Wiele pojazdów kempingowych wytwarza energię elektryczną za pomocą dachowych modułów słonecznych. Te są umieszczone płasko na dachu. A gdyby tak zastosować system śledzący promienie słoneczne?

Fotowoltaika zimą. Jak zwiększyć efektywność

Czas czytania 7 minut

Aby wygenerować optymalną moc, promienie słoneczne muszą padać na płaskie panele fotowoltaiki możliwie pionowo. Zimą możemy dużo bardziej kompensować kąt padania skąpych promieni na powierzchnię Ziemi. Fani caravaningu ratują się mobilnymi systemami. Zmaksymalizowanie uzysków energii elektrycznej zapewniłyby systemy nadążne.

Dzięki zastosowaniu trackerów instalacja efektywnie śledzi ruch słońca, co pozwala na optymalne wykorzystanie promieniowania słonecznego przez cały dzień, zwiększając tym samym produkcję energii. Tracker (z ang. „track” oznacza śledzić) to nic innego jak ruchomy panel fotowoltaiczny, który ma możliwość przechylania i obracania, by podążać za naszą gwiazdą. Dzięki ciągłej orientacji paneli słonecznych trackery znacznie zwiększają przechwytywanie energii w porównaniu do instalacji stałych.
Dziś takie systemy nadążne są zarezerwowane prawie wyłącznie dla farm fotowoltaicznych. Projektowane są dla konkretnej lokalizacji, aby zmaksymalizować ekspozycję na słońce. W caravaningu wydają się nazbyt kosztowne, zbyt skomplikowane i niepotrzebne. Dużo przecież tańsze są tzw. walizki solarne czy po prostu składane moduły słoneczne, które wystarczy wyeksponować i zmieniać (co jakiś czas) ich orientację zgodnie z ruchem słońca, podczas gdy kamper czy przyczepa znajduje się w cieniu. Jednak caravaning to nie tylko dachy kamperów i przyczep kempingowych. To także boom na tiny house. To także kempingi i podobna infrastruktura, gdzie maksymalizacja wydajności stanowić może gwarancję autonomii energetycznej nie do przecenienia!

Tracker solarny wyróżnia się nie tylko większą wydajnością w porównaniu do nieruchomych konstrukcji PV. Jest tak, bo nawet przy dużym zachmurzeniu automatyka sterowania jest w stanie znaleźć optymalne położenie. Za sterowanie odpowiada tzw. zegar astronomiczny, natomiast bezpieczeństwo systemu zapewniają inteligentne czujniki oraz stacja pogodowa, która mierzy siłę i kierunek wiatru. Po przekroczeniu wartości krytycznych system wymusza automatyczne ustawienie paneli w preferowanej pozycji bezpiecznej. Na farmach system nadążny bywa wyposażony również w czujniki opadu śniegu. Zimą to walor nie do przecenienia, ponieważ w momencie wykrycia intensywnego opadu trackery PV przechodzą w tryb automatycznego odśnieżania paneli i ustawiają konstrukcję pod kątem umożliwiającym zsunięcie z niej śniegu.
Kiedy z nadejściem zimy zaczynamy odczuwać deficyt słońca, chętnie byśmy zainwestowali w dodatkowe panele dachowe. Albo w system śledzenia.

Nawet 2,5-krotny wzrost efektywności

Badania wykazały, że trackery słoneczne mogą zwiększyć produkcję energii nawet o 25–35%. To wyniki dla instalacji naziemnej. Jeszcze większą efektywność wykazała firma, która specjalizuje się w projektowaniu rozwiązań autonomicznych dla fanów caravaningu. Mowa oczywiście o ruchomych panelach dachowych do kamperów.
– Codzienna wydajność zależy od lokalizacji, pory roku i pogody. Z całą pewnością największe zyski z systemu śledzenia odnotujemy zimą. Zimowy wzrost energii jest niebagatelny, bo nawet 2,5-krotny! Dzieje się tak, ponieważ zimą możemy dużo bardziej kompensować kąt padania skąpych promieni na powierzchnię Ziemi – tłumaczą specjaliści z firmy Roboteos.

Wspomniana firma technologiczna z siedzibą w Południowej Kalifornii przekonuje o zaletach tego typu rozwiązania wśród fanów caravaningu. Opracowana technologia oczekuje na patent. Jej zaletą są duże kąty nachylenia i automatyczne śledzenie słońca. Wada? Skomplikowana konstrukcja i cena – dość powiedzieć, że najbardziej zaawansowany moduł to wydatek 5440 dolarów amerykańskich (ok. 5 tys. euro).
Śledzące moduły słoneczne firmy Roboteos to dwa rozwiązania. Najdroższy jest system Heliotrope (dwuosiowy). Ma moc 400 W, ale dzięki nieograniczonej orientacji w dwóch osiach odpowiada modułowi na stałe umocowanemu w poziomie o mocy 1000 W. Po zaparkowaniu kampera Heliotrope obraca się o 360 stopni jak satelita, zapewniając optymalną ekspozycję na słońce niezależnie od orientacji pojazdu (maksymalny kąt wychylenia modułu to 40°). Całość waży 54 kg i według zapewnień producenta pozwala z zapasem wytworzyć energię elektryczną – to aż 4 kWh/dzień. Dużo tańszy ma być moduł wychylany w jednej osi. Solotrope ma te same wymiary (55 x 59 x 6 cali / 1,4 m x 1,5 m x 15 cm) i też składa się z ogniw SunPower Monocrystalline o mocy wyjściowej 400 W (2 x 200 W). Prócz niższej ceny jest też wiele lżejszy. Taka instalacja na dachu to dodatkowy balast 20 kg. Obie propozycje po rozłożeniu są w stanie wytrzymać wiatr o prędkości do 40 km/h. W obu produktach za wychylanie paneli odpowiadają serwomechanizmy sprzężone z czujnikiem GPS, by automatycznie zmieniać nachylenie, począwszy od pierwszych sygnałów dla azymutu wschodniego.

Na razie to właśnie mobilne systemy fotowoltaiczne stanowią remedium i uzupełnienie instalacji fotowoltaicznej zamontowanej na stałe w kamperze

Nie tylko za oceanem

Co prawda na targach Caravan Salon 2024 nie udało się nam znaleźć dostawców tego typu rozwiązań. Na razie są domeną rynku amerykańskiego i australijskiego, by wspomnieć firmę TerrSat. Czy aby tylko? Brytyjczycy zwykli narzekać na pochmurne niebo. Poszliśmy tym tropem i okazuje się, że także znana w branży caravaningowej firma Oyster pracuje nad integracją fotowoltaiki z trackerami, a w pierwszym rzędzie korzystają z tego dobrodziejstwa fani caravaningu na wyspach! Znana z systemów satelitarnych dla pojazdów kempingowych opracowała rozwiązanie pod nazwą Oyster SunMover. To 75-watowy moduł panelu słonecznego, zamontowany na kompaktowym, zmechanizowanym systemie obrotu i pochylania, ze sterowaniem GPS dla maksymalnej energii słonecznej przez 365 dni w roku. Jak zapewniają pomysłodawcy, Oyster SunMover osiąga wydajność równą trzem pojedynczym poziomym panelom słonecznym o mocy 75 W (na podstawie pomiarów porównawczych prowadzonych przez rok w Londynie). Co ciekawe, automatyka śledząca pochłaniać ma mniej niż 1% uzyskanej w ten sposób energii elektrycznej. Złożony panel (o wymiarach: 77,5 x 68,0 x 3,5 cm) ma wysokość ok. 17 cm, a taki moduł waży ok. 24 kg.
Zimą słońce zawsze znajduje się nisko nad horyzontem, co oznacza bardzo ograniczoną efektywność dachowych paneli pojazdów kempingowych. A co z pionowymi instalacjami, które montuje się coraz częściej na balkonach? Wzmocnij się o 60% – tak reklamuje swój system balkonowy firma EcoFow. EcoFlow Single Axis Solar Tracker umożliwia każdemu apartamentowi i balkonowi osiągnięcie niezależności energetycznej przy użyciu minimalnej przestrzeni. Dzięki automatycznemu śledzeniu kąta bezpośredniego światła słonecznego od 10 do 85 stopni na jednej osi pomaga zmaksymalizować wykorzystanie energii odnawialnej. Jak czytamy, zyski ze śledzenia jednoosiowego wahają się od co najmniej 60% do 146% w porównaniu z instalacją pionową, niezależnie od zakresu azymutu południowy wschód – południowy zachód. Pytanie: co stoi na przeszkodzie, by wykorzystać je na potrzeby kampera/przyczepy kempingowej?
– Mikroinwerter PowerStream, tak jak każdy falownik, nie będzie pracował, jeśli nie będzie żadnego inputu z sieci. Także zamontowany w kamperze mikroinwerter albo nie będzie pracował, albo będzie pobierał energię z akumulatorów, więc nie jest to optymalny sposób. Przy tego typu improwizowanej instalacji polecałbym stację zasilania – mamy jedno urządzenie, które obsługuje panele PV, jest magazynem i dystrybucją prądu – studzi pokusy Magda Teresa Partyka z EcoFlow Inc.
– Co do trackera jednoosiowego na kamperze – nie widzę przeciwwskazań przed takim zastosowaniem, ale również wymagane tutaj będzie customowe zamontowanie go przez wyspecjalizowaną firmę, żeby np. był zabezpieczony na czas jazdy i można było go wtedy dogodnie wyłączyć – radzi ekspertka.
Dodajmy, że ów produkt wyposażony jest w czujnik deszczu i światła, a oprócz trybu wyszukiwania słońca i „omijania” pobliskich drzew lub budynków rzucających cień skrywa tryb wyłączania podczas ostrzeżeń o deszczu lub tajfunie (poziom tajfunu 6).
Czas pokaże, czy te i inne rozwiązania przyjmą się wśród posiadaczy domów na kołach. Skądinąd znajdziemy przykłady eksperymentów z markizami zintegrowanymi z panelami słonecznymi, acz ograniczeniem dla takich aplikacji mogą być po prostu opady śniegu.

Największą wadą systemów śledzących jest skomplikowana konstrukcja i cena. Na zdjęciu amerykańska propozycja Heliotrope i europejska Oyster SunMover