در عصر حاضر که انرژی‌های تجدیدپذیر نقش محوری در آینده جهان ایفا می‌کنند، بهینه‌سازی تولید برق از نیروگاه‌های خورشیدی به یک ضرورت تبدیل شده است. شرکت دانش‌بنیان نوین افق، با تکیه بر دانش بومی و تخصص بی‌نظیر در طراحی و ساخت داخلی تمامی اجزای ردیاب‌های خورشیدی (شامل بخش‌های الکتریکی، سنسورها، مکانیزم‌های مکانیکی و موتورها)، پیشرو در ارائه تراکرهای خورشیدی تک‌محوره و دومحوره با بالاترین کیفیت و عملکرد مطلوب است. این مقاله به عنوان یک راهنمای جامع، به معرفی این سیستم‌های پیشرفته، مزایای چشمگیر آن‌ها در افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های فتوولتائیک و رویکرد منحصر به فرد نوین افق در این صنعت می‌پردازد.
گرایش جهانی به انرژی خورشیدی و کاهش هزینه‌ها: بستری برای ردیاب‌های خورشیدی
انرژی خورشیدی به سرعت در حال تبدیل شدن به یکی از ارکان اصلی تأمین انرژی جهان است. رشد فزاینده ظرفیت‌های نصب شده و کاهش چشمگیر هزینه‌های تولید، این فناوری را به گزینه‌ای جذاب و اقتصادی تبدیل کرده است:
رشد بی‌سابقه جهانی:
مطابق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (Irena)، در سال ۲۰۲۳ رکورد جدیدی در استقرار انرژی‌های تجدیدپذیر در بخش تولید برق ثبت شد و ظرفیت کل به ۳۸۶۵ گیگاوات در سطح جهانی رسید. تجدیدپذیرها ۸۰٪ از ظرفیت جدید تولید برق را تشکیل دادند که آسیا با ۶۹٪ سهم، بیشترین رشد را داشت.
کاهش هزینه‌های تولید:
هزینه‌های تولید انرژی خورشیدی از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۲۰ به میزان ۹۰ درصد کاهش یافته است. در سال ۲۰۲۰، هزینه تولید برق از نیروگاه‌های بزرگ خورشیدی به طور متوسط جهانی تنها ۰.۰۳۷ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت بود، در حالی که این هزینه برای زغال‌سنگ ۰.۱۱۲ دلار، گاز طبیعی ۰.۰۵۹ دلار، هسته‌ای ۰.۱۶۳ دلار و باد ۰.۰۴ دلار بود. در سال ۲۰۲۳، هزینه تولید برق خورشیدی ۵۶٪ کمتر از گزینه‌های سوخت فسیلی و هسته‌ای بود و پیش‌بینی می‌شود در سال ۲۰۲۴ هزینه ماژول‌های فتوولتائیک به پایین‌ترین رکورد خود برسد. این کاهش هزینه‌ها، همراه با نیاز روزافزون به حداکثر کردن بازدهی، استفاده از فناوری‌هایی مانند ردیاب‌ها و تراکرهای خورشیدی را بیش از پیش توجیه‌پذیر می‌سازد. انرژی خورشیدی با رشد جهانی چشمگیر و سهم بالا در ظرفیت‌های جدید تولید برق، به‌دلیل کاهش ۹۰ درصدی هزینه‌ها از سال ۲۰۰۹، به اقتصادی‌ترین گزینه نسبت به سوخت‌های فسیلی و هسته‌ای تبدیل شده است. در سال ۲۰۲۳، هزینه تولید برق خورشیدی ۵۶٪ کمتر از گزینه‌های فسیلی و هسته‌ای بوده و روند کاهش قیمت همچنان ادامه دارد.
تراکر خورشیدی یا (Solar Tracker) چیست و چرا برای نیروگاه‌های فوتوولتاییک حیاتی است؟
ردیاب خورشیدی که با نام تراکر خورشیدی (Solar Tracker) نیز شناخته می‌شود، سیستمی مکانیکی است که پنل‌های خورشیدی را به صورت خودکار در طول روز و فصول مختلف، به گونه‌ای تنظیم می‌کند که همواره عمود بر جهت تابش خورشید قرار گیرند. این عملکرد، مشابه حرکت گل آفتابگردان است که همواره به سمت نور خورشید می‌چرخد.
مفهوم و اصول کار ردیاب و تراکر خورشیدی:
هدف اصلی یک ردیاب، به حداکثر رساندن میزان نور خورشیدی است که به سطح پنل‌ها می‌رسد. با تغییر زاویه پنل‌ها در طول روز، ردیاب‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که پنل‌ها بیشترین انرژی ممکن را جذب کنند.
افزایش تولید انرژی: مزیت اصلی ردیاب‌ها/تراکرها:
استفاده از ردیاب‌های خورشیدی به طور چشمگیری باعث افزایش تولید برق می‌شود. این افزایش بسته به نوع ردیاب و موقعیت جغرافیایی، می‌تواند بین ۱۰ تا ۴۰ درصد متغیر باشد. این مزیت، ردیاب‌ها را به یک جزء حیاتی برای افزایش بازدهی نیروگاه‌های خورشیدی، به ویژه در مناطق با تابش آفتاب فراوان، تبدیل کرده است.
تأثیر ردیاب بر بازگشت سرمایه (ROI) نیروگاه خورشیدی:
با افزایش قابل توجه تولید انرژی، ردیاب‌های خورشیدی به سرعت هزینه اولیه خود را جبران کرده و بازگشت سرمایه (ROI) پروژه‌های خورشیدی را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشند.
رواج و رشد بازار:
برخلاف تصور رایج، استفاده از ردیاب‌های خورشیدی در مکان‌هایی که تابش نور خورشید بیشتر است، رایج‌تر است. بیش از نیمی از نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ در آمریکا، به ویژه در مناطق آفتاب‌خیز، از این فناوری بهره می‌برند. بازار جهانی ردیاب‌های خورشیدی به دلیل افزایش تقاضا برای انرژی‌های پاک و حمایت دولت‌ها از انرژی‌های تجدیدپذیر در حال رشد سریع است.
الگوریتم رهگیری نور خورشید در تراکرهای خورشیدی:
هوشمندی در ردیابی تراکرهای خورشیدی از الگوریتم‌های پیشرفته‌ای برای ردیابی دقیق موقعیت خورشید استفاده می‌کنند. این الگوریتم‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند و اغلب به صورت ترکیبی برای دستیابی به بالاترین دقت به کار می‌روند.
رهگیری بر اساس موقعیت خورشید (GPS-based Tracking):
ردیاب‌های خورشیدی مبتنی بر موقعیت دریافتی از ماهواره‌ها (GPS) با بهره‌گیری از داده‌های دقیق موقعیت جغرافیایی، الگوریتم حرکت خورشید را در طول روز و فصول مختلف استخراج می‌کنند. با وارد کردن موقعیت نصب سیستم، پردازنده فرمان‌های لازم را به موتور می‌دهد تا پنل خورشیدی در بهترین موقعیت نسبت به خورشید قرار گیرد. این روش برای پیش‌بینی دقیق مسیر خورشید بسیار کارآمد است.
رهگیری با استفاده از سنسورهای نوری (Light Sensor-based Tracking):
این سیستم‌ها از حسگرهای نوری متنوعی برای ردیابی دقیق موقعیت خورشید بهره می‌برند. این حسگرها با جابه‌جایی خورشید، فرمان لازم را به موتور(ها) برای حرکت می‌دهند تا صفحات خورشیدی در بهترین موقعیت قرار گیرند. این روش به تغییرات لحظه‌ای نور خورشید (مانند ابری شدن جزئی) واکنش نشان می‌دهد.
ترکیب سیستم ردیابی بر اساس موقعیت و سنسور نوری (Hybrid Tracking):
در سیستم‌های پیشرفته نوین افق، رهگیری اولیه با استفاده از الگوریتم‌های حرکت خورشید (موقعیت) انجام می‌شود و سیستم سنسور نوری به عنوان پشتیبان (بک‌آپ) مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این حالت، در صورت ابری شدن هوا یا وجود موانع موقت، سنسور نوری می‌تواند موقعیت بهینه خورشید را مشخص و جهت پنل خورشیدی را با آن تنظیم کند. همچنین امکان اجرای بک‌ترکینگ (Backtracking) در این سیستم‌ها نیز وجود دارد. 
پنل خورشیدی دارای سیستم ردیاب خورشیدی
دنبال‌کننده خورشیدی سامانه‌ای است که با تنظیم زاویه پنل‌ها در راستای حرکت خورشید، بازده تولید برق را تا ۴۰٪ افزایش می‌دهد. این فناوری در مناطق آفتابی بسیار رایج است و با بهینه‌سازی زاویه تابش، بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی را به‌طور چشمگیری بالا می‌برد.
بک‌ترکینگ (Backtracking)
در نیروگاه‌های خورشیدی هوشمندانه در ردیاب‌های خورشیدی، به ویژه در تراکرهای تک‌محوره، برای بهینه‌سازی تولید انرژی و کاهش سایه‌اندازی بین ردیف‌های پنل‌های خورشیدی است. اهمیت بک‌ترکینگ: در نیروگاه‌های خورشیدی با ردیف‌های پنل نزدیک به هم، در ساعات ابتدایی صبح و اواخر روز، ممکن است سایه پنل‌های یک ردیف بر روی ردیف‌های مجاور بیفتد که باعث کاهش قابل توجه راندمان کلی نیروگاه می‌شود. عملکرد بک‌ترکینگ: بک‌ترکینگ با تنظیم هوشمندانه زاویه پنل‌ها، از این مشکل جلوگیری می‌کند. به جای اینکه پنل‌ها همیشه دقیقاً به سمت خورشید باشند، در مواقعی که احتمال سایه‌اندازی وجود دارد، زاویه آن‌ها کمی تغییر می‌کند تا سایه‌ها به حداقل برسند و تولید کلی انرژی نیروگاه افزایش یابد. این فرآیند، حتی با کمی انحراف از زاویه مستقیم خورشید، به دلیل جلوگیری از افت شدید ناشی از سایه، منجر به بهره‌وری بالاتر می‌شود. 
تفاوت سیستم دارای بک ترکینگ و بدون آن
الگوریتم‌های رهگیری خورشید در سیستم‌های تراکر خورشیدی از موقعیت جغرافیایی و داده‌های GPS یا حسگرهای نوری برای تنظیم دقیق زاویه پنل‌ها استفاده می‌کنند. سیستم‌های پیشرفته از ترکیب هر دو روش بهره می‌برند و با فناوری “بک ترکینگ”، از سایه‌اندازی بین پنل‌ها جلوگیری کرده و راندمان کلی نیروگاه را افزایش می‌دهند.
انواع ردیاب‌ها وتراکرهای خورشیدی از لحاظ مکانیزم:
مقایسه عملکرد انتخاب نوع مناسب ردیابیا تراکر خورشیدی به عوامل مختلفی از جمله بودجه، فضای موجود و اهداف بهره‌برداری بستگی دارد. در اینجا به بررسی انواع رایج می‌پردازیم: پنل‌های خورشیدی ثابت (Fixed Type): در این پیکربندی، پنل‌ها معمولاً در جهت جنوب قرار می‌گیرند و زاویه‌ای ثابت (معمولاً بین ۲۰ تا ۳۰ درجه) نسبت به افق دارند. این سیستم‌ها ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین گزینه هستند اما کمترین بازدهی را دارند.
نیروگاه فتوولتائیک با پنل های ثابت
پنل‌های خورشیدی تک‌محوره (Single Axis Tracker):
این ردیاب‌ها دارای یک محور گردش هستند که پنل‌ها را از سمت شرق به غرب می‌چرخاند. محور گردش معمولاً در راستای شمال به جنوب است و پنل‌ها می‌توانند با طلوع خورشید به سمت شرق و با غروب آن به سمت غرب منحرف شوند. این تراکرها به طور متوسط بازده تولید برق را ۱۵ تا ۲۵ درصد نسبت به سیستم‌های ثابت افزایش می‌دهند. مزایای مهم نیروگاه‌های خورشیدی تک‌محوره: فضای محدود: در صورت محدودیت فضا، ردیاب‌های تک‌محوره می‌توانند با همان مقدار پنل، برق بیشتری تولید کنند. خروجی بالا در ساعات صبح و عصر: تراکرهای تک‌محوره می‌توانند خروجی برق را در این زمان‌ها که تقاضا برای برق بیشتر است، افزایش دهند. کاربردهای تجاری: برای پروژه‌های تجاری که به دنبال حداکثر بازده انرژی با هزینه اولیه معقول هستند، مفید هستند. 
نیروگاه فتوولتائیک با سیستم ردیاب خورشیدی تک محور
پنل‌های خورشیدی دومحوره (Dual Axis Tracker):
این ردیاب‌ها با بهره‌گیری از دو محور چرخش مستقل، قادرند پنل‌های خورشیدی را در هر لحظه به صورت دقیق به سمت خورشید تنظیم کنند. محور اول حرکت شرق به غرب و محور دوم ارتفاع خورشید را کنترل می‌کند. این سیستم‌ها می‌توانند بین ۲۰ تا ۴۰ درصد به بازده انرژی تولید شده نسبت به سیستم‌های ثابت اضافه کنند و بالاترین میزان تولید انرژی را فراهم می‌آورند. مقایسه عملکرد تک‌محوره در برابر دومحوره: نمودارها و مقایسه‌ها نشان می‌دهند که سیستم‌های ردیاب تک‌محوره و دومحوره در تمام فصول بازدهی بیشتری نسبت به سیستم ثابت دارند. این اختلاف بازدهی در فصول بهار و تابستان به دلیل تابش بیشتر آفتاب و زاویه بهینه پنل‌ها به حداکثر خود می‌رسد. تراکرهای دومحوره بیشترین بازدهی را دارند اما هزینه اولیه و پیچیدگی بیشتری نیز به همراه دارند. 
نیروگاه فتوولتائیک با سیستم ردیاب خورشیدی دو محور
پنل‌های خورشیدی در نیروگاه‌های ثابت با زاویه‌ای مشخص نصب می‌شوند، اما استفاده از ردیاب‌های خورشیدی تک‌محوره و دومحوره می‌تواند به ترتیب بازدهی نیروگاه را ۱۵–۲۵٪ و ۲۰–۴۰٪ افزایش دهد. شرکت نوین افق با تکیه بر تخصص داخلی، موفق به طراحی و تولید هر دو نوع ردیاب خورشیدی برای نیروگاه‌های فتوولتائیک شده است.
هزینه های نصب تراکر خورشیدی:
بر اساس اطلاعات موجود، نصب تراکر های تک محوره، هزینه سرمایه گذاری در نیروگاه خورشیدی را بین 10 تا 20 درصد افزایش می دهد و در نیروگاه های دو محوره افزایش هزینه سرمایه گذاری اولیه به 20 تا 30 درصد می رسد(3). بنابراین، انتخاب بین سازه‌های ثابت، ردیاب‌های تک‌محوره و دومحوره باید با توجه به بودجه، فضای موجود و اهداف بهره‌برداری انجام شود. 
نمودار مقایسه میزان تولید برق در نیروگاه خورشیدی در ماه های مختلف سال براساس پنل خورشیدی ثابت، یک محور و دو محوره (4) افزایش بهره‌وری با ردیاب‌های خورشیدی برای مقایسه بهره‌وری، می‌توان خروجی یک سیستم ردیاب تک محوره بهینه‌شده را با یک سیستم ثابت (هر دو با توان 10 کیلووات پیک) در یک روز مقایسه کرد. 
خروجی یک سیستم ردیاب تک محوره بهینه‌شده را با یک سیستم ثابت در یک روز مقایسه در تابستان (4) 
خروجی یک سیستم ردیاب تک محوره بهینه‌شده را با یک سیستم ثابت در یک روز مقایسه در زمستان (4) تفاوت بازدهی پنل های فوتوولتاییک ثابت، تک محوره و دومحوره در فصول مختلف برای درک بهتر تفاوت بهره‌وری، می‌توانیم خروجی سه سیستم مختلف (ثابت، تک محوره و دو محوره) را در هر فصل مقایسه کنیم: 
خروجی سه سیستم مختلف (ثابت، تک محوره و دو محورها در ماه های سال (4) این تفاوت‌ها نشان می‌دهند که سیستم‌های ردیاب خورشیدی، به ویژه سیستم‌های دو محوره، می‌توانند بهره‌وری انرژی را در مقایسه با سیستم‌های ثابت به میزان قابل توجهی افزایش دهند. سیستم های تک محور و دو محور در تمام فصول بازدهی بیشتری نسبت به سیستم ثابت دارند. البته این اختلاف بازدهی در فصول بهار و تابستان به دلیل تابش بیشتر آفتاب و زاویه بهینه پنل ها به حداکثر خود می رسد.
نصب ردیاب‌های خورشیدی تک‌محوره و دومحوره به‌ترتیب هزینه سرمایه‌گذاری را ۱۰–۲۰٪ و ۲۰–۳۰٪ افزایش می‌دهد، اما در تمام فصول باعث افزایش قابل توجه بهره‌وری نسبت به سیستم‌های ثابت می‌شوند. این افزایش بازدهی به‌ویژه در بهار و تابستان، با تابش بیشتر خورشید، به حداکثر می‌رسد.
تخصص دانش‌بنیان نوین افق در طراحی و ساخت ردیاب‌ها و تراکرهای خورشیدی:
پاز ایده تا محصول نهایی شرکت نوین افق به عنوان یک شرکت دانش‌بنیان، تمامی مراحل طراحی و ساخت ردیاب‌های خورشیدی تک‌محوره و دومحوره را به صورت کاملاً داخلی انجام می‌دهد. این شامل توسعه بخش‌های الکتریکی، سنسورهای دقیق، مکانیزم‌های مکانیکی و موتورهای قدرتمند است. این رویکرد بومی‌سازی شده، مزایای ملموسی برای پروژه‌های خورشیدی شما به همراه دارد.
نوآوری و تطابق‌پذیری کامل:
با کنترل کامل بر فرآیند طراحی، ما قادر به توسعه ردیاب‌ها و تراکرهایی هستیم که به طور خاص برای شرایط اقلیمی و نیازهای فنی پروژه‌های مختلف در ایران و منطقه بهینه‌سازی شده‌اند. این قابلیت، امکان ارائه راه‌حل‌های سفارشی‌سازی شده را فراهم می‌کند که از نظر عملکردی و اقتصادی، دقیقاً مطابق با نیازهای شماست.
پشتیبانی فنی مستقیم و کارآمد:
به دلیل تسلط کامل بر طراحی و ساخت محصولات، تیم مهندسی ما درک عمیقی از تمامی جنبه‌های ردیاب‌ها دارد. این امر تضمین‌کننده پشتیبانی فنی سریع و تخصصی و خدمات پس از فروش کارآمد است تا سیستم‌های شما همواره در بهترین وضعیت عملکردی باشند.
تضمین محصول مطلوب نوین افق به تحویل “محصول مطلوب”، بر پایه درک عمیق از نیازهای واقعی مشتریان و ارائه راه‌حل‌های فنی برتر است. ما محصولاتی را ارائه می‌دهیم که نه تنها از نظر مهندسی دقیق هستند، بلکه حداکثر بازده سرمایه‌گذاری را برای شما به ارمغان می‌آورند.
این تخصص داخلی و رویکرد دانش‌بنیان، نوین افق را به تولیدکننده‌ای معتبر در زمینه طراحی و ساخت ردیاب‌ها و تراکرهای خورشیدی تبدیل کرده است و ما را قادر می‌سازد تا محصولاتی را ارائه دهیم که از نظر فناوری و کیفیت ساخت، استانداردهای بالایی را رعایت می‌کنند.
نتیجه‌گیری
روند رو به رشد استفاده از انرژی خورشیدی، به ویژه با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند دنبال‌کننده‌های خورشیدی، تحولی عظیم در تولید انرژی پاک و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی ایجاد کرده است. کاهش چشمگیر هزینه‌های تولید و افزایش بازدهی پنل‌ها، دسترسی به انرژی خورشیدی را برای افراد و جوامع مختلف تسهیل کرده است. این پیشرفت‌ها نه تنها به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مقابله با تغییرات اقلیمی کمک می‌کنند، بلکه فرصت‌های اقتصادی جدیدی را نیز ایجاد می‌کنند. استفاده از سیستم‌های ردیاب خورشیدی تک‌محوره و دومحوره به طور چشمگیری بازدهی انرژی پنل‌های خورشیدی را افزایش می‌دهد. هرچند هزینه اولیه بیشتری نسبت به سیستم‌های ثابت دارند، ولی این هزینه اولیه بیشتر با تولید بیشتر انرژی خورشیدی و ضرورت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، این افزایش قیمت را توجیه پذیر خواهد کرد. به طور کلی، آینده انرژی خورشیدی بسیار روشن است و این فناوری نقش محوری در ساخت دنیایی پایدارتر و سبزتر ایفا خواهد کرد.
- منابع:
- 1- www.Irena.org
- 2- www.dw.com
- 3-
- A- The IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineeringَ discusses the design and construction of cost-effective solar trackers.
- B- An article on PV-Tech provides an international overview of bifacial PV tracking systems and their financial implications.
- 4- www.spiritenergy.co.uk