Проектирование солнечного трекера. Ч.1: нужно ли вообще поворачивать панели за Солнцем?

Солнечные панели до сих пор вызывают скептицизм, и во многом этот скептицизм оправдан: КПД современных фотоэлектрических модулей редко превышает 17–25 %, а это означает, что большая часть солнечного излучения, падающего на поверхность панели, просто рассеивается в виде тепла, не превращаясь в электроэнергию. Если добавить к этому потери в инверторе, соединительных кабелях и аккумуляторах, реальная эффективность всей системы оказывается ещё скромнее – и скептики получают очередной повод для сомнений. Одним из наиболее распространённых инструментов борьбы с этими потерями стали MPPT-контроллеры, которые в реальном времени отслеживают точку максимальной мощности на вольт-амперной характеристике панели и удерживают режим работы вблизи неё вне зависимости от температуры, облачности и уровня освещённости. Это действительно работает – но лишь до тех пор, пока панель хоть как-то освещена, потому что никакой алгоритм не способен извлечь энергию из излучения, которое на панель просто не попадает. Если в девять утра панель жёстко закреплена под углом на юг, а Солнце ещё висит низко на востоке, MPPT-контроллер честно выжмет максимум из скудного косого света – но этот максимум будет несопоставимо меньше того, что могла бы дать панель, повёрнутая прямо на Солнце. Именно здесь появляется идея солнечного трекера – механической системы, которая поворачивает панель вслед за Солнцем на протяжении всего светового дня, удерживая угол падения излучения близким к перпендикулярному. Идея выглядит логично, однако инженерный подход требует большего, чем просто красивая концепция: трекер – это механика, приводы, датчики, система управления, и всё это означает дополнительную стоимость, обслуживание и новые точки отказа. Поэтому прежде чем браться за проектирование, необходимо ответить на вполне конкретный вопрос – насколько велик выигрыш в энергии и оправдывает ли он усложнение системы?