Com o desenvolvimento de grandes usinas fotovoltaicas em solo, os sistemas de rastreamento solar de eixo único (Single-Axis Solar Tracker) estão sendo cada vez mais utilizados em projetos fotovoltaicos em diferentes regiões do mundo.
Ao contrário dos sistemas fotovoltaicos com estruturas fixas, os sistemas de rastreamento de eixo único podem ajustar automaticamente o ângulo dos módulos fotovoltaicos de acordo com a posição do sol, melhorando as condições de aproveitamento da radiação solar ao longo do dia.
Em todo o sistema de rastreamento, o Solar Tracker Controller (controlador de rastreamento solar) é um dos principais equipamentos responsáveis pelo controle automático do sistema.
O controlador calcula o ângulo de rastreamento de acordo com a posição do sol e a estratégia de operação do sistema e, em seguida, envia sinais de controle ao sistema de acionamento. Dessa forma, os módulos fotovoltaicos podem acompanhar a trajetória solar de acordo com os parâmetros definidos.
Um sistema solar de rastreamento de eixo único normalmente utiliza um eixo de rotação horizontal, permitindo que os módulos fotovoltaicos se movimentem ao longo de uma única direção.
Em uma configuração típica de eixo único, os módulos são geralmente instalados ao longo da direção norte-sul, enquanto o eixo de rotação permite que os módulos acompanhem o movimento diário do sol de leste para oeste.
O processo de rastreamento pode ser simplificado da seguinte forma:
Mudança da posição do sol → controlador calcula o ângulo-alvo → sistema de acionamento recebe o comando → tubo de torque gira → módulos fotovoltaicos ajustam seu ângulo.
Portanto, embora a estrutura mecânica do tracker determine como os módulos podem se movimentar, o controlador de rastreamento solar determina quando o sistema deve se movimentar, em qual direção e até qual ângulo.
Em grandes usinas fotovoltaicas, o Solar Tracker Controller não é apenas um dispositivo para controlar um motor. Ele é um componente importante que conecta algoritmos de rastreamento, sistemas de comunicação e mecanismos de acionamento.
Os modernos controladores de rastreamento solar podem utilizar algoritmos astronômicos para calcular a posição do sol.
Com base na latitude e longitude do projeto, data, hora e outros parâmetros, o controlador calcula a posição solar e determina o ângulo necessário para os módulos fotovoltaicos.
Esse método permite que o sistema opere automaticamente, sem a necessidade de ajustar manualmente o ângulo dos módulos todos os dias.
Os controladores solares da GF utilizam algoritmos astronômicos e podem combinar o algoritmo de Backtracking para controlar o ângulo de rastreamento de acordo com a estratégia operacional do sistema.
Depois de calcular o ângulo-alvo, o controlador envia os sinais de controle ao sistema de acionamento.
Dependendo do projeto da estrutura de rastreamento, o sistema pode utilizar diferentes tipos de acionamento, incluindo sistemas de acionamento rotativo ou atuadores elétricos lineares.
O GF-AC-V2 suporta motores de acionamento rotativo ou atuadores elétricos lineares e fornece saída de 24 V DC para o sistema de acionamento do tracker.
Por meio da coordenação entre o controlador e o sistema de acionamento, a estrutura de rastreamento pode operar de acordo com o ângulo programado.
Em sistemas solares de rastreamento de eixo único, nem sempre é necessário que os módulos estejam diretamente orientados para o sol.
Quando existem várias fileiras de módulos próximas umas das outras, o rastreamento direto da posição solar pode causar sombreamento entre as fileiras.
Por esse motivo, grandes usinas fotovoltaicas podem utilizar o algoritmo de Backtracking.
O algoritmo ajusta o ângulo de rastreamento de acordo com a posição do sol e a configuração das fileiras, ajudando a reduzir o sombreamento entre os módulos.
Essa é uma das características importantes que diferenciam um controlador moderno de rastreamento solar de um simples sistema de controle baseado apenas em horário.
Um sistema de rastreamento de eixo único precisa manter uma boa coordenação entre a estrutura mecânica, o sistema de acionamento e o sistema de controle.
Se houver uma diferença significativa entre o ângulo calculado pelo controlador e o ângulo real da estrutura, isso poderá afetar o funcionamento do sistema de rastreamento.
Por isso, o Solar Tracker Controller deve oferecer controle angular estável e preciso, além de ser compatível com o sistema de acionamento utilizado no projeto.
Por exemplo, o GF-AC-V2 possui uma faixa de rastreamento recomendada de ±60°, precisão de rastreamento de ±1°, grau de proteção IP65 e faixa de temperatura operacional de -40°C a 60°C.
Para grandes projetos fotovoltaicos em solo, a precisão do controle, a capacidade de adaptação às condições ambientais e a estabilidade de operação a longo prazo são fatores importantes na seleção de um controlador de rastreamento.
Em projetos fotovoltaicos reais, o Solar Tracker Controller também precisa trabalhar em conjunto com os sistemas de comunicação e monitoramento.
Em grandes usinas, por exemplo, o TCU (Tracker Control Unit) pode ser utilizado para realizar o controle local do sistema de rastreamento, enquanto o NCU (Network Control Unit) pode ser utilizado para a comunicação entre vários TCUs e para a comunicação com o sistema SCADA.
O GF-NCU-V1 suporta LoRa e RS485 para comunicação entre NCU e TCU, além de Ethernet, 4G e RS485 para comunicação com o sistema SCADA. O dispositivo pode ser utilizado para gerenciar até 120 TCUs, dependendo da configuração do sistema.
Essa arquitetura em diferentes níveis permite organizar de forma mais eficiente as funções de controle, comunicação e monitoramento remoto da usina fotovoltaica.
Grandes usinas fotovoltaicas normalmente são instaladas em ambientes externos, onde os equipamentos podem ficar expostos por longos períodos a altas e baixas temperaturas, chuva, poeira, umidade e outras condições ambientais.
Por isso, o grau de proteção, a faixa de temperatura operacional, o desempenho elétrico e a confiabilidade de longo prazo são fatores importantes na escolha de um controlador de rastreamento.
A GF oferece diferentes soluções de controle para sistemas de rastreamento solar.
O GF-S-V2 utiliza alimentação solar e bateria, sendo adequado para aplicações que não dependem diretamente da rede elétrica AC.
O GF-AC-V2, por outro lado, utiliza alimentação AC e foi desenvolvido para aplicações em grandes projetos fotovoltaicos conectados à rede.
Grandes usinas fotovoltaicas podem possuir milhares de estruturas de rastreamento e dispositivos de controle distribuídos por uma grande área.
Quando um equipamento precisa ser inspecionado ou substituído, a facilidade de manutenção pode influenciar diretamente a eficiência das operações em campo.
Por isso, além da confiabilidade do controle, é importante considerar aspectos como instalação, configuração, substituição da bateria e manutenção diária.
O GF-S-V2 possui um design com bateria de fácil substituição e suporta funções de controle e monitoramento por plataforma em nuvem, contribuindo para uma manutenção mais conveniente dos equipamentos em campo.
Para projetos fotovoltaicos com longo período de operação, esses detalhes podem ajudar a simplificar as atividades de manutenção e operação.
Ao selecionar um Solar Tracker Controller para um sistema de rastreamento de eixo único, recomenda-se considerar os seguintes fatores:
Primeiro, confirme a estrutura mecânica do tracker.
É necessário verificar se o controlador é compatível com o sistema de acionamento rotativo ou com o atuador elétrico utilizado no projeto.
Segundo, confirme o método de alimentação.
Dependendo das condições do projeto, podem ser utilizadas soluções alimentadas por DC, energia solar + bateria ou AC.
Terceiro, verifique os algoritmos de controle.
Em grandes projetos, é importante considerar recursos como algoritmo astronômico, Backtracking e estratégias de operação em situações anormais.
Quarto, verifique os métodos de comunicação.
A arquitetura do projeto deve determinar como TCU, NCU e SCADA irão se comunicar.
Quinto, considere as condições ambientais.
Para projetos em regiões desérticas, costeiras, muito frias ou de alta temperatura, é importante verificar a faixa de temperatura operacional, o grau de proteção e a capacidade de operação externa de longo prazo.
Sexto, considere a manutenção.
Características como facilidade de substituição da bateria, configuração dos parâmetros e monitoramento remoto podem influenciar a eficiência da operação e manutenção durante toda a vida útil do projeto.
Como fornecedor de componentes para sistemas de rastreamento solar, a GF New Energy concentra-se no desenvolvimento e fabricação de Solar Tracker Controllers, Network Control Units e componentes relacionados a sistemas de rastreamento.
A GF iniciou o desenvolvimento de controladores para sistemas solares de rastreamento de eixo único e continua aprimorando algoritmos de rastreamento, sistemas de controle, comunicação e confiabilidade dos produtos.
Atualmente, a empresa oferece produtos como GF-S-V2, GF-AC-V2 e GF-NCU-V1, destinados a diferentes necessidades de controle e comunicação em projetos de rastreamento fotovoltaico.
Para um sistema solar de rastreamento de eixo único, a estrutura mecânica determina como o sistema pode se movimentar, enquanto um sistema de controle preciso e confiável permite que esses componentes mecânicos operem de acordo com a estratégia de rastreamento definida.
À medida que as usinas fotovoltaicas avançam em direção a maior escala, automação e inteligência operacional, Solar Tracker Controllers, TCU e NCU continuarão desempenhando um papel importante na operação eficiente e confiável dos sistemas de rastreamento solar.
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