Seguidores solares (trackers): tipos y operación

Qué es un seguidor solar

Un seguidor solar (tracker) es una estructura que mueve los módulos para que reciban el sol con un ángulo de incidencia menor a lo largo del día. En los parques solares el tipo más común es el seguidor de un eje horizontal: el eje corre de norte a sur y la fila gira de este a oeste. Los de dos ejes siguen también la elevación del sol, pero en plantas fotovoltaicas grandes su uso es mucho menor por costo y mantenimiento.

Frente a una estructura fija de la misma potencia, el seguidor capta más energía, sobre todo en sitios con alta fracción de radiación directa. A cambio agrega motores, controladores, alimentación, comunicaciones y una lógica de operación que la planta debe supervisar. La comparación con la estructura fija y la separación entre filas se tratan en diseño del campo fotovoltaico, dentro de la ingeniería y diseño de parques solares.

Partes de un seguidor de un eje

1P y 2P. La designación indica cuántos módulos van en vertical a lo ancho de la fila. Un 2P lleva más módulos por eje y por accionamiento; su fila es más ancha y más alta, con otras cargas de viento y otra geometría de sombras.

Cómo sigue al sol

El controlador calcula la posición del sol con un algoritmo astronómico, a partir de la fecha, la hora y las coordenadas, y gira la fila hasta el ángulo correspondiente. El inclinómetro confirma que la fila llegó y corrige la deriva. Por eso el controlador necesita la hora exacta: un reloj desfasado produce un error de apuntamiento en todas las filas.

Backtracking. Con el sol bajo, una fila apuntada al sol sombrearía a la siguiente. El controlador retrocede la fila hacia la horizontal lo necesario para que la sombra no alcance la fila vecina. El ángulo depende de la separación entre filas, del ancho de la fila y de la pendiente del terreno; en terrenos irregulares, algunos fabricantes ofrecen backtracking que considera la pendiente de cada fila.

Seguimiento con cielo nublado. Con cielo cubierto casi toda la radiación es difusa, y apuntar al sol aporta poco. Algunos fabricantes ofrecen modos que llevan la fila hacia la horizontal en esas condiciones para captar más difusa.

Posición de defensa (stow)

El seguidor es una vela grande. Cuando el viento supera el umbral que define el fabricante, todas las filas pasan a una posición que reduce las cargas aerodinámicas y las oscilaciones. Los fabricantes definen otras posiciones de defensa para granizo, nieve, inundación o pérdida de alimentación. Por ejemplo, la hoja de datos de Nextracker NX Horizon declara funciones de defensa por viento, granizo, huracán, nieve, inundación y pérdida de potencia de red, y un controlador autoalimentado por fila con inclinómetro y UPS integrados.

La orden de defensa por viento puede salir del anemómetro del sistema de seguidores o de la estación meteorológica de la planta, cuyas variables también exige la supervisión ante el CND. Esta lógica es de seguridad estructural: si falla el anemómetro o la comunicación, el sistema debe pasar a un estado seguro. Cómo se comporta ante cada falla lo define el fabricante y se verifica en la puesta en marcha.

Comunicaciones y SCADA

Cada fila reporta ángulo, modo, alarmas, estado del motor y, si es autoalimentada, el estado de su batería. Los controladores de fila se comunican con el controlador de red por un enlace inalámbrico en malla o por un bus cableado. Nextracker, por ejemplo, declara una red inalámbrica en malla Zigbee cifrada. El controlador de red entrega los datos al SCADA de la planta por el protocolo que defina el fabricante, como Modbus TCP.

Para la operación esto implica:

• Lista de señales. Ángulo de cada fila, modo, alarmas y orden de defensa deben quedar en la lista de señales del SCADA, con la agregación que necesite el operador.
• Red. Los controladores de red se integran a la red de la planta, que también lleva los inversores, el PPC y la estación meteorológica. Una tormenta de tráfico o un enlace inalámbrico degradado deja filas sin supervisión.
• Sincronización de tiempo. El algoritmo astronómico necesita la hora correcta; conviene que los controladores tomen la misma referencia de tiempo que el resto de la planta.
• Ciberseguridad. Una orden masiva falsa a las filas es un riesgo de operación. El acceso remoto a los controladores debe pasar por las mismas barreras que el resto del sistema de control.

Norma de calificación

IEC 62817:2014, con su enmienda de 2017, es la norma de calificación de diseño de seguidores solares para sistemas fotovoltaicos. Define procedimientos de ensayo para los componentes principales y para el sistema completo: unos miden parámetros que se reportan en la hoja de especificaciones del seguidor y otros dan un resultado de pasa o no pasa. Su objetivo es que los parámetros declarados por distintos fabricantes se hayan medido con procedimientos comparables. El diseño estructural ante viento y sismo del sitio es un tema aparte, que se resuelve con la ingeniería civil del proyecto y el reglamento NSR-10.

Qué se revisa en la puesta en marcha

• Que cada fila llegue al ángulo ordenado y que el inclinómetro coincida con la posición real.
• Que el backtracking actúe en la geometría real del terreno.
• Que la orden de defensa se ejecute desde el anemómetro y desde el SCADA, y que el sistema pase a estado seguro si pierde el sensor o la comunicación.
• Que todas las señales lleguen al SCADA con su nombre, unidad y estampa de tiempo correctos, mediante pruebas punto a punto.

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Referencias

• IEC 62817:2014+AMD1:2017, Photovoltaic systems – Design qualification of solar trackers.
• Nextracker, hoja de datos NX Horizon (2023): https://info.nextracker.com/hubfs/Datasheets%202023/nxt_NX_Horizon_Datasheet_v2_2023.pdf
• Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10.

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