Trackers 1 axe / 2 axes – Gains réels vs théoriques – Contraintes mécaniques et maintenance

Introduction

Dans un contexte où chaque kilowattheure compte, l’optimisation du rendement des installations photovoltaïques (PV) est devenue une priorité. Parmi les solutions disponibles, le suivi solaire — aussi appelé solar tracking — permet d’augmenter significativement la production d’énergie en orientant les modules solaires en fonction de la position du soleil.
Deux grandes familles de trackers se distinguent : les trackers à un axe et les trackers à deux axes. Chacun présente des avantages, des performances spécifiques et des contraintes techniques à maîtriser.

Cet article présente un panorama technique complet destiné aux professionnels et étudiants en énergie solaire.

1. Principe du suivi solaire

Le principe du tracking est simple :
– Orienter les panneaux de manière optimale vers le soleil tout au long de la journée afin de maximiser l’exposition et la radiation reçue.

Avec une structure fixe, l’inclinaison du panneau est optimisée pour une saison donnée.
Avec un tracker, l’orientation évolue en permanence, permettant un meilleur alignement.

2. Les types de trackers

2.1. Trackers à un axe (Single-Axis Trackers – SAT)

Principe

Ils effectuent une rotation autour d’un seul axe, généralement Nord–Sud, permettant au panneau de suivre la course du soleil d’Est en Ouest.

Avantages

• Gain de production significatif (+15 à +25% selon régions)
• Structure et maintenance plus simples que les trackers 2 axes
• Adaptés aux grandes centrales solaires (utility-scale)
• Consommation énergétique faible (moteurs peu sollicités)

Limites

• Ne corrigent pas l’inclinaison saisonnière
• Sensibles aux vents latéraux
• Production optimisée surtout en milieu de journée

2.2. Trackers à deux axes (Dual-Axis Trackers – DAT)

Principe

Ils suivent le soleil sur deux axes :
✔ Inclinaison (hauteur solaire)
✔ Orientation Est–Ouest

C’est le système le plus performant.

Avantages

• Orientation optimale tout au long de l’année
• Gains de production très élevés (+30 à +40% vs structure fixe)
• Idéal pour maximiser l’espace sur de petites surfaces (agricoles, résidentielles, projets spécifiques)

Limites

• Plus coûteux : mécanique + moteurs + électronique
• Maintenance plus complexe
• Sensibilité accrue au vent
• Moins adapté aux très grandes fermes solaires (CAPEX trop élevé)

3. Gains théoriques vs gains réels

3.1. Gains théoriques

Selon la position du soleil et les modèles de simulation :

Ces valeurs sont basées sur des modèles idéaux sans pertes mécaniques ni contraintes météorologiques.

3.2. Gains réels observés sur le terrain

En pratique, on observe :

Pourquoi ces écarts ?

• Limitations mécaniques du tracker dans certaines positions
• Arrêts mécaniques lors des vents forts
• Salissures non uniformes (due à inclinaison variable)
• Défaillances de capteurs ou moteurs
• Orientation approximative ou imprécise selon fournisseurs

Conclusion :
Les gains réels sont généralement 10 à 15% inférieurs aux gains théoriques.

4. Contraintes mécaniques et défis structurels

Les trackers sont des systèmes dynamiques. Ils introduisent donc des contraintes supplémentaires :

4.1. Influence du vent

• Plus la surface est large, plus la prise au vent est élevée
• Les trackers doivent se mettre en position de sécurité (« stowing position »)
• Cela réduit la production pendant les épisodes venteux

4.2. Déformation et flexion des structures

• Fatigue mécanique dans le temps
• Vibrations répétées
• Risques de désalignement

4.3. Stabilité au sol

• Besoin de fondations plus profondes
• Étude géotechnique obligatoire
• Importance du choix du terrain (plat, faible risque d’érosion)

5. Maintenance : exigences et bonnes pratiques

Les trackers nécessitent plus de maintenance qu’une structure fixe.
Voici les points principaux :

5.1. Maintenance mécanique

• Lubrification régulière des articulations
• Vérification du serrage des boulons
• Contrôle des vérins et moteurs
• Remplacement des pièces mobiles selon cycle de vie

5.2. Maintenance électrique et électronique

• Calibration des capteurs de position
• Contrôle des cartes électroniques / drivers moteurs
• Mise à jour logicielle des contrôleurs de tracking

5.3. Impact des défaillances

• Un tracker bloqué à mauvaise orientation peut causer :
  ️- perte de production jusqu’à 30%
  – dégradation thermique (hotspots potentiels)
  ️- usure supplémentaire du moteur si tentatives répétées de repositionnement

6. Quand utiliser un tracker ?

Idéal pour :

• Grandes centrales au sol (surtout SAT)
• Régions à fort ensoleillement direct (DNI élevé)
• Projets recherchant un LCOE faible
• Espaces où le foncier n’est pas rapidement limitant

Moins adapté pour :

• Toitures (trop complexe/Sécurité)
• Régions très venteuses
• Projets avec budget réduit
• Petits sites nécessitant faible maintenance

7. Analyse économique

Le choix d’un tracker doit tenir compte :

En général :
Les trackers 1 axe présentent le meilleur compromis performance/coût, surtout dans les pays à fort soleil (Afrique, Moyen-Orient, Amériques).

Conclusion

Le suivi solaire est une technologie mature permettant un gain substantiel de production photovoltaïque.
Les trackers à un axe offrent un excellent compromis, tandis que les trackers à deux axes maximisent réellement la production, mais à un coût mécanique et opérationnel plus élevé.

Les gains réels restent inférieurs aux valeurs théoriques en raison des contraintes mécanique, météorologiques et de maintenance.
Néanmoins, dans de nombreuses régions ensoleillées, le tracking permet d’améliorer nettement la rentabilité et le LCOE des projets photovoltaïques.

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