Сравнение солнечных трекеров: одновосевые и двухосевые системы
Солнечный трекер — это механизм с приводом и контроллером, который поворачивает панели вслед за солнцем. В жарком и ясном климате одноосевой трекер добавляет к годовой выработке порядка 20–25 %, двухосевой — 30–40 %. В Беларуси, где большая доля света рассеянная, прибавка заметно меньше, а трекер стоит денег и требует обслуживания, поэтому для дома чаще выгоднее поставить больше панелей на неподвижную конструкцию.
Ниже — чем отличаются одновосевые и двухосевые трекеры, где они работают, как прикинуть выгоду на своих цифрах и что делать, если вы хотите собрать трекер своими руками.
Как работают солнечные трекеры
Панель даёт максимум, когда лучи падают на неё под прямым углом. Неподвижная панель попадает в этот угол только в течение нескольких часов в день, а утром и вечером принимает свет под косым углом, и часть энергии теряется. Трекер (система слежения за солнцем для солнечных батарей) убирает эту потерю: линейный привод или мотор-редуктор меняет положение панелей, а контроллер определяет, куда их повернуть, — по астрономическому расчёту положения солнца либо по датчику освещённости.
Прибавка складывается из двух частей: панели ловят больше прямого света утром и вечером, а в летние месяцы выработка растёт сильнее всего, потому что солнечных часов много. Зимой, когда солнце низко и день короткий, абсолютные цифры в любом случае малы: в Минске, например, в декабре с 1 кВт панелей получают около 19 кВт·ч за месяц, а в июне — около 134 кВт·ч. Трекер не решает проблему зимы, он добавляет процентов к и без того сильному лету.
Одновосевой трекер: проще, дешевле, для больших полей
Одновосевой трекер вращает панели вокруг одной оси. Чаще всего ось горизонтальная и направлена с севера на юг: панели поворачиваются с востока на запад вслед за солнцем в течение дня. Встречаются и варианты с наклонной осью — они лучше работают в высоких широтах, но сложнее в конструкции.
- Плюсы. Один привод на целый ряд панелей, простая механика, умеренная цена на киловатт мощности. Выравнивает суточный график: меньше провал утром и вечером.
- Минусы. Нет подстройки по высоте солнца, поэтому зимой и в межсезонье выигрыш небольшой. Ряд панелей на длинной оси — это парус: нужны запас прочности по ветру и аварийное положение «по ветру» или «в плоскость».
- Где применяют. Наземные электростанции, где есть свободная земля: расстояние между рядами выбирают так, чтобы панели не затеняли друг друга при повороте.
Двухосевой трекер: максимум с каждой панели
Двухосевой механизм меняет и азимут (поворот по горизонту), и угол наклона (высоту над горизонтом). Панель всё время смотрит прямо на солнце, в том числе на низкое зимнее. Это самый эффективный вариант по выработке с одного квадратного метра.
- Плюсы. Наибольшая прибавка к выработке, особенно в ясные месяцы; нужна меньшая площадь под тот же годовой результат.
- Минусы. Два привода, больше деталей, выше цена и требования к обслуживанию: смазка, проверка люфтов, датчики. Одиночная опора с панелями на высокой мачте — это парус на плече рычага, расчёт на ветер и снеговую нагрузку обязателен. Под снегом и льдом привод может встать.
- Где применяют. Одиночные установки на земле для небольших автономных нагрузок, лабораторные и демонстрационные стенды, участки с жёстким дефицитом площади.
Сравнение: неподвижная конструкция, одно- и двухосевой трекер
| Параметр | Неподвижная | Одноосевой трекер | Двухосевой трекер |
|---|---|---|---|
| Прибавка к годовой выработке в ясном климате | база | порядка 20–25 % | порядка 30–40 % |
| Прибавка в условиях с большой долей рассеянного света | база | заметно меньше, определяется расчётом | заметно меньше, определяется расчётом |
| Подвижные части | нет | один привод на ряд | два привода на опору |
| Нагрузка на ветер и снег | минимальная, панели жёстко закреплены | нужен аварийный режим | нужен аварийный режим, высокая опора |
| Обслуживание | чистка, осмотр креплений | плюс смазка и проверка привода | плюс смазка, датчики, регулировка |
| Крепление на кровле | возможно | как правило, только земля или плоская кровля | земля |
| Типичное применение | дом, дача, бизнес на крыше | коммерческие поля на земле | единичные установки с дефицитом площади |
Диапазоны прибавки — ориентиры из практики эксплуатации в солнечных регионах, точное значение для вашего участка даёт расчёт. Инструмент PVGIS умеет считать выработку с вертикальной, наклонной и двухосевой слежкой — как им пользоваться, мы разбирали в статье про PVGIS и другие инструменты расчёта выработки.
Нужен ли трекер дома в Беларуси: считаем
Возьмём станцию 10 кВт в Минске. Годовая выработка неподвижной системы — около 1 012 кВт·ч с каждого киловатта, то есть 10 × 1 012 ≈ 10 120 кВт·ч в год. Допустим условно, что трекер даёт прибавку 15 % (для наших широт это скорее оптимистичная оценка): 10 120 × 0,15 ≈ 1 520 кВт·ч в год. При тарифе 0,3037 руб./кВт·ч для дома с газом это 1 520 × 0,3037 ≈ 460 руб. в год экономии.
Теперь альтернатива. Ориентир стоимости станции 10 кВт под ключ — от 16 000 руб., то есть около 1 600 руб. за киловатт. Чтобы получить те же дополнительные 15 % выработки, достаточно добавить 1,5 кВт панелей на неподвижную конструкцию: примерно 1,5 × 1 600 ≈ 2 400 руб., если есть место на кровле и запас по мощности инвертора. Трекер на 10 кВт панелей с приводами, мачтой, фундаментом и контроллером стоит заметно дороже этой суммы и требует обслуживания.
Вывод честный: для частного дома трекер почти никогда не окупается быстрее, чем добавление панелей. Он имеет смысл, когда площадь ограничена жёстко, а каждый киловатт-час на счету, либо когда установка стоит на земле, а нагрузка привязана к светлому времени суток. Для крыши он обычно не подходит конструктивно: нагрузка на кровлю, ветер и невозможность аккуратно уложить привод в стропильную систему. Подробнее о том, как влияет ориентация панелей без всяких приводов, — в статье «Панели на юг, восток или запад: сколько стоит азимут».
Посчитать свою станцию и окупаемость без трекера можно в солнечном калькуляторе.
Солнечные трекеры для дома, дачи и бизнеса: что выбрать
- Дом или дача на крыше. Неподвижная конструкция, при необходимости — часть панелей на восток и запад. Трекер на кровле не ставят.
- Наземная станция небольшой мощности. Двухосевой трекер возможен, если участок мал, а ветровая зона и снеговая нагрузка учтены в расчёте опоры. Но сравнивайте с вариантом «больше панелей на земле»: о нём — в статье про наземную конструкцию.
- Предприятие с землёй. Одноосевой трекер — единственный вариант, где экономика иногда сходится. Решение принимают по расчёту выработки и стоимости, а не по общим процентам.
- Двусторонние панели. Они отдельно прибавляют за счёт света, отражённого от земли и снега, — об этом в статье про двусторонние панели зимой. Сочетание с трекером возможно, но прибавки не просто складываются.
Трекер для солнечной панели своими руками
Двухосевой трекер своими руками — популярный проект: линейные актуаторы, датчик на четыре фотодиода, микроконтроллер. Для обучения и для одной небольшой панели на маломощную нагрузку это нормально. Для станции, от которой зависит питание дома, трудностей несколько:
- само слежение потребляет энергию: приводы и контроллер работают круглый год, а ночью и в пасмурные дни прибавка нулевая;
- самодельный привод не рассчитан на лёд, снег и порывы ветра, а сломанный в «неудобном» положении трекер даёт меньше, чем неподвижная панель;
- алгоритм «по датчику» в пасмурную погоду стремится за самым ярким пятном облаков и делает лишние движения; расчёт по положению солнца надёжнее.
Если цель — больше энергии, начните с настоящих вопросов: затенение, правильный угол наклона, чистота стекла и подбор мощности инвертора. Часто они дают больше, чем механика, — об этом в разборе «Как увеличить выработку солнечной панели».
Частые вопросы
Сколько прибавляет солнечный трекер?
В ясном климате ориентиры такие: одноосевой даёт порядка 20–25 %, двухосевой — 30–40 % к годовой выработке. В Беларуси рассеянного света больше, поэтому цифры ниже; точное значение считают в PVGIS для конкретной точки и конфигурации.
Что лучше — одновосевой или двухосевой трекер?
Двухосевой выигрывает по выработке, одноосевой — по цене, простоте и надёжности. Для рядов панелей на большом земельном участке обычно берут одноосевой, для единичной установки с дефицитом площади рассматривают двухосевой.
Можно ли поставить трекер на крышу дома?
Обычно нет: движущаяся конструкция даёт большую ветровую и снеговую нагрузку на стропильную систему, а гидроизоляция кровли под приводами рискует. Для крыши используют неподвижные системы крепления.
Где купить солнечный трекер?
Серийные трекеры производят под большие станции и поставляют проектами. Для частного дома мы подбираем панели и конструкцию без слежения и добавляем мощность там, где это дешевле. Если у вас участок с жёсткими ограничениями по площади, напишите в контакты — посчитаем оба варианта.