Les fabricants apportent constamment des améliorations progressives à leurs panneaux solaires afin de créer un rendement énergétique par unité plus élevé que les modèles précédents et concurrents. Un autre moyen éprouvé d’augmenter le rendement d’un système consiste à utiliser des suiveurs solaires qui, contrairement aux systèmes à inclinaison fixe montés au sol, permettent aux panneaux solaires de suivre la course du soleil tout au long de la journée.
Il existe deux principaux types de suiveurs solaires disponibles sur le marché : à axe unique et à double axe.
Les suiveurs solaires à axe unique suivent le soleil d’est en ouest, en tournant sur un seul point, en se déplaçant à l’unisson, par rangée de panneaux ou par section. Les suiveurs à double axe tournent à la fois sur les axes X et Y, ce qui permet aux panneaux de suivre directement le soleil.
Généralement les trackers solaires sont financièrement intéressants lorsque le gain de rendement par rapport aux applications à inclinaison fixe est supérieur aux dépenses d’investissement du système. Au cours de la dernière décennie, le coût des trackers solaires a considérablement baissé grâce à l’ingénierie de la valeur (du coût moyen de l’énergie) et à la demande globale pour ces systèmes, compte tenu d’un gain de production de 15 à 30 % par rapport aux systèmes à inclinaison fixe sur un champ de même taille.
Panneaux fixes
Une matrice fixe de panneaux est le type de système solaire le plus facile à construire. Tout d’abord, nous ancrons une structure de support au sol ou à un bâtiment. Ensuite, nous fixons les panneaux solaires au sommet de la structure. Ces systèmes sont simples à construire, avec très peu de matériel, et dans n’importe quelle forme ou taille. Comme ils n’ont pas de pièces mobiles, les systèmes fixes sont résistants et nécessitent peu d’entretien.
Il y a un inconvénient. Les panneaux solaires fonctionnent mieux lorsque les rayons du soleil sont perpendiculaires au panneau. Comme le soleil se déplace dans le ciel au cours de la journée et au fil des saisons, l’angle entre le soleil et vos panneaux change. Votre système fixe ne sera pas aligné de manière optimale. Cela signifie qu’il produira moins d’énergie.
Suiveurs à un axe
La technologie de suivi n’est pas nouvelle sur le marché solaire, mais les solutions à axe unique sont récemment devenues une référence dans les applications à l’échelle des services publics. les laboratoires de recherche ont constaté que 70 % des installations solaires à l’échelle des services publics installées en 2018 utilisaient des systèmes de suivi.
Nous pouvons dire qu’il y a même huit ans, les trackers étaient inexistants sur un marché à l’échelle des services publics ou ne représentaient qu’une petite fraction de la part relative aux centrales construites.
Les trackers à axe unique collectent moins d’énergie par unité que les trackers à double axe, mais avec des hauteurs de rack plus courtes, ils nécessitent moins d’espace à installer, ce qui crée une empreinte de système plus concentrée et un modèle plus facile pour les opérations et la maintenance.
Les trackers à axe unique sont divisés en types de trackers centralisés et décentralisés. Les trackers centralisés ou distribués utilisent un seul moteur pour alimenter une chaîne cinématique entre les rangées qui déplacera un segment entier de panneaux. Les systèmes décentralisés ont un moteur par rangée de trackers. Il existe également des trackers dont les moteurs sont présents sur chaque ensemble de rayonnages, ce qui rend les rangées plus ajustables pendant l’installation et, dans certains cas, leur permet de suivre indépendamment des modules voisins.
Ces dernières années, avec la baisse rapide du prix des modules solaires dans le monde, les banques et les développeurs privilégient la capacité de puissance (nombre de modules) des systèmes de suivi à axe unique pour atteindre les objectifs des accords de partenariat public-privé plutôt que d’autres systèmes de ce type, comme les applications compliquées à double axe qui améliorent l’efficacité.
Les suiveurs solaires à axe unique étaient initialement conçus pour fonctionner comme des stores vénitiens, les rangées de panneaux se déplaçant à l’unisson tout au long de la journée. Aujourd’hui, des considérations sont intégrées dans le logiciel de suivi pour que les rangées de panneaux compensent la lumière diffusée, les conditions de vent défavorables et l’ombrage des rangées et de l’horizon.
Les jours où il y a des nuages, la lumière du soleil n’atteint pas la surface de la terre avec des faisceaux directs – elle est reçue sous forme de lumière diffusée – ce qui signifie qu’un panneau orienté directement vers le soleil n’aura pas nécessairement la plus grande production. Cela pourrait signifier que les panneaux se rangent à l’horizontale pour capter la lumière diffuse.
Dans les régions où la couverture nuageuse est importante au cours de l’année, il est plus avantageux d’avoir le tracker à un angle plus plat que de suivre exactement l’emplacement du soleil.
De même, en cas de vent violent, les trackers sont programmés pour ranger les rangées de panneaux à l’horizontale. Les modèles plus récents peuvent compenser les charges de vent plus élevées et, dans certains cas, les moniteurs au niveau du système peuvent déterminer quelles rangées de panneaux ne sont pas affectées par les événements de vent et permettre à ces rangées de continuer à suivre.
Certains racks et algorithmes de suivi sont conçus pour tenir compte des panneaux bifaciaux et de leur production solaire à double face. D’autres modèles à axe unique sont conçus pour s’adapter aux modules en orientation deux-en-portrait.
C’est un travail d’ingénierie relativement lourd. Il s’agit de disposer d’une infrastructure métallique pour ces millions de panneaux, capable de résister aux différents éléments qu’elle va rencontrer au cours de ces 25 ou 30 ans, et de la faire bouger, car elle doit suivre le soleil d’est en ouest. Il y avait des opposants qui pensaient que ce ne serait pas réalisable dans les premiers temps, mais à ce stade, ce n’est vraiment pas le cas pour la plupart des entreprises.
Les trackers à double axe
La rotation de la Terre par rapport au soleil n’étant pas la même tout au long de l’année, avec un arc qui varie selon les saisons, un système de suivi à double axe aura toujours un rendement énergétique supérieur à celui de son homologue à axe unique, car il peut suivre directement cette trajectoire. Un suiveur solaire à double axe produit 30 à 45 % d’énergie en plus que les systèmes solaires à inclinaison fixe.
Les suiveurs à double axe sont davantage utilisés dans les applications résidentielles et commerciales de petite taille, mais commencent à être déployés à l’échelle des services publics. Chacun de ces suiveurs est installé au sommet d’un seul poteau surélevé pour tenir compte de la plus grande variété d’angles que les panneaux installés pourront atteindre. Les trackers à deux axes peuvent contenir plus de 20 panneaux par unité.
Avec une élévation plus importante, les panneaux ne sont pas aussi facilement accessibles pour le nettoyage. Cependant, avec un espace libre plus important, les trackers à double axe laissent le sol en dessous libre pour d’autres usages, comme l’agriculture ou même les abris de voiture.
Il s’agit d’un segment de marché largement inexploré, mais des solutions de suivi pour les toits commencent également à faire surface. Ces trackers de toit fonctionnent un peu comme les trackers à deux axes, en tournant sur un rail de type carrousel au bas de leur rack, et ajustent l’angle des panneaux pour suivre le soleil plus précisément que les trackers à un axe.
Le suiveur de soleil
Les suiveurs solaires utilisent différents pilotes, logiciels et physiques pour suivre l’emplacement du soleil. Les suiveurs actifs utilisent des moteurs reliés à des capteurs réagissant à la lumière du soleil ou suivant les coordonnées GPS de sa position. Certains modèles de trackers sont équipés de panneaux photovoltaïques distincts, plus petits, destinés à alimenter le système d’entraînement.
Les suiveurs passifs tournent à l’aide d’un gaz ou d’un liquide comprimé qui passe entre les canaux du conducteur à cause de l’exposition à la lumière du soleil.
La plupart des suiveurs solaires bénéficient d’une garantie de cinq ans pour les moteurs et les commandes et de dix ans pour les supports. Au cours des dernières années, les entreprises de systèmes de suivi ont apporté des améliorations opérationnelles à leurs systèmes, en développant des logiciels de surveillance pour la maintenance préventive et en optimisant les angles pour un meilleur rendement énergétique. La technologie de suivi continuera à évoluer, aidant les installateurs à maximiser la production d’énergie des projets solaires.
Comparatif Tracker 1 axe et Tracker 2 axes :
| Point de comparaison | Tracker 1 axe | Tracker 2 axes |
| Coût d’installation | Pas cher | Couteux |
| Mécanisme | Simple | Compliqué |
| Coût de fonctionnement | Faible | Élevé |
| Mesure du mouvement | Vertical | Vertical et horizontal |
| Efficacité | Faible | Élevé (capable de capturer la lumière solaire maximale |
| Capture de l’énergie | 20% de plus que le panneau fixe | 40% de plus que le panneau fixe |
| Nombre de capteurs utilisés | 5 capteurs | 4 capteurs |
| Microcontrôleur | PIC16f73 | ARDDUINO |
| Rotation | Rotation sur un seul axe | Horizontal et vertical |
| Information sur le temps sans soleil | Non | Oui |
| Type de circuit | Complexe | Simple |
Les suiveurs à double axe sont-ils donc meilleurs ?
Les suiveurs à axe unique peuvent suivre le mouvement général du soleil d’Est en Ouest et sont plus performants que le solaire stationnaire, les suiveurs à double axe sont plus précis et plus efficaces que les deux. Prenons l’exemple du suiveur à double axe de la Smartflower : le suiveur à double axe de la Smartflower permet à ses panneaux solaires de maintenir en permanence un angle optimal de 90° par rapport au soleil. Le résultat ? Une Smartflower peut produire jusqu’à 40 % d’énergie en plus que les autres systèmes solaires conventionnels ! De plus, si vous vivez dans une région où la position du soleil varie selon les saisons, un système de suivi à double axe sera plus précis et vous aidera à maximiser la quantité d’énergie que vous produisez.