Кіріспе

Күнге бағытталған жүктемеге арналған құрылғы. Күнді іздейтін құрылғы – жүктемені Күнге қарай бағыттайтын құрылғы. Жүктемелер әдетте күн панельдері, параболалық ойыстар, Френель рефлекторлары, линзалар немесе гелиостаттардың айналары болып табылады. Жазық панельді фотоэлектрлік жүйелер үшін, тракерлер күн сәулесі мен фотоэлектрлік панель арасындағы түсу бұрышын азайту үшін қолданылады, бұл кейде косинус қатесі деп аталады. Бұл бұрышты азайту орнатылған қуаттан өндірілетін энергия мөлшерін арттырады. 2008-2009 жылдары стандартты фотоэлектрлік жүйелерде 2009-2012 жылдары бір мегаваттан асатын коммерциялық орналымдардың кем дегенде 85%-ында тракерлер қолданылуы мүмкін деп болжанды. Бір осьті тракерлердің бағасы, сенімділігі және өнімділігі жақсарғандықтан, олардың пайдалануы ұлғайып, коммуналдық масштабтағы жобаларда кеңінен қолданыла бастады. WoodMackenzie/GTM Research деректері бойынша, 2017 жылы әлемдегі күн тракерлерінің жалпы көлемі 14,5 гигаватқа жетті. Бұл көрсеткіш жылдық өсімнің 32%-ын құрайды, ал ірі көлемде күн энергиясын пайдалану үдеген сайын одан да жоғары өсім күтілуде. Концентрацияланған фотоэлектрлік (CPV) және шоғырландырылған күн энергиясы (CSP) жүйелерінде тракерлер CPV және CSP жүйелеріндегі оптикалық компоненттерді пайдалану үшін қолданылады. Шоғырландырылған күн энергиясын қолданудағы оптикалық құрылғылар күн сәулесінің тікелей бөлігін қабылдайды, сондықтан энергияны жинау үшін олардың дұрыс бағытталуы қажет. Трекерлік жүйелер барлық концентрацияланған жүйелерде кездеседі, себебі мұндай жүйелер оптикалық ось келіп түсетін күн сәулесімен сәйкес келгенде күн энергиясын ең тиімді жинап алады.

Жарық энергиясы

Тура сәуледен жинауға болатын күн энергиясының мөлшері – панельдің ұстап алатын жарық мөлшері. Бұл панельдің ауданы, тікелей сәуле түсу бұрышының косинусына көбейтілу арқылы есептеледі (жоғарыдағы суретті қараңыз). Басқаша айтқанда, ұсталған энергия, тікелей сәулеге перпендикуляр бетке панельдің түсірген көлеңкесінің ауданына тең. Осы косинус байланысы 1760 жылы Ламберт косинусы заңымен ресімделген байқаумен тығыз байланысты. Бұл заң, объектінің көрінетін жарықтығы, оны жарықтандыратын сәуленің түсу бұрышының косинусына пропорционалды екенін көрсетеді.

Көңіл көтеру шығындары

Қабылданған жарықтың барлығы панельге өтпейді; бір бөлігі оның бетінде шағылысады. Шағылысқан жарықтың мөлшері беттік материалдың сыну көрсеткішіне және кіріп келетін жарықтың түсу бұрышына байланысты. Шағылысқан жарықтың мөлшері кіріп келетін жарықтың поляризациясына қарай да өзгереді. Күн сәулесі – барлық поляризациялардың қоспасы, тікелей күн сәулесінде олардың мөлшері тең болады. Барлық поляризациялар бойынша орташа есептегенде, шағылыс жоғалтулары 50 градусқа дейінгі түсу бұрыштарында шамамен тұрақты, ал одан кейін тез өседі. Мысалы, қоса берілген, шыныға арналған графикті қараңыз. Күн панельдері көбінесе антирефлекстік жабынмен жабылады, ол кремний мен ауаның сыну көрсеткіштері арасындағы бір немесе бірнеше жұқа қабаттардан тұрады. Бұл шағылысқан жарықта деструктивті интерференцияны тудырады, шағылысқан жарықтың мөлшерін азайтады. Фотоэлектрлік өндірушілер жарық шағылысын азайту үшін жақсартылған антирефлекстік жабындар мен текстуралы шыныны пайдалануда.

Күнделікті Күннің шығыс-батысқа қозғалысы

Күн күніне шығыстан батысқа қарай 360° жүріп өтеді, бірақ кез келген бекітілген нүктеден қарағанда, көрінетін бөлігі орташа жарты күн ішінде 180° градусқа тең болады (жазда көбірек, көктем мен күзде сәл кем, ал қыста едәуір аз). Жергілікті горизонт әсері бұл көрсеткішті азайтып, тиімді қозғалысты шамамен 150° дейін төмендетеді. Таң мен күн бату шегінде бекітілген күйде орналасқан күн панелі екі жаққа да 75° бұрылады, демек жоғарыдағы кестеге сәйкес, таңертең және кешке энергияның 75% астамын жоғалтады. Панельдерді шығысқа және батысқа бұру осы шығындарды өтеуге көмектеседі. Күннің шығыстан батысқа қарайғы қозғалысын өтеуге ғана тырысатын трекер бір осьті трекер деп аталады.

Күннің маусымдық солтүстік-оңтүстік қозғалысы

Жердің осьінің еңістігіне байланысты, Күн жыл бойы 46° солтүстік және оңтүстікке қарай қозғалады. Сондықтан, екі жергілікті шектің арасындағы орташа нүктеге орнатылған панельдер жиынтығы Күннің екі жағына 23° дейін жылғанын көреді. Жоғарыдағы кестеге сәйкес, оңтайлы бағытталған бір осьті трекер (төмендегі полярлық бағытталған трекерді қараңыз) жазғы және қысқы маусымдық шектен тыс жағдайларда тек 8,3% жоғалтады, немесе бір жыл ішінде шамамен 5% жоғалтады. Керісінше, тік немесе көлденең орналастырылған бір осьті трекер Күн жолындағы маусымдық өзгерістердің салдарынан айтарлықтай көп жоғалтады. Мысалы, 60° ендіктегі тік трекер жазда қолжетімді энергияның 40% дейін, ал 25° ендіктегі көлденең трекер қыста 33% дейін жоғалтады. Күннің күндізгі және маусымдық қозғалысын есепке алатын трекер екі осьті трекер деп аталады. Жалпы айтқанда, маусымдық бұрыштардың өзгеруіне байланысты жоғалтулар күннің ұзақтығының өзгеруімен күрделенеді, солтүстік немесе оңтүстік ендіктерде жазда энергия жинау артады. Бұл жинауды жазға қарай бейімдейді, сондықтан панельдер орташа жазғы бұрыштарға жақындаса, жалпы жылдық жоғалтулар көктем/күз теңдігі бұрышында (бұл ендікпен бірдей) орналасқан жүйемен салыстырғанда азаяды. Индустрияда бір және екі осьті трекерлер арасындағы жылдық жинаудың шамалы айырмашылығы екі осьті трекердің қосымша күрделілігін ақтауға тұрарлық па екені туралы көп пікірлер бар. Оңтүстік Онтариодағы нақты өндіріс статистикасын жақында қараған зерттеу көрсеткендей, бұл айырмашылық шамамен 4% құрады, бұл екі осьті жүйелердің қосымша шығындарынан әлдеқайда аз. Бұл көрсеткіш тұрақты массив пен бір осьті трекер арасындағы 24–32% жақсартумен салыстырғанда нашар.

Бұлттар

Жоғарыдағы модельдер күннің немесе жылдың әртүрлі уақытында бұлт жамылғысының мүмкіндігінің бірқалыпты екенін қарастырады. Әртүрлі климат аймақтарында бұлт жамылғысы маусымдарға қарай өзгеруі мүмкін, бұл жоғарыда сипатталған орташа көрсеткіштерге әсер етеді. Мысалы, егер күні бойы бұлттылық артатын болса, таңертеңгі күн сәулесін жинаудың артықшылықтары болуы мүмкін.

Атмосфера

Күн сәулесі атмосфера арқылы жүретін қашықтық күн көкжиекке жақындаған сайын артады, себебі күн сәулесі атмосфера арқылы көлденең бағытта өтеді. Атмосферадағы жол ұзындығы ұлғайған сайын, коллекторға жететін күн сәулесінің қарқындылығы төмендейді. Осы жол ұзындығының артуы ауа массасы (АМ) немесе ауа массасы коэффициенті деп аталады, мұнда AM0 атмосфераның үстінде, AM1 күн тікелей жоғарыдағы теңіз деңгейіне түсетін тік жолды білдіреді, ал AM 1-ден жоғары мәндер күн көкжиекке жақындағандағы көлденең жолдарды көрсетеді. Күн таңертең немесе қыс айларында аса ыстық сезілмесе де, атмосфера арқылы көлденең жолдың күн қарқындылығына күтілгеннен азырақ әсері бар. Күн көкжиектен бар болғаны 15° жоғары тұрғанда да күннің қарқындылығы максималды мәнінің шамамен 60% құрайды, 10° шамасында 50%, ал көкжиектен 5° жоғарыда 25% болады. Сондықтан, егер трекерлер күннің көкжиектен көкжиекке дейінгі қозғалысын қадағалай алса, олардың күн панельдері көп мөлшерде энергия жинай алады.

Күн элементтерінің тиімділігі

Фотоэлектрлік жасушаның қуатты түрлендіру тиімділігі, қадағалау жүргізілсе де, соңғы нәтижеге маңызды әсер етеді.

Температура

Фотоэлектрлік күн элементтерінің тиімділігі температураның артуымен 0,4%/°C шамасында төмендейді. Мысалы, таңертеңгі немесе қысқы маусымда 10°C температурадағы тиімділік, күндізгі немесе жазғы ыстықтағы 60°C температурадағы тиімділіктен шамамен 20% жоғары болады. Сондықтан, трекерлер күн жасушалары ең жоғары тиімділікпен жұмыс істейтін таңертеңгі және қысқы энергияны жинақтау арқылы қосымша пайда әкеле алады.

Күн коллекторларының түрлері

Күн коллекторлары концентрацияланбаған, әдетте фотоэлектрлік немесе ыстық су коллекторлары, немесе түрлі типтегі концентрациялайтын жүйелер болуы мүмкін. Күн коллекторларын орнату жүйелері бекітілген (қолмен бағытталған) немесе күнге іздейтін болуы мүмкін. Күн коллекторларының әртүрлі түрлері және олардың орналасқан жері (географиялық ендігі) әртүрлі іздеу механизмін қажет етеді. Іздеу жүйелері тұрақты коллектор / жылжымалы айна – гелиостат – немесе жылжымалы коллектор ретінде құрастырылуы мүмкін.

Жүгіретін орнату

Нидерланды, Қытай, Ұлыбритания және Жапонияда су қоймалары мен көлдерге күн панельдерінің жүзбелі аралдары орнатылуда. Күнге бағытталған жүйе панельдердің бағытын жылдың уақытына қарай автоматты түрде басқарады, буйларға байланған арқандардың көмегімен орнын өзгертеді.

Жүгіретін жер беті тұтқасы

Күндізгі трекерлерді "қалқымалы" негіздерді пайдалана отырып салуға болады, ол бетон қазылымдарын қажет етпейтін жерге тікелей орналасады. Трекерді бетон негізге орнатпастан, оны құм немесе қиыршық тас сияқты әртүрлі материалдармен толтырылатын қиыршық тас алақанына орналастырады, бұл трекерді жерге бекітеді. Бұл "қалқымалы" трекерлер дәстүрлі бекітілген трекерлерге қарағанда соққыға төтеп бере алады. Қалқымалы трекерлерді қолдану коммерциялық күн энергетикалық жобаларға арналған әлеуетті орындардың санын арттырады, себебі оларды жабылған полигондардың үстіне немесе қазылған негіздер мүмкін емес жерлерге орналастыруға болады.

Қозғалыссыз оптикалық бақылау

Күндік трассирлерді механикалық іздеу құрылғыларының қажеті болмастан құрастыруға болады. Бұлар қозғалыссыз оптикалық іздеу деп аталады. Renkube қозғалыссыз оптикалық іздеу технологиясын пайдаланып, жарықты қайта бағыттауға арналған шыны негізіндегі дизайнды жасады.

Концентрацияланбайтын фотоэлектрлік (PV) тракерлер

Фотоэлектрлік панельдер аспаннан тікелей және тараңдалған жарықты қабылдайды. Стандартты фотоэлектрлік трекерлердің панельдері қолжетімді тікелей және тараңдалған жарықты жинайды. Стандартты фотоэлектрлік трекерлердегі трекинг функциясы кіріп келетін жарық пен фотоэлектрлік панель арасындағы түсу бұрышын азайту үшін пайдаланылады. Бұл кіріп келетін күн сәулесінің тікелей бөлігінен жиналатын энергия мөлшерін арттырады. Стандартты фотоэлектрлік трекерлердің физикасы барлық стандартты фотоэлектрлік модуль технологияларымен үйлесімді. Оларға кристалды кремний панельдерінің барлық түрлері (моно- немесе мульти-Si) және жұқа пленкалы панельдердің барлық түрлері (аморфты кремний, CdTe, CIGS, микрокристалды) жатады.

Бір осьті тракинг құрылғылары

Бір осьті трекерлерде айналу осі ретінде қызмет ететін бір ғана бостандық дәрежесі болады. Бір осьті трекерлердің айналу осі әдетте нақты солтүстік меридианымен сәйкестендіріледі. Күрделі бақылау алгоритмдерін қолдану арқылы оларды кез келген бағытта туралауға болады. Бір осьті трекерлердің бірнеше кең таралған түрлері бар. Оларға көлденең бір осьті трекерлер (HSAT), көлденең модульдері бар көлденең бір осьті трекерлер (HTSAT), тік бір осьті трекерлер (VSAT), еңкейтілген бір осьті трекерлер (TSAT) және полярлық бағытталған бір осьті трекерлер (PSAT) жатады. Модельдеу кезінде модульдің трекер осіне қатысты орналасуы маңызды.

Екі осьті трассирлер

Екі осьті трекерлер айналу осьтері ретінде қызмет ететін екі еркіндік дәрежесіне ие. Бұл осьтер әдетте бір-біріне перпендикуляр болады. Жерге қатысты бекітілген ось негізгі ось деп есептеледі. Ал негізгі оське қатысты анықталатын ось екіншілік ось болып қарастырылады. Екі осьті трекерлердің бірнеше кең таралған түрлері бар. Олар негізгі осьтерінің жерге қатысты бағытына қарай жіктеледі. Екі ең көп қолданылатын түрлері – екі осьті көлбеу бұрылыс трекерлері (TTDAT) және екі осьті азимут-биіктік трекерлері (AADAT). Модульдің трекер осьтеріне қатысты бағыты өнімділікті модельдеу үшін маңызды. Екі осьті трекерлерде модульдер көбінесе екінші айналу осьтеріне параллель орналасады. Екі осьті трекерлер Күнді тік және көлденең бағытта қадағалай алу мүмкіндігі арқасында күн энергиясының ең жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Күн аспанда қай жерде болса да, екі осьті трекерлер өздерін тікелей Күнге бұруға шамасы жетеді.

Бұрышты-бағытты

Екі осьті иілгіш (TTDAT) деп аталатындығының себебі – панель массиві тік бағананың үстіне орнатылуында. Әдетте, шығыс-батыс қозғалысы бағананың үстінде массивті айналдыру арқылы жүзеге асырылады. Айналмалы подшипник үстінде T немесе H пішіндес механизм орналасқан, ол панельдердің тік айналуын қамтамасыз етеді және массивтің негізгі бекіту нүктелері болып табылады. Екі осьті иілгіштің негізгі айналу осьінің екі шетіндегі тіреулерді орнату құнын төмендету үшін бірнеше иілгіш арасында бөлісуге болады. Басқа TTDAT иілгіштерінде горизонталь негізгі ось және тәуелді ортогональды ось болады. Тік азимуттық ось бекітілген. Бұл жүктемені жерге орнатылған жабдыққа қосуда үлкен икемділікті қамтамасыз етеді, себебі бағананың айналасында кабель бұралымайды. Екі осьті иілгіштермен жабдықталған алаңдардың орналасуы өте икемді. Қарапайым геометриясының арқасында айналу осьтерін бір-біріне параллель ұстау, иілгіштерді бір-біріне қатысты дұрыс орналастыру үшін жеткілікті. Көбінесе, күн аспанда төмен болғанда бір иілгіштің екіншісіне көлеңке түсірмеу үшін иілгіштерді салыстырмалы түрде сирек орналастыру қажет. Иілгішті көлденеңге жақындату арқылы бұл мәселені шешуге болады, бұл күннен түсетін көлеңкені азайтып, жиналатын жалпы қуатты арттырады. Көптеген екі осьті иілгіштердің айналу осьтері әдетте нақты солтүстік меридианға немесе ендіктің шығыс-батыс сызығына параллель орналасады. Иілгіш конфигурациясының ерекше мүмкіндіктері мен тиісті басқару құрылғысы болған жағдайда, портативті платформаларда қолдану үшін толық автоматты түрде бақылау мүмкін. Иілгіштің бағыты маңызды емес және қажеттілікке қарай орналастырылуы мүмкін.

Азимут-биіктік

Азимуттық биіктік (немесе альт-азимуттық) екі осьті трекердің (AADAT) негізгі осі (азимут осі) жер бетіне тік болып орналасады. Екіншілік ос, көбінесе биіктік ос деп аталады, әдетте негізгі осқа перпендикуляр болады. Олар жұмыс принципі бойынша ұш-қисайту жүйелеріне ұқсас, бірақ күн сайын бақылау үшін массивтің айналу әдісімен ерекшеленеді. AADAT жүйелері массивті полюстің үстінен айналдырудың орнына, массивті бірқатар роликтерге орнатылған үлкен сақина арқылы жылжыта алады. Бұл конструкцияның басты артықшылығы – массивтің салмағы TTDAT-тағы бағананың бір ғана жүктеме нүктесіне қарағанда сақинаның бір бөлігіне таралады. Бұл AADAT-қа әлдеқайда ірі массивтерді қолдауға мүмкіндік береді. Дегенмен, TTDAT-тан айырмашылығы, AADAT жүйесі сақинаның диаметрінен жақын орналастырыла алмайды, бұл жүйе тығыздығын төмендетуі мүмкін, әсіресе трекерлердің бір-біріне түсіретін көлеңкесін ескергенде.

Құрылыс және (өздігінен) салу

Кейін сипатталғандай, панельдер мен трекерлердің арасындағы экономикалық теңгерім. 2010 жылдардың басында күн панельдерінің бағасының күрт төмендеуі тиімді шешім табуды қиындатты. Қоса берілген медиа файлдарда көрсетілгендей, көптеген құрылыстар шағын шеберханаларға немесе қолөнершілерге жарамсыз өнеркәсіптік және/немесе ауыр материалдарды қолданады. Тіпті коммерциялық ұсыныстарда да тұрақтандыру үшін өте қолайсыз шешімдер (мысалы, үлкен тастар) кездесуі мүмкін. Шағын (әуесқойлар/хобби) құрылысы үшін экономикалық тиімділік, дайын өнімнің табиғи факторларға төзімділігі, материалдарды оңай пайдалану және құрастыру қарастырылуы тиіс.

Трекер түрін таңдау

Трекер түрін таңдау көптеген факторларға байланысты, соның ішінде орнату көлемі, электр тарифтері, мемлекеттік қолдау, жер шектеулері, ендік және жергілікті ауа райы. Көлденең бір осьті трекерлер әдетте ірі таратылған генерация жобалары мен электр станциясы деңгейіндегі жобалар үшін қолданылады. Энергияны жақсарту, өнімнің төмен құны және орнатудың қарапайымдылығы ірі жобаларда тиімді экономиканы қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, күндізгі уақыттағы жоғары өнімділік, әсіресе желіге қосылған фотоэлектр жүйелері үшін маңызды, өйткені бұл өндірістің пік сұраныс уақытына сәйкес келуін қамтамасыз етеді. Көлденең бір осьті трекерлер көктем және жаз айларында, күннің биік тұрған кезінде өнімділіктің айтарлықтай өсуіне де мүмкіндік береді. Олардың тіреу құрылымының беріктігі мен механизмнің қарапайымдылығы жоғары сенімділікті қамтамасыз етеді, бұл техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады. Панельдер көлденең болғандықтан, оларды өз-өзінен көлеңке түсірмейтіндей етіп осьтік құбырға ықшам түрде орналастыруға болады және оларды тазалау да оңай. Белгілі немесе (маусымдық) реттелетін бұрыштары бар мұндай трекерлер жоғары ендіктерге жарамды, онда күннің жолы аса биік болмаса да, жазда ұзақ күндерге және күннің ұзын доғамен қозғалуына әкеледі. Екі осьті трекерлер көбінесе кішкентай тұрғын үйлерге орнатуда және мемлекеттік қолдау тарифтері өте жоғары аймақтарда қолданылады.

Көп айналы концентрирушы фотоэлектрлік

Бұл құрылғы күн сәулесін жоғары температуралы жүйеге шоғырландыру үшін көлденең жазықтықта орналасқан бірнеше айнаны пайдаланады. Айналар желдің күшіне көп көрінбегендіктен, құрылымдық мәселелер мен шығындар айтарлықтай төмендейді. Патенттелген механизмді қолдану арқасында әрбір құрылғыға екі ғана жетектеу жүйесі қажет. Құрылғының құрылымы жазық шатырларда және төменгі ендіктерде пайдалануға өте қолайлы. Суретте көрсетілген әрбір құрылғы шамамен 200 Вт тұрақты ток қуатын өндіреді. Калифорния штатының Ланкастер қаласындағы Сиерра СанТауэрде орталық электр станциясымен біріктірілген көп айналы шағылыстыру жүйесі қолданылды. Бұл электр станциясы 2009-2014 жылдар аралығында eSolar компаниясымен пайдаланылды. Бұл жүйеде солтүстік-оңтүстік бағытта орналасқан бірнеше гелиостаттар қолданылды, ал құрастыру және пайдалану шығындарын азайту үшін фабрикада дайын бөлшектер мен құрылыс пайдаланылды.

Белсенді ізденуші

Белсенді трекерлер күн трекерін жүргізу үшін моторлар мен беріліс қораптарын пайдаланады. Олар микропроцессорлар мен сенсорларды, күндік және уақыттық алгоритмдерді немесе олардың комбинациясын қолданып, күннің орнын анықтай алады. Бұл ауқымды құрылымдардың қозғалысын бақылау және басқару үшін арнайы айналмалы жетектер (slewing drives) жасалып, қатаң сынақтан өтеді. Трекерді басқаруға қолданылатын технологиялар үнемі дамып келеді, ал Google және Eternegy компанияларының соңғы жетістіктеріне кейбір қымбат және нәзік компоненттерді алмастыру үшін сым арқандар мен лебёдкаларды (winches) пайдалану кіреді. Белгілі бір бұрыштағы тіректі аралыққа (sandwich) қоятын қарама-қарсы айналмалы жетектер «көп осьті» трекинг әдісін құру үшін қолданылуы мүмкін, бұл бойлық бағытқа қатысты айналуды жояды. Егер бұл әдіс бағанаға немесе тіреуге орнатылса, ол тұрақты фотоэлектрлік жүйеге қарағанда көбірек электр энергиясын өндіреді және оның фотоэлектрлік массиві ешқашан тұраққа кіретін жолға бұрылмайды. Бұдан әрі, бұл әдіс кез келген тұрақ жолының/қатарының бағытында, тіпті дөңгелек немесе қисық сызықты бағытта да күн энергиясын максималды түрде өндіруге мүмкіндік береді. Белсенді екі осьті трекерлер гелиостаттарды – орталық электр станциясының сіңіргішіне (absorber) күн сәулесін шағылыстыратын жылжымалы айналарды бағыттау үшін де қолданылады. Үлкен алаңдағы әрбір айнаның жеке бағыты болғандықтан, олар орталық компьютерлік жүйе арқылы бағдарламалық түрде басқарылады, сонымен қатар қажет болған жағдайда жүйені тоқтатуға мүмкіндік береді. Жарыққа сезімтал трекерлер әдетте екі немесе одан көп фотосенсорларды, мысалы, фотодиодтарды дифференциалды түрде орналастырады, олар бірдей жарық ағынын қабылдағанда нөлдік мәнді шығарады. Механикалық тұрғыдан алғанда, олар барлық бағытта (яғни жазық) болуы керек және бір-біріне 90 градус бұрышпен бағытталған болуы керек. Бұл олардың косинус функцияларының ең тік бөлігін ең тік бөлігінде теңдестіреді, нәтижесінде максималды сезімталдыққа қол жеткізіледі. Басқарушылар туралы толық ақпарат алу үшін «Активті күндізгі жарықтандыру» бөлімін қараңыз. Моторлар энергияны тұтынатындықтан, оларды тек қажет болған жағдайда пайдалану қажет. Сондықтан гелиостат үздіксіз қозғалыс емес, дискретті қадамдармен қозғалады. Сонымен қатар, егер жарық белгілі бір шектен төмен болса, қайта бағыттау үшін жеткілікті қуат өндірілмейді. Бұл жарық деңгейінің бір бағыттан екінші бағытқа айтарлықтай емес болған жағдайда да дұрыс, мысалы, бұлттардың өтуі кезінде. Трекердің бұлтты күндерде энергияны зейінсіз жұмсауына жол бермеу үшін шаралар қолдану қажет.

Пассивті бақылаушы

Ең көп таралған пассивті трекерлер төмен қайнау температурасы бар қысылған газды пайдаланады, ол күннің жылуынан туындайтын газ қысымы арқылы бір немесе екінші жаққа итереді, осылайша тепе-теңдіксіздікке жауап ретінде трекердің қозғалуын қамтамасыз етеді. Бұл дәл емес бағыттау болғандықтан, ол кейбір түрлерінде фотоэлектрлік коллекторларға жарамсыз, бірақ әдеттегі фотоэлектрлік панельдер үшін жақсы жұмыс істейді. Олар желдің күрделі соққан кезінде артық қозғалысты болдырмау үшін тұтқыр демпферлермен жабдықталады. Шадерлер/рефлекторлар таңертеңгі күн сәулесін панельді "ояту" және оны Күнге қарай бұру үшін қолданылады, бұл көлеңкеге байланысты бірнеше сағатқа созылуы мүмкін. Панельді зениттен сәл асырып орналастыратын және кешке тидоунды пайдаланатын құрылым арқылы бұл процестің уақытын қысқартуға болады (газдың гравитацияны жеңуіне қажетті күшті азайту үшін). (Түнде желді күйінде босатуды болдырмайтын серпімді пружина қолданылады). Фотоэлектрлік күн панельдері үшін жаңадан пайда болған пассивті трекердің бір түрі фотоэлектрлік жасушалардың жолақтарының артында голограмманы қолданады, сондықтан күн сәулесі модульдің мөлдір бөлігі арқылы өтіп, голограммаға шағылысады. Бұл күн сәулесінің жасушаға арт жағынан түсуіне мүмкіндік береді, осылайша модульдің тиімділігі артады. Сонымен қатар, панельді жылжыту қажеттілігі жоқ, себебі голограмма әрқашан күн сәулесін жасушаларға дұрыс бұрыштан шағылыстырады.

Қолмен бақылау

Кейбір дамып келе жатқан елдерде, жүйелер операторларға ауыстырылды, олар трекерлерді реттейді. Бұл сенімділікті арттырады, техникалық қызмет көрсетуге қызметкерлердің болуын қамтамасыз етеді және нысан орналасқан жердегі халыққа жұмыс орындарын жасайды.

Айналатын ғимараттар

Фрайбург-им-Брайсгау қаласында 1996 жылы Рольф Диш "Гелиотроп" тұрғын үйін салды. Бұл үй күнмен бірге айналады және шатырында қосымша екі осьті фотоэлектрлік панельдер орнатылған. Ол ғимараттың тұтынатын энергиясының төрт есесін өндіреді. "Егіздер" үйі – тік осьті күнге бағыттағыштың бірегей мысалы. Австриядағы (солтүстік ендігі 45 градустан жоғары) бұл цилиндрлі үй күннің қозғалысын қадағалап, толығымен айналады, ал ғимараттың бір жағына орнатылған тік күн панельдері дербес айналып, күннің табиғи жылуын реттеуге мүмкіндік береді. ReVolt House – TU Delft студенттері Мадридтегі Solar Decathlon Europe жарысы үшін жобалаған айналатын, су бетінде жүзетін үй. Үй 2012 жылдың қыркүйегінде аяқталды. Жазда үйдің ішін қызудан сақтау үшін жарық өткізбейтін қасбеті күнге бұрылады. Ал қыста үйді күн сәулесімен пассивті түрде жылыту үшін әйнек қасбеті күнге қаратылады. Үй су бетінде үйкеліссіз жүзіп тұрғандықтан, оны айналдыруға көп энергия қажет болмайды.

Кемшіліктер

Трекерлер жүйеге қосымша шығын мен техникалық қызмет көрсетуді талап етеді. Егер олар құнға 25% арттырып, өнімділікті 25% жақсартса, жүйені 25% үлкейту арқылы сол көрсеткіштерге қол жеткізуге болады, бұл қосымша техникалық қызмет көрсету қажеттілігін жояды. Бұрын фотоэлектрлік модульдер бүгінгіге қарағанда қымбат болған кезде трекинг өте тиімді болған. Олардың құны жоғары болғандықтан, берілген қуатты алу үшін жүйеде қолданылатын панельдердің санын азайту үшін трекингті пайдалану маңызды болды. Бірақ панельдер арзандаған сайын трекингтің тиімділігі, үлкен санды панельдерді пайдаланумен салыстырғанда төмендейді. Дегенмен, электр желісіне қосылмаған қондырғыларда, энергияны түнде сақтау үшін аккумуляторлар қолданылатын жағдайда, трекинг жүйесі сақталған энергияны пайдалану уақытын қысқартады, демек аккумуляторлардың сыйымдылығын азайтады. Аккумуляторлардың өзі қымбат болғандықтан (дәстүрлі қорғасын қышқыл аккумуляторлары немесе жаңа литий-ионды аккумуляторлар), олардың құны шығындарды талдау кезінде ескерілуі керек. Трекинг жүйесі тұрғын үйлердің төбесіне орнатылатын фотоэлектрлік қондырғылар үшін қолайлы емес. Трекинг панельдердің бұрылуын немесе қозғалуын талап ететіндіктен, мұны іске асыру үшін қосымша шаралар қабылдануы керек. Бұл панельдерді төбеден едәуір қашықтыққа орнатуды талап етеді, бұл қымбат тіреу конструкцияларын қажет етеді және желдің жүктемесін арттырады. Сонымен қатар, мұндай құрылым тұрғын үй төбесінде эстетикалық тұрғыдан жағымды болмайды. Осы себептерге (және мұндай жүйенің жоғары құнына) байланысты трекинг тұрғын үй төбесіндегі қондырғыларда қолданылмайды және болашақта да қолданылуы күмәнді. Бұл әсіресе фотоэлектрлік модульдердің құнының төмендеуіне байланысты, яғни, қуатты арттыру үшін модульдердің санын көбейту тиімдірек шешім болып табылады. Трекинг тұрғын үйлердегі жерге орнатылатын қондырғыларда қолданылуы мүмкін (кейде қолданылады), онда қозғалыс еркіндігі жоғары. Трекинг көлеңке тудыру мәселелерін де тудыруы мүмкін. Панельдер күні бойы қозғалған кезде, егер панельдер бір-біріне тым жақын орналасса, олар бір-бірін көлеңкелеуі мүмкін. Мысалы, егер бірнеше панель шығыстан батысқа қарай қатар орналасса, күннің ортасында көлеңке болмайды, бірақ түстен кейін, егер олар жеткілікті жақын болса, батыстағы көрші панельдер көлеңке түсіруі мүмкін. Бұл панельдердің трекинг жүйесінде көлеңке түсірмеу үшін жеткілікті арақашықтықта орналасуын талап етеді, бұл белгілі бір аумақтан алынатын қуатты азайтуы мүмкін. Егер панельдерді кеңінен орналастыруға жеткілікті жер болса, бұл үлкен проблема емес. Бірақ ол күннің белгілі бір сағаттарында (күн ортасы шамасында) тұрақты жүйемен салыстырғанда өнімділікті азайтады. Бұл мәселені математикалық есептеулер арқылы оңтайландыру "артқа қарай іздеу" деп аталады. Сонымен қатар, бір осьті трекинг жүйелері салыстырмалы түрде аз жел жылдамдығында тұрақсыз болуға бейім (қарқынды тербеліс). Бұл бір осьті күн трекинг жүйелерінің бұрылу тұрақсыздығына байланысты. Автоматты түрде бекіту және сыртқы демпферлер сияқты қарқынды тербеліске қарсы шаралар қолданылуы тиіс.