O que é uma Tracker Control Unit (TCU) e como funciona?

Uma Tracker Control Unit (TCU) é o controlador eletrônico embarcado instalado em cada rastreador solar de eixo único, que calcula o ângulo de inclinação ideal e aciona o motor do rastreador para que os módulos fotovoltaicos acompanhem a trajetória do Sol. É o menor dispositivo de tomada de decisão de uma usina fotovoltaica de grande escala e, por agir milhares de vezes por dia em cada local, também um dos mais decisivos para a produção de energia.

A fotovoltaica de grande escala virou um jogo de frações de ponto percentual. A eficiência dos módulos, as perdas do inversor e a sujeira são otimizadas com todo o rigor. O controle do rastreamento, por outro lado, costuma ser especificado como mais um item de orçamento, mesmo que o ângulo que cada rastreador mantém em um determinado minuto defina diretamente quanta irradiância o arranjo capta. Este artigo explica o que uma TCU faz, como ela toma decisões e por que a qualidade dessas decisões aparece na curva de produção da usina.

O problema: um rastreador vale o que vale sua lógica de controle

Um rastreador de eixo único é um ativo mecânico: tubo de torção, rolamentos, acionamento, estrutura. Por si só, ele não faz nada. O ganho de energia atribuído ao “rastreamento” é, na verdade, produzido por uma decisão de controle: que ângulo este rastreador específico deve manter, agora, considerando a posição do sol, o terreno, as condições do céu e o risco meteorológico?

Essa decisão precisa ser tomada sob restrições bem reais:

• O terreno já não é plano. Conforme os locais planos se tornaram escassos, os projetos passaram a ser construídos em topografias onduladas e irregulares, nas quais um único ângulo uniforme provoca sombreamento entre fileiras.
• O céu não está sempre limpo. Com céu nublado, apontar diretamente para o sol capta menos energia do que um ângulo mais deitado, que colhe irradiância difusa de uma parcela maior da abóbada celeste.
• O tempo é um risco financeiro. Granizo, vento extremo, enchentes e neve podem danificar módulos e estruturas em minutos.
• A conectividade é imperfeita. Uma estratégia de controle que dependa de um enlace permanente com um servidor central herda todas as falhas de comunicação do local.

A TCU é o ponto em que todas essas restrições são resolvidas, localmente e rastreador a rastreador. Descubra com nosso time qual TCU atende melhor às necessidades do seu projeto fotovoltaico.

Como funciona uma Tracker Control Unit

1. Ela calcula onde está o Sol

A TCU executa um algoritmo de posição solar integrado. Em vez de depender de um sensor de luz, ela calcula astronomicamente a posição do sol para as coordenadas e o horário do rastreador, o que torna o rastreamento determinístico e imune à deriva ou à sujeira dos sensores.

2. Ela mede onde o rastreador está de fato

A TCU da Suntrack usa um acelerômetro integrado para medir a inclinação com precisão. Isso fecha a malha: o controlador compara o ângulo comandado com o ângulo medido fisicamente e aciona o motor até minimizar o ângulo de incidência entre a luz solar que chega e o painel. Sem realimentação de inclinação, um controlador estima a posição em vez de conhecê-la.

3. Ela aplica backtracking para evitar o autossombreamento

No começo e no fim do dia, seguir o sol diretamente faria cada fileira sombrear a seguinte. O backtracking gira os rastreadores de volta para a horizontal e elimina esse sombreamento. Em terreno irregular, um modelo simples de backtracking em 2D — que assume declives uniformes — deixa produção para trás.

O 3D Backtracking®, embarcado na TCU da Suntrack, calcula o ângulo ideal de cada rastreador individual levando em conta a topografia tridimensional real, aumentando a superfície de captação em até 5,93%. E o ponto decisivo: ele roda localmente. Todo o processamento do local é feito antes da entrega e, a partir daí, cada TCU opera de forma independente com algumas dezenas de registradores e uma função de transferência rápida. Sem comandos externos, sem hardware adicional e sem depender de a rede continuar no ar.

4. Ela se adapta às condições do céu

Em condições dominadas pela radiação difusa, as abordagens convencionais exigem piranômetros duplos, dados de satélite ou câmeras de céu no local — e tudo isso acrescenta custo, processamento e fluxos de dados. O algoritmo Advanced Overcast da Suntrack estima a irradiância direta no plano inclinado (BTI) e a irradiância difusa horizontal (DHI) a partir de um único valor medido de irradiância global horizontal (GHI), somado à elevação solar teórica, e corrige a posição do rastreador de acordo.

O resultado: até +5,51% de produção de energia em períodos de céu nublado, com um único piranômetro horizontal, operação totalmente local, sem conexão à internet e sem período de calibração ou de treinamento.

5. Ela protege o ativo quando o tempo vira

Uma TCU moderna também é um dispositivo de gestão de risco. O Severe Weather Protection System da Suntrack inclui:

• Granizo: posicionamento automático dos rastreadores a partir de previsões de granizo em nowcast, alimentadas por fontes meteorológicas em tempo real integradas à plataforma de monitoramento.
• i-Stow®: recolhimento inteligente contra vento, proprietário, com anemômetros ultrassônicos e ângulos de recolhimento progressivos e variáveis, ajustáveis rastreador a rastreador.
• i-Flood: algoritmo proprietário contra enchentes que usa sensores ultrassônicos para adaptar os ângulos de rastreamento à posição de cada rastreador e às irregularidades do terreno.
• Operação em baixa temperatura: unidades Self-Powered operando com sucesso até −30 ºC (−22 ºF), com mais de 25.000 dispositivos instalados.

Entre as funcionalidades embarcadas adicionais estão o Winter Mode e os Dynamic Limits.

 

Perguntas frequentes

O que significa TCU no setor solar?
TCU é a sigla de Tracker Control Unit: o controlador embarcado que aciona e posiciona um rastreador solar de eixo único.

Uma TCU precisa de conexão à internet?
Não para o rastreamento essencial. Os algoritmos 3D Backtracking® e Advanced Overcast da Suntrack rodam localmente dentro de cada TCU; os dados do local são processados antes da entrega e a unidade passa a operar de forma autônoma.

Como uma TCU é alimentada?
Há quatro arquiteturas disponíveis: String Powered (300/400–1500 Vdc, diretamente do arranjo), Self Powered, Self Powered Plus (que elimina a necessidade de um pony panel dedicado) e AC Powered (110/220/277 V). As opções de potência de saída vão de 150 W a 300 W.

Uma TCU é compatível com qualquer rastreador?
A TCU da Suntrack é ajustável a diferentes estruturas de rastreadores de eixo único, adaptável a uma grande variedade de motores e compatível com configurações 1P, 2P, 3L e de fileira dupla.

Em resumo

A Tracker Control Unit é o ponto em que o rastreamento solar deixa de ser mecânico e passa a ser inteligente. Com mais de 1.000.000 de TCU entregues, mais de 50 GW de fotovoltaica e CPV instalados em mais de 4.000 usinas solares em mais de 40 países, e 25 anos de projeto e fabricação de eletrônica própria, a Suntrack constrói o controle de rastreamento como um sistema de otimização de produção.

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