sistema di inseguimento orizzontale monodirezionale 1P

Panoramica del prodotto

Il sistema di inseguimento orizzontale ad asse singolo 1P (One-in-Portrait) è l’architettura di tracker standard del settore per gli impianti fotovoltaici su larga scala in aree pianeggianti o con lieve pendenza. Ruotando ogni fila di moduli da est a ovest durante il giorno per seguire l’azimut del Sole, questo sistema produce dal 20% al 28% in più di energia annua rispetto a un’installazione equivalente a inclinazione fissa: un vantaggio che migliora direttamente il tasso interno di rendimento (IRR) del progetto, riduce il costo livellato dell’energia (LCOE) e rafforza la competitività dei contratti di acquisto di energia (PPA).

Questo sistema è progettato per operare su larga scala. Ogni fila di tracker ospita da 60 a 120 moduli nella configurazione 1P (moduli in orientamento verticale su un unico tubo torcento), azionati da un motore centrale a rotazione continua posizionato al centro della fila. La variante 2P del sistema raddoppia il numero di moduli per fila, portandolo a oltre 120 moduli per configurazioni ultra-dense.

Caratteristiche ingegneristiche principali:

Attuatore rotante (non attuatore lineare/a stantuffo): L'attuatore rotante fornisce una rotazione continua a 360° con elevata densità di coppia e assenza di gioco, adatto all'ambiente ad alta fatica ciclica del puntamento solare giornaliero (oltre 9.000 cicli in 25 anni)

precisione di puntamento: ±0,5°; controllo in catena chiusa tramite feedback da inclinometro, non posizionamento in catena aperta basato sul tempo, che deriva senza correzione

Algoritmo astronomico + logica di backtracking: Il controller calcola la posizione del Sole in base alle coordinate GPS e alla data/ora, con logica di backtracking che appiattisce le file durante gli angoli bassi del Sole per eliminare l'ombreggiamento tra le file

Tubo torcentale in acciaio zincato Q355B con protezione anticorrosione C4: dimensionato in base alla lunghezza della fila e al carico eolico locale per garantire rigidezza torsionale sufficiente a prevenire torsioni della fila e disallineamenti dei moduli

Rendimento energetico: Tracker rispetto a sistema a inclinazione fissa

Specificativi tecnici

Applicazioni

Fattorie fotovoltaiche su terreno pianeggiante per uso industriale (10 MW)

Regioni ad alta irradiazione solare (MENA, Sud Africa, Cile, Australia, Sudovest degli USA, India)

Progetti su larga scala di IPP e gare d'appalto governative

Siti in cui il costo del terreno giustifica un rapporto GCR più elevato

Flusso di lavoro ingegneristico

Analisi della topografia del sito: verifica del massimo grado di pendenza N-S (<5% per progettazione standard; >5% richiede adattamento con file terrazzate)

Coefficienti di carico da tunnel aerodinamico: valori Cp per la geometria specifica del modulo a tutti gli angoli del tracker, ottenuti tramite test in tunnel aerodinamico o analisi CFD

Dimensionamento del tubo torcente: calcolo della rigidezza torsionale per limitare la torsione della fila a <1° sotto carico di vento di progetto, evitando disallineamento dei moduli e sollecitazioni sul vetro

Progettazione delle fondazioni: verifica dei carichi laterali e del momento ribaltante secondo EN 1997-1, tenendo conto dell'amplificazione dinamica dei carichi dovuta al movimento del tracker

Ottimizzazione della distanza tra le file: simulazione dell'algoritmo di backtracking su tutto l'arco dell'anno per determinare il passo minimo tra le file senza perdite per ombreggiamento

Processo di installazione

Caso di studio: progetto tracker 1P da 80 MW — Northern Cape, Sudafrica

Sfida: terreno pianeggiante semidesertico con elevata irradiazione solare diretta (DNI superiore a 2.200 kWh/m²/anno). Il progetto richiedeva un incremento di produzione del 25% rispetto a un impianto a inclinazione fissa per soddisfare il modello finanziario del contratto di acquisto di energia (PPA). Raffiche di vento fino a 35 m/s durante la stagione estiva delle tempeste.

Soluzione: tracker orizzontale ad asse singolo 1P, tubo torcente Ø219 mm, azionamento rotante (slew drive), algoritmo astronomico con sincronizzazione GPS e funzione di backtracking attivata. Acciaio Q355B zincato a caldo (HDG), rivestimento C4. Fondazione con pali infissi. 90 moduli per fila, disposti in configurazione verticale 2×45. Protezione automatica contro il vento (auto-stow) attivata a partire da 25 m/s.

Risultato: incremento annuo misurato della produzione pari al 26,4% rispetto a un impianto di riferimento a inclinazione fissa di 10° installato nello stesso sito. L’assenza di perdite per ombreggiamento tra file è stata confermata mediante misurazioni sul campo effettuate con piranometro. Gli eventi di stow causati dal vento si sono verificati in media 12 volte all’anno; dopo tre anni di esercizio, non si sono riscontrati danni strutturali né ai sistemi di azionamento.

Domande frequenti

D. Qual è il periodo di recupero dell’investimento per i tracker rispetto agli impianti a inclinazione fissa?

Per un sito con DNI elevata (2.000+ kWh/m²/anno), il sovrapprezzo del tracker (0,04–0,07 USD/Wdc) di solito si ammortizza in 3–5 anni grazie ai maggiori ricavi energetici. Ciò dipende fortemente dal sito: per siti con DNI più bassa (<1.500 kWh/m²/anno), il periodo di ammortamento si allunga a 6–8 anni e un sistema a inclinazione fissa potrebbe risultare più opportuno.

D. Come funziona il backtracking e perché è necessario?

Nei primi momenti del mattino e nelle ultime ore del pomeriggio, quando il Sole è basso sull’orizzonte, la prima fila di pannelli proietta un’ombra sulla fila successiva. Il backtracking livella tutte le file a un angolo quasi orizzontale durante questi periodi, rinunciando parzialmente al guadagno derivante dal tracciamento per eliminare l’ombreggiamento. L’effetto netto è una piccola perdita di energia all’alba e al tramonto, ma si evitano perdite legate all’ombreggiamento pari al 5–8% che altrimenti si verificherebbero.

D. Quali interventi di manutenzione richiede il sistema di azionamento?

I dispositivi di orientamento (slew drives) sono unità sigillate lubrificate a grasso, che richiedono ispezione ogni 2 anni e rifornimento di grasso secondo necessità. Il motore di azionamento è un’unità con grado di protezione IP65 e progettazione a corrente continua senza spazzole (brushless DC), per una lunga durata operativa. La garanzia quinquennale sui dispositivi di orientamento copre il motore, il riduttore e l’elettronica del controllore.

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