Il Sole ha un raggio di 700.000 km, e la distanza media fra la Terra e il Sole è di 149.000.000 km.
La Terra ha un raggio medio notevolmente più piccolo, appena 6.370 km. Non è difficile calcolare che l’angolo con il quale vediamo il Sole dalla Terra è = arctg(700/149.000) = ± 0,27° (0,54° in valore assoluto), infatti il Sole visto dalla Terra non è un punto, bensì un disco.
Viene spontaneo domandarsi se ha senso una precisione di inseguimento migliore di ±0.27°. La risposta è SI e NO, dipende dal tipo di “ricevitore” solare. Qualora si tratti di un ricevitore piano, come pannelli fotovoltaici, o pannelli solari termici per il riscaldamento dell’acqua, non è necessaria una precisione elevata, infatti con una precisone di ±5°, l’energia persa per orientamento non ottimale è = 1-cos(5)= 0,4 %. La situazione è molto diversa quando si tratta di concentratori solari a specchi, in quanto un errore superiore a 0,27° porta il fuoco della parabola al di fuori dell’assorbitore, causando un decadimento totale delle prestazioni.
Immaginando di guardare la Terra dal Sole invece, possiamo vederla all’interno di un cono che ha larghezza assoluta = 2*arctg(6.370/149.00.0000)=0,005 °, cioè è praticamente un puntino (e non un disco).
In una visione su grandi dimensioni i raggi luminosi uscenti dal Sole non sono paralleli, bensì radiali rispetto alla sfera solare, ma la Terra è vista dal sole entro un cono talmente stretto che possiamo considerare i raggi solari incidenti sulla Terra paralleli l’un l’altro (e non radiali al Sole). Perciò ha senso parlare di precisione di puntamento minore di 0,27° perchè esiste sempre un angolo “errore” fra la normale al ricevitore solare e i raggi solari.
Note sulle velocità angolari in gioco
Il Sole si muove rispetto alla Terra con una velocità di 360°/24h, cioè 15°/h, ovvero 0,25°/min.
Se immaginassimo di utilizzare un inseguitore con una precisione di 0,25°, il motore si dovrebbe avviare una volta al minuto, e stare acceso fino a spostare il “ricevitore” solare di 0,25°. Tali velocità angolari vanno verificate in relazione alla struttura meccanica, al rapporto di riduzione utilizzato e al tempo di avviamento del motore in modo che il relè non si trovi ad aprire quando il motore è ancora in fase di avviamento.
Per limitare il logorio meccanico ed aumentare la vita meccanica dell’inseguitore solare con pannelli fotovoltaici piani, la precisione è impostata a 5°. Questo consente di raccogliere il 99,92% dell’energia solare che si otterrebbe con una precisione assoluta.
Di conseguenza il motore rimarrà spento per 15-20 minuti dall’ultimo spegnimento. Tale tempo viene resettato quando si passa da “Manuale” ad “Automatico” in modo che la posizione dell’inseguitore venga subito aggiornata.
Per sistemi HCPV (High Concentrated Photovoltaic) o CSP (Concentrated Solar Power) la precisione può essere aumentata fino a 0.2°. Solitamente i pannelli HCPV accettano un errore fino a 0.9°, quindi Solar-Track è una ottima soluzione.