Systemy fotowoltaiczne ruchome to instalacje, których orientacja względem kierunku padania promieni słonecznych zmienia się wraz ze zmianą ruchu Słońca lub których położenie zmienia się wraz ze zmianą położenia obiektów, na których są zainstalowane. Ruchome instalacje PV podzielono na dwie główne grupy:

• instalacje nadążne [1], [2],
• instalacje przenośne [3], [4].

Instalacje nadążne

Fotowoltaiczne systemy nadążne to takie systemy, w których płaszczyzna paneli obraca się w taki sposób, aby promienie słoneczne padały prostopadle do płaszczyzny panelu w celu zwiększenia ilości zaabsorbowanej energii. W porównaniu do systemów stacjonarnych systemy nadążne wytwarzają do \( 40\% \) więcej energii elektrycznej w porównaniu do systemów stacjonarnych [5], [6].
Istnieją dwa rodzaje instalacji nadążnych. Do pierwszej grupy należą instalacje naziemne, w których panele umieszczone są na obrotowych słupach zwanych trackerami. Drugie to instalacje pływające, w których płaszczyzny paneli obracają się w kierunku aktualnej pozycji Słońca.
Ze względu na liczbę płaszczyzn, w których odbywa się ruch paneli fotowoltaicznych, systemy dzielimy na jednoosiowe i dwuosiowe. Systemy jednoosiowe to instalacje z możliwością ruchu paneli ze wschodu na zachód tylko względem jednej osi obrotu. Trackery dwuosiowe umożliwiają jednoczesny ruch paneli względem dwóch osi obrotu [7]. Systemy nadążne dwuosiowe poruszają się ze wschodu na zachód wraz z możliwością zmiany kąta pochylenia paneli względem powierzchni ziemi. Na Rys. 1 przedstawiono typy trackerów jedno- i dwuosiowych.

Zasadę działania obu typów trackerów przedstawiono na filmach "Single Axial Solar Tracker" i "ASUN 2 Axis Solar Tracker".

Solar Trackers, Single Axial Solar Tracker (Jednoosiowy system fotowoltaiczny podążający za słońcem), 22.01.2019 (dostęp 02.12.2020). Dostępne w YouTube: https://youtu.be/eJv39HPSLus.

Asun Trackers Pvt. Ltd, ASUN 2 Axis Solar Tracker (Dwuosiowy system fotowoltaiczny podążający za ruchem Słońca), 10.08.2019 (dostęp 02.12.2020). Dostępne w YouTube: https://youtu.be/NGvcINzsweQ.

Systemy nadążne dzieli się również ze względu na zastosowany system sterowania, a mianowicie na [8]:

• układ otwarty (pasywny), sterowany w pętli otwartej,
• układ zamknięty (aktywny), w którym sterowanie odbywa się w pętli zamkniętej.

W układzie otwartym sterowanie położeniem trackera względem Słońca odbywa się na podstawie modeli matematycznych. Modele opierają się na danych określających położenie Słońca w określonym dniu i czasie dla danej szerokości geograficznej, czyli na kalendarzu astronomicznym.
W trackerach ze sterowaniem w pętli zamkniętej położeniem instalacji steruje się za pomocą czujników np. fotorezystorów, czyli rezystorów o rezystancji zależnej od oświetlania LDR (ang. Light Dependent Resistor) [9], [10]. Inny sposób sterowania położeniem trackera polega na znalezieniu maksymalnego punktu mocy MPP (ang. maximum power point) [11]. Zmienia się on w zależności od natężenia promieniowania i temperatury. Działanie systemu sterowania z MPP polega na zmianie położenia instalacji w małych odstępach czasu i porównaniu uzyskanych wartości mocy. Na podstawie uzyskanego wyniku instalacja ustawia się w położeniu, dla którego otrzymuje najwyższą moc.
W celu zwiększenia wydajności nadążnych systemów fotowoltaicznych wykorzystywane są także koncentratory promieniowania słonecznego CPV (ang. Concentrated Photovoltaics) [12]. Technologia CPV jest nową rozwijającą się technologią systemów fotowoltaicznych umożliwiającą skupianie promieniowania słonecznego na ogniwach PV poprzez zastosowanie soczewek lub zakrzywionych zwierciadeł.

Instalacje nadążne naziemne

Instalacja nadążna naziemna składa się z zestawu paneli fotowoltaicznych umieszczonych na stelażu usytuowanym na obracającym się słupie. Przykładem nadążnej instalacji jednoosiowej jest system o mocy 172 MW znajdująca się w Telangana w Indiach ( Rys. 2 ) [13]. Cała instalacja składa się z ponad 520 000 paneli wykonanych z multikrystalicznego krzemu firmy Hareon Solar i zajmuje ponad 450 ha. Na Rys. 3 przedstawiono przykład instalacji nadążnej dwuosiowej.

Rysunek 2: Farma fotowoltaiczna zbudowana z jednoosiowych systemów nadążnych w Indiach. Aut. fot. Vinaykumar8687, licencja CC BY-SA 4.0, źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:172MW_Single_Axis_Tracker_Project_in_India_from_Arctech_Solar.jpg.

Rysunek 3: Instalacja fotowoltaiczna zbudowana z dwuosiowych systemów nadążnych firmy Solar Tracker Polska. Fot. wykorzystana za zgodą Solar Tracker Polska, https://solar-tracker.pl/.

Fotowoltaiczne systemy nadążne wykonywane są także w jednej z najnowszych technologii CPV (ang. Concentrating Photovoltaics) z wykorzystaniem koncentratorów promieniowania słonecznego. Największą na świecie nadążną dwuosiową farmą fotowoltaiczną wykonaną w technologii CPV jest Golmud CPV Solar Park o mocy 138 MWp, która jest zlokalizowana w pobliżu miasta Golmud w Chinach ( Rys. 4 ) [14].

Rysunek 4: Największa farma fotowoltaiczna z dwuosiowych trackerów wykonanych w technologii CPV z koncentratorami promieni w Golmud w Chinach o mocy 138 MWp. Aut. fot. Vinaykumar8687, licencja CC BY-SA 4.0, źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3_MW_CPV_project_in_Golmud,_China.jpg.

Instalacje nadążne na wodzie

Instalacje fotowoltaiczne zainstalowane na powierzchni wody są najrzadziej spotykanymi pośród wszystkich typów instalacji fotowoltaicznych. W tego typu instalacji panele są umieszczane na pływającej platformie i śledzą ruch Słońca poprzez jej obrót wokół własnej osi. Jeden ze sposobów wprowadzenia w ruch platformy z panelami PV polega na skręcaniu jej dzięki kołu tocznemu. Innym sposobem wprowadzenia w ruch obrotowy pływającej instalacji jest zastosowanie stałego miejsca do cumowania i sterowanie liną. Kolejnym przykładem pływającej instalacji nadążnej jest system fotowoltaiczny z koncentratorem promieniowania słonecznego FTCC (ang. Floating Tracking Cooling Concentrator). Instalacja FTCC składa się z pływających platform, na których zamontowane są poziomo panele fotowoltaiczne, a koncentratory pod kątem w stosunku do powierzchni paneli, co przedstawiono schematycznie na Rys. 5.

System FTCC porusza się ruchem nieuporządkowanym wraz z falowaniem wody. Pierwszą tego typu instalację wykonano w Colignola w Toskanii w 2011 r.; przedstawiono ją na filmie "Italian engineers pioneer floating solar panels".

AFP News Agency, Italian engineers pioneer floating solar panels (Pierwsza nadążna instalacja fotowoltaiczna pływająca z koncentratorami promieniowania słonecznego w Colignola w Toskanii), 22.02.2012 (dostęp 02.12.2020). Dostępne w YouTube: https://youtu.be/foGaExl84gw.