Een tracking array is een verzameling zonnepanelen die draaien om het pad van de zon te volgen, zodat de zonnestraling op het fotovoltaïsche (PV) oppervlak wordt gemaximaliseerd en licht in elektrische stroom wordt omgezet. De "tracking array" wekt zonne-energie op, een vorm van hernieuwbare energie.
Een "tracking array" wordt beschouwd als een PV-systeem omdat het meest essentiële element ervan de PV-cel, of zonnecel, is. Het woord fotovoltaïsch betekent in feite de spanning van licht en wordt gebruikt om de omzetting van lichtenergie in een elektrische stroom te beschrijven.
Hoe een tracking array werkt
Een zonnepanelen-array verwijst naar een groepering van zonnepanelen. De "tracking array" bestaat uit deze verzameling zonnepanelen en wordt op een as geplaatst zodat hij het pad van de zon kan volgen. Elk paneel bestaat uit aan elkaar gekoppelde PV-cellen die lichtdeeltjes (fotonen) gebruiken om elektronen vrij te maken van hun atomen en zo een stroom elektriciteit te creëren. De zonnepanelen wekken gelijkstroom (DC) op. Apparaten en elektronica hebben echter een wisselstroom (AC) nodig. De "balance of system" (BOS) componenten, alles naast de zonnepanelen, zetten de oorspronkelijke gelijkstroom om in wisselstroom, waardoor deze functioneel wordt voor huishoudelijk en commercieel gebruik.
Tracking arrays gebruiken zowel direct als indirect zonlicht. Er zijn twee gebruikelijke oriëntaties voor tracking arrays: enkele as en dubbele as.
Single axis tracking maakt het mogelijk dat de zonnepanelen in één richting heen en weer bewegen. De as kan verticaal, horizontaal, gekanteld of polair uitgelijnd zijn. Gewoonlijk volgt de enkelassige tracker de zon van oost naar west.
Een dubbelassige tracker beweegt in een meer directe, cirkelvormige baan. Hij kan in twee verschillende richtingen bewegen en verandert per seizoen en per dag van positie, zodat de panelen op elk moment van het jaar rechtstreeks op de zon gericht zijn. Door zijn flexibiliteit en directe baan vangt de dubbelassige tracker de maximaal mogelijke energie van de zon.
Bij de beslissing welk type tracker moet worden geïnstalleerd, is het belangrijk rekening te houden met het plaatselijke klimaat, de grootte van het systeem, de breedtegraad, landbeperkingen, overheidsstimulansen en elektriciteitstarieven en -vereisten. Traceringsystemen zijn ontworpen voor warmere klimaten met weinig of geen sneeuw. Vaste racks zijn beter geschikt voor ruwere klimaten.
Horizontale enkelassige trackers worden meestal gebruikt bij utiliteits- en grote projecten. Kleinere residentiële toepassingen en locaties met hoge belastingen op hernieuwbare elektriciteit (Feed-In-Tariffs) installeren meestal trackers met twee assen. Verticale enkelassige trackers worden het best gebruikt op hoge breedtegraden.
Typen tracker-arrays
Er zijn drie soorten enkelassige of dubbelassige tracker-arrays: passieve, actieve en chronologische trackers.
Passieve trackers worden voortbewogen door een samengeperste gasvloeistof die het array van de ene kant naar de andere kant stuurt.
Actieve trackers worden voortbewogen door motoren en tandwielen die reageren op de reactie van een regelaar op de richting van de zon.
Chronologische trackers gaan de draaiing van de aarde tegen door in tegengestelde richting te draaien.
Pros
Het grootste verschil tussen een tracking array en een stationaire mount, of vast rek, dat panelen op een vaste plaats houdt, is dat de tracking array maximaal zonne-energie kan opwekken doordat hij de zon de hele dag kan volgen. De productiviteit van vaste steunen kan in het gedrang komen als de zon onder een minder optimale hoek staat, een probleem dat tracking arrays oplossen door met de zon mee te bewegen. Als gevolg hiervan kan de productiviteit van tracking arrays met 10 tot 25% toenemen, afhankelijk van de geografische locatie.
Daarnaast hebben tracking arrays ongeveer evenveel ruimte nodig als een vast rack, maar produceren ze meer elektriciteit, waardoor ze perfect zijn voor het vergroten van het landgebruik.
Time of Use (TOU) tariefplannen worden in sommige staten aangeboden door nutsbedrijven, organisaties die gas, water, elektriciteit of riolering leveren, voor zonne-energie. Met dit plan koopt het nutsbedrijf de stroom die wordt opgewekt door de installatie tijdens de piekuren van de dag tegen een hoger tarief. Daarom wordt het voordelig om een grotere hoeveelheid elektriciteit te produceren tijdens de piekuren van de dag. De tracking array helpt de energieproductie tijdens piekuren te optimaliseren.
Cons
Omdat tracking arrays een complexer systeem zijn dan vaste racks, vereisen ze meestal meer voorbereiding van de locatie, waardoor het installatieproces langer en duurder wordt. In het algemeen zijn tracking arrays duurder dan hun stationaire tegenhangers vanwege hun bewegende onderdelen en complexere technologie. Aangezien de kosten van zonnepanelen zijn gedaald, kan het moeilijk zijn om de extra kosten van onderhoud en installatie te rationaliseren ten opzichte van het toevoegen van extra panelen aan een vast systeem.
Tracking arrays worden gemakkelijker beschadigd bij stormen dan vaste racks. Als de tracking array kapot gaat wanneer de panelen onder een grote hoek staan, kan het productieverlies extreem zijn totdat het systeem is gerepareerd. Het onderhoud van de tracking array-systemen kan moeilijker zijn dan dat van vaste racks, vooral naarmate de tracking array ouder wordt.
Vaste racks gaan gewoonlijk tot 30 jaar mee en bieden een prestatiegarantie van 25 jaar. Een tracking array heeft slechts 5 tot 10 jaar garantie.
Overwegingen
Bij de beslissing om al dan niet een tracking array te installeren, is het noodzakelijk een gedetailleerde kostenanalyse en rendement op investering uit te voeren; deze resultaten zullen specifiek zijn voor de locatie en het geval.
De recente vooruitgang in technologie en betrouwbaarheid in elektronica en mechanica hebben de langetermijnonderhoudsproblemen voor tracking arrays aanzienlijk verminderd. Maar zelfs met deze vooruitgang zal een tracking array over het algemeen meer onderhoud vergen dan een vast rack. De omvang van het extra onderhoud hangt af van de kwaliteit van de tracking array.
Single axis tracking arrays zijn moeilijker te financieren omdat ze complexer zijn en als een hoger risico worden beschouwd. Daarom vereisen ze extra aandacht voor bedrijfsstabiliteit, cashflow, garanties en belofte van succes.
De toekomst van tracking arrays
Het gebruik van tracking arrays zal naar verwachting toenemen, vooral bij projecten op nutsschaal, waar de tracking arrays grote voordelen bieden. De zonne-energiesector ziet de prijzen van apparatuur dalen, terwijl de efficiëntie van installatie en exploitatie en onderhoud (O&M) toeneemt. Verwacht wordt dat deze ontwikkeling de komende jaren zal aanhouden. Naarmate de vraag naar de tracking array toeneemt, betreden nieuwe fabrikanten de markt. Door de drukte op de markt proberen bedrijven marktaandeel te winnen, wat een drijvende kracht voor innovatie binnen de sector vormt.
De levelized cost of energy (LCOE) motiveert ook innovatie in zonne-energie. De LCOE meet de levensduurkosten van een product en deelt deze door de energieproductie. Het verlagen van de LCOE met behoud van de betrouwbaarheid, structurele integriteit en kwaliteit van het systeem is de belangrijkste uitdaging voor fabrikanten in de toekomst.
Risicobeoordeling zal een steeds belangrijkere rol gaan spelen. Bankability -- of fondsen die door de bank worden geaccepteerd en gegarandeerd winst opleveren -- ervaring en bewezen betrouwbaarheid zullen een grotere rol gaan spelen in het besluitvormingsproces. Vereenvoudiging van het systeem van de tracking array zal een trend worden naarmate de kracht en het vermogen om 30 jaar mee te gaan op een site op nutsschaal aan belang wint.
Het doel van de zonne-industrie voor de toekomst is om tracking arrays volledig onafhankelijk te maken en de noodzaak van personeel om de systemen te bedienen te elimineren. De industrie hoopt de totale eigendomskosten (TCO) verder te verlagen door systemen te bouwen die zichzelf kunnen onderhouden, maar ook robuust en betrouwbaar zijn en na de eerste installatie volledig kunnen worden vergeten.
Om te slagen in de zonne-industrie moeten fabrikanten van tracking arrays producten creëren die de efficiëntie verhogen en het systeem optimaliseren om de LCOE te verlagen en te inspireren tot wijdverbreide toepassing van zonnetechnologie.