Dans le secteur des énergies renouvelables, qui évolue à un rythme effréné, systèmes de suivi solaire sont devenus indispensables pour optimiser le rendement des systèmes photovoltaïques (PV) et de l'énergie solaire à concentration (CSP). Contrairement aux installations fixes, un tracker solaire ajuste dynamiquement l'orientation de panneaux solaires pour suivre la trajectoire du soleil, ce qui permet d'augmenter le rendement énergétique de 20% à 40% selon la situation géographique et l'architecture du système de suivi. Au cœur mécanique de chaque système de suivi solaire se cache un groupe moteur soigneusement sélectionné — généralement des actionneurs linéaires électriques pour les réglages d’inclinaison et des entraînements de pivotement (actionneurs rotatifs) pour la rotation en azimut. Cet article examine comment ces différentes technologies d’actionnement constituent le « moteur » des suiveurs solaires thermiques à un axe, à deux axes et concentrés, avec des exemples concrets de produits illustrant leur intégration.

À un seul axe trackers solaires constituent la solution dominante dans les installations à grande échelle en raison de leur rapport favorable entre rendement énergétique et coût. Ces systèmes font pivoter les panneaux selon un seul degré de liberté — généralement l’axe nord-sud — afin de suivre le mouvement est-ouest du soleil (suivi azimutal). L’unité de puissance privilégiée pour les suiveurs horizontaux à un axe est le moteur d'orientation, un ensemble de réducteur étanche qui réunit un engrenage à vis sans fin, un roulement d'orientation et un moteur électrique en un seul bloc robuste.

Les entraînements de pivotement sont particulièrement adaptés aux applications à un seul axe, car ils supportent simultanément les charges axiales, les charges radiales et les moments de basculement, tout en fournissant un couple de rotation précis. Par exemple, le Entraînement à rotation verticale VH7 Fabriqué par Hostboks, ce système est spécialement conçu pour les parcs solaires horizontaux à axe unique de 60 à 80 panneaux. Il offre un couple de sortie de 6,3 kN·m, un couple de maintien de 45 kN·m et un indice de protection IP65, garantissant une durée de vie de 25 ans sur site. Sa conception à vis sans fin en forme de sablier assure un contact sur plusieurs dents, garantissant une rigidité élevée et une capacité d’autoblocage qui élimine le recours à des mécanismes de freinage supplémentaires en cas de vents violents. De même, le Entraînement de rotation SC9 Le modèle de Coresun Drive est optimisé pour des configurations de 12 à 16 panneaux. Il offre un rapport de réduction de 61:1 et est compatible avec des moteurs de 24 V CC, 220 V CA ou 380 V CA, ce qui lui permet de s'adapter à des projets de différentes envergures et à diverses normes électriques.

Dans les suiveurs à axe unique inclinés — privilégiés aux latitudes supérieures à 40 degrés, où les angles d'élévation varient considérablement au fil des saisons —, les entraînements de pivotement sont montés au niveau des points de pivotement du tube de couple. Le Entraînement de rotation SE9 La gamme XZWD illustre parfaitement cette application : elle propose des boîtiers fermés équipés de joints d'étanchéité à double lèvre pour les arbres rotatifs, conçus pour résister à la poussière, à l'humidité et à des températures extrêmes comprises entre -30 °C et +70 °C. Ces entraînements font pivoter l'ensemble de la rangée de panneaux dans une plage de suivi comprise entre ±45° et ±60°, avec une précision inférieure à 0,1°, garantissant ainsi que les panneaux conservent des angles d'incidence optimaux tout au long de la journée.

Pour les installations où une densité énergétique maximale est primordiale — telles que celles situées dans les régions de hautes latitudes, les systèmes photovoltaïques à concentration (CPV) ou les centrales solaires thermiques —suiveurs solaires à deux axes suivre à la fois l'azimut (rotation horizontale) et l'élévation (inclinaison verticale). Cette approche de suivi complet peut augmenter la production d'électricité de plus de 35% par rapport aux supports fixes, mais elle nécessite une stratégie d'actionnement plus sophistiquée combinant à la fois des entraînements rotatifs et des actionneurs linéaires.

La conception à deux axes, qui est la plus courante, utilise un moteur d'orientation pour la rotation en azimut à la base du mât principal, tandis qu'un actionneur linéaire électrique assure le réglage de l'élévation. Le moteur d'orientation supporte tout le poids du générateur et résiste aux moments de renversement induits par le vent, tandis que l'actionneur linéaire fournit le mouvement linéaire précis de poussée-traction nécessaire pour incliner le châssis du panneau. Selon des recherches menées par l’Université norvégienne des sciences et technologies, cette configuration hybride permet à l’axe azimutal de pivoter d’environ 280 à 310°, tandis que l’axe d’élévation effectue un mouvement d’inclinaison de 0 à 60°, suivant ainsi parfaitement la course quotidienne et saisonnière du soleil.

Un exemple commercial éloquent est celui de la Mini suiveur solaire à deux axes BOFU, conçu pour les applications résidentielles ou les petites exploitations agricoles équipées de 2 à 6 panneaux solaires. Ce système utilise un entraînement du palier de rotation pour une rotation horizontale (±90°) et un actionneur linéaire avec une poussée de 2 000 N pour le contrôle de l'élévation (0–60°). Le contrôleur calcule en temps réel la position du soleil à l'aide d'algorithmes astronomiques et du GPS, et commande les deux actionneurs pour synchroniser l'orientation des panneaux. La nuit, l’actionneur linéaire ramène les panneaux en position à plat, réduisant ainsi leur exposition au vent et l’accumulation de salissures. L’ensemble ne pèse que 90 kg et atteint l’indice d’étanchéité IP56 grâce au motoréducteur de pivotement dissimulé à l’intérieur de la colonne inférieure — une conception qui démontre comment un système d’actionnement hybride compact peut démocratiser le suivi à deux axes pour la production décentralisée.

Pour les systèmes à deux axes de plus grande envergure destinés aux secteurs commercial et industriel, le Entraînement de pivotement à deux axes SVH3 Le système Coresun Drive intègre les mécanismes de commande d'azimut et d'élévation au sein d'un seul ensemble. Cette unité de précision de 3 pouces délivre un couple de sortie de 716 N·m avec une précision ≤ 0,2°, grâce à une technologie brevetée de vis sans fin en forme de sablier assurant l'autoblocage et le contrôle du jeu. Ces entraînements intégrés sont particulièrement utiles pour les applications CPV et les concentrateurs solaires à miroir parabolique, où une précision de suivi inférieure au degré est indispensable pour maintenir l’alignement focal.

Au-delà du photovoltaïque classique, systèmes de suivi solaire jouent un rôle essentiel dans les centrales solaires thermiques à concentration (CSP) et les systèmes photovoltaïques à concentration (CPV). Ces technologies exigent une précision de suivi exceptionnelle — souvent de l'ordre de ±0,1° — car le concentrateur doit focaliser avec précision la lumière solaire sur un récepteur ou une cellule à jonctions multiples. Dans de tels cas, les entraînements de pivotement à rapports de réduction élevés et sans jeu deviennent indispensables.

Le Moteur à engrenages à rotation verticale VH9 Il offre un rapport de transmission de 61:1, avec un couple de sortie de 6 405 N·m et un couple de maintien de 56 kN·m, ce qui le rend adapté aux grands capteurs cylindro-paraboliques et aux miroirs solaires pesant plusieurs tonnes. Sa construction en acier allié 42CrMo et son revêtement en poudre époxy à double couche riche en zinc lui confèrent une résistance à la corrosion de classe C3 à C5, adaptée aux environnements désertiques et côtiers où les centrales solaires à concentration (CSP) sont généralement implantées. Pour les champs d’héliostats des centrales CSP à tour centrale, des réseaux d’entraînements de pivotement plus petits — tels que le Entraînement de rotation encapsulé SE7—permettre le contrôle individuel des miroirs, afin que chaque héliostat puisse suivre le soleil de manière autonome et rediriger le flux vers le récepteur central avec une précision de l'ordre du milliradian.

Quel que soit le type d'actionneur, les systèmes modernes trackers solaires s'appuient sur des systèmes de commande intelligents pour coordonner les mouvements. Les contrôleurs utilisent généralement des microcontrôleurs 32 bits exécutant des algorithmes astronomiques qui calculent la position du soleil à partir des coordonnées GPS, de la date et de l'heure. Ces commandes en boucle ouverte sont souvent complétées par une rétroaction en boucle fermée provenant de capteurs de lumière ou de codeurs rotatifs intégrés aux entraînements de pivotement et aux actionneurs linéaires.

Les infrastructures de communication ont également évolué. Le Système de suivi mono-axe SAST Le système de Kseng Energy intègre le protocole Modbus RS485 pour la transmission des commandes aux actionneurs, avec une connectivité Bluetooth, Wi-Fi ou 4G en option pour la surveillance à distance. Des capteurs de vent déclenchent des protocoles de repliement automatique : les entraînements rotatifs ramènent les rangées en position neutre tandis que des actionneurs linéaires rabattent les panneaux à deux axes, protégeant ainsi les composants mécaniques contre des vitesses de vent supérieures à 37 m/s. Les modes de retour nocturne garantissent que les panneaux soient orientés vers l'est avant l'aube, éliminant ainsi les pertes d'énergie matinales liées à la réorientation des suiveurs.

L'évolution de la systèmes de suivi solaire est indissociable des progrès réalisés dans le domaine des technologies d'actionnement. Entraînements de rotation dominent le marché des applications à un seul axe et azimutales grâce à leur couple élevé, leur capacité de charge et leur longévité sans entretien, le tout dans des boîtiers étanches. Actionneurs linéaires offrent le mouvement linéaire précis et économe en énergie indispensable au contrôle de l'élévation dans les suiveurs à deux axes et à petite échelle. Ensemble, ces unités d'entraînement permettent trackers solaires pour transformer les réseaux de panneaux passifs en machines dynamiques de captage d'énergie, poussant ainsi le rendement des systèmes photovoltaïques (PV) et des centrales solaires à concentration (CSP) jusqu'à leurs limites théoriques. Alors que la demande mondiale en énergie propre s'accélère, la synergie entre un actionnement mécanique robuste et un contrôle intelligent continuera de définir la prochaine génération de suiveur de panneaux solaires technologie.