanak. Tekintse meg az energia-megoldásokat vagy ismertesse a kereskedelmi és ipari rendszereket .