Inseguitore solare

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Un campo fotovoltaico montato su inseguitori di azimuth

Un inseguitore solare è un dispositivo meccanico atto ad orientare perpendicolarmente rispetto ai raggi del sole un pannello fotovoltaico, ovvero un insieme solidale e complanare di moduli fotovoltaici.

[modifica] Caratteristiche

Lo scopo principale di un inseguitore è quello di massimizzare la produzione elettrica risultante dall'effetto fotovoltaico che i moduli che monta a bordo sono deputati a generare. Ciò dipende dal fatto che il silicio cristallino, il materiale più usato per la realizzazione delle celle fotovoltaiche che compongono i moduli, risulta molto sensibile al grado di incidenza con cui la luce ne colpisce la superficie. I moduli fotovoltaici quando montati a bordo di un inseguitore, vengono disposti geometricamente su un singolo pannello, che evita di montare un inseguitore per ogni singolo modulo.

[modifica] Classificazione

In base alle loro caratteristiche costruttive, gli inseguitori solari vengono suddivisi in base a:

Numero di gradi di libertà offerti al pannello che ospitano;
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 fotovoltaico viene sollevato o abbassato (in genere manualmente 2 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 spiedino 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 ridotta 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 azimuth (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 risultate è approssimativamente pari al 25%.

[modifica] Inseguitori a due gradi di libertà

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 30%, 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. A questo va sommata una manutenzione ordinaria del sistema e un consumo elettrico intrinseco che può inficiare sensibilmente il rendimento economico dell'intero sistema.

Ampiamente usati nel nord Europa, gli inseguitori solari non hanno ad oggi trovato applicazione altrettanto diffusa in Italia, che essendo appena approdata al Conto energia, non ne ha ancora valutato appieno il vantaggio economico. La Spagna, che ha adottato il Conto energia da maggior tempo, oggi realizza la maggioranza degli impianti fotovoltaici a terra con inseguitori solari.