Inseguitore solare
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Un inseguitore solare è un dispositivo meccanico atto ad orientare favorevolmente rispetto ai raggi del sole un pannello fotovoltaico, un pannello solare termico oppure un concentratore solare.
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[modifica] Caratteristiche
Lo scopo principale di un inseguitore è quello di massimizzare l'efficienza del dispositivo ospitato a bordo. Nel campo fotovoltaico i moduli montati a bordo di un inseguitore, vengono generalmente disposti geometricamente su un singolo pannello, pratica che evita l'impiego di un inseguitore per ogni singolo modulo. Nel campo della concentrazione solare un inseguitore è utile a mantenere costante il punto di fuoco generato dal paraboloide sull'elemento di canalizzazione del liquido da riscaldare.
[modifica] Classificazione
In base alle loro caratteristiche costruttive, gli inseguitori solari vengono suddivisi in base a:
- Gradi di libertà offerti;
- Alimentazione fornita al meccanismo di orientamento;
- Tipologia di comando elettronico.
[modifica] Gradi di libertà
Gli inseguitori solari sono in grado di offrire al pannello una libertà di movimento mono o biassiale.
[modifica] Inseguitori ad un grado di libertà
[modifica] Asse X
Gli inseguitori di tilt (ovvero beccheggio) sono i più semplici da realizzare, e ruotano attorno all'asse est-ovest. Il pannello 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 stagionalità. 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.
[modifica] 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 spiedo 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 tracciamento 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 il disassamento dell'ortogonale dei moduli rispetto ai raggi solari viene progressivamente ridotto 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.
[modifica] Asse Z
Gli inseguitori di azimut (ovvero imbardata) dispongono di un grado di libertà con asse zenith-nadir. Per ottenere ciò il pannello viene montato a bordo di una base rotante servoassistita, complanare al terreno. L'incremento di produzione elettrica risultante è approssimativamente pari al 25%.
[modifica] Inseguitori a due gradi di libertà
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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.
[modifica] Alimentazione
In base all'alimentazione necessaria al movimento degli inseguitori, possiamo suddividerli in:
- Inseguitori attivi, nel caso vengano messi in movimento da motoriduttori.
- Inseguitori passivi, nel caso vengono messi in movimento da fenomeni fisici autonomi, quale la dilatazione termica di gas o quant'altro.
[modifica] Tipologia di comando
Gli inseguitori (in particolar modo quelli attivi) si distinguono a loro volta sulla base della 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. Questo tipologia di pilotaggio garantisce una maggior produttività, soprattutto nelle giornate di bassa radiazione solare.
[modifica] Vantaggi e svantaggi
In tutti i casi citati i lati negativi degli inseguitori solari si manifestano nei problemi meccanici a cui vanno inevitabilmente incontro con l'usura del tempo, con i conseguenti fermi impianto causati. I servomeccanismi degli inseguitori sono organi poco sollecitati, ma sottoposti per loro natura a condizioni atmosferiche gravose per almeno 20 anni. A questo, nel caso di inseguitori attivi, va sommato un consumo elettrico intrinseco che può inficiare sensibilmente il rendimento economico dell'intero sistema.
La manutenzione ordinaria è in genere semplice, e in campo fotovoltaico beneficia di una minor sensibilità dell'effetto fotovoltaico alla polvere depositata sulla superficie dei moduli, grazie al miglior angolo medio di incidenza dei raggi solari.
L'ampia casistica ormai disponibile attesta come il campo di impiego più proficuo per gli inseguitori solari sia quello dei grandi impianti a terra. Anche per questo motivo in Italia gli inseguitori solari non hanno incontrato la diffusione presente in paesi di maggior estensione, come Germania o Spagna.
[modifica] Curiosità
A livello hobbistico, in particolare in territorio statunitense, data la relativa semplicità nel mettere in pratica il concetto di estrarre energia dai raggi solari, è diffusa l'usanza di sperimentare e realizzare, al fine di produrre acqua calda ed energia elettrica ad uso personale e per la propria abitazione, il fotovoltaico e i due tipi di concentratori solari: il paraboloide ed il forno a specchi; addirittura sono state realizzati piccoli sistemi portatili, in definitiva i più semplici da realizzare. Anche la parte elettronica, costituita dal sensore di posizione del sole, necessario al pilotaggio dei motori per il movimento, è stata sviluppata in modo intelligente sfruttando componentistica per altri usi, economica ma efficace.
[modifica] Voci correlate
- Modulo fotovoltaico
- Impianto fotovoltaico
- Conto energia
- Energia solare
- Effetto fotovoltaico
- Energie rinnovabili
[modifica] Collegamenti esterni
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