Rótulas de polímero sem lubrificação para sistemas de rastreio fotovoltaicos

"A ideia básica da nossa empresa era realizar o seguimento solar com tecnologia inteligente de uma forma acessível e eficaz," explica Thomas Vogel, Diretor Geral e porta-voz da empresa TecnoSun Solar Systems AG em Neumarkt/Oberpfalz. Fundada em abril de 2010, a empresa emprega cerca de 12 pessoas e fabrica sistemas fotovoltaicos (PV).

A localização da empresa é favorável: as condições numa cidade que aposta nas energias renováveis oferecem boas condições de enquadramento para a jovem empresa. Uma vez que a descentralização dos mercados da eletricidade continua a ser um tema importante para o futuro, são sobretudo as autoridades locais e os municípios, mas também os investidores privados, que apostam nas energias renováveis.

Enquanto o sistema básico consistia originalmente num trilho de dois eixos, é agora complementado por um trilho de um eixo. Além disso, existe um sistema aerodinâmico para telhados planos. Trata-se de uma solução de montagem permanente que pode ser instalada em telhados planos sem danificar o revestimento do telhado. "E na Intersolar, apresentamos um sistema para barreiras acústicas que já está a atrair um grande interesse antecipado," diz Thomas Vogel. "O mais tardar em meados do ano, o sistema estará a ser produzido em série."

Problema

A TecnoSun Solar Systems AG estava à procura de casquilhos deslizantes para sistemas de rastreamento vertical. Os requisitos para os rolamentos eram bastante elevados: tinham de ser de baixo atrito e caracterizados por um elevado desempenho. Além disso, os rolamentos tinham de ser resistentes às intempéries durante décadas, uma vez que os sistemas estão expostos ao calor, ao frio, à chuva e à neve. Os trabalhos de manutenção e assistência técnica devem ser rápidos e simples.

Solução

Com os mancais de deslizamento iglidur ®, o especialista fotovoltaico encontrou uma solução económica que cumpre os seus requisitos. Graças aos lubrificantes sólidos incorporados, os casquilhos deslizantes têm baixa fricção e tornam os pontos de apoio livres de manutenção. Isto torna supérfluos os lubrificantes adicionais. Os casquilhos deslizantes são insensíveis a condições climatéricas extremas e mesmo a sujidade não é um obstáculo à sua funcionalidade.

Os sistemas de rastreio para sistemas fotovoltaicos (trackers) são sistemas que são independentes da orientação da área de base. Seguem o curso do sol durante o dia e criam assim um ângulo ótimo entre o sol e o módulo solar, optimizando a utilização dos módulos.

Está provado que o rendimento adicional da utilização de um sistema de seguimento pode atingir os 40 %. É alcançada uma produção significativamente mais elevada e um rendimento energético constante ao longo do dia. "Até à data, os sistemas de monitorização têm sido frequentemente criticados pelas suas desvantagens," diz Thomas Vogel. "São geralmente considerados demasiado caros e desfiguram a paisagem devido ao seu tamanho, uma vez que têm normalmente vários metros de altura. Nós optámos por uma abordagem diferente e quisemos manter a altura de instalação baixa, o que também reduziu bastante os custos em comparação com outros sistemas."

As vantagens dos sistemas de monitorização deste fornecedor são, portanto, rapidamente resumidas: incluem a baixa altura de instalação de cerca de 1,5 m e a eficiência material associada. Assim, os sistemas fotovoltaicos podem ser bem integrados na paisagem e oferecem uma pequena área exposta ao vento. Depois, há o conceito de acionamento. Até 120 seguidores são operados com apenas um motor. Isto corresponde a uma área de módulo de cerca de 400 m2. Isto reduziu significativamente os custos do sistema.

Normalmente, um sistema de lagartas é ancorado ao solo com elementos de betão que têm de ser laboriosamente removidos a dada altura. "A nossa ancoragem consiste em parafusos no solo, sobre os quais é construído o sistema mecânico relativamente simples, uma construção em metal puro," diz Thomas Vogel. A fricção no sistema é completamente insignificante. Isto é assegurado por casquilhos deslizantes de polímero sem lubrificação da igus® GmbH, Colónia. Não há quase nenhuma aplicação em que a tecnologia de mancais sem lubrificação não prove a sua versatilidade.

São utilizados três rolamentos não lubrificados entre o tambor e o anel de tração, a placa de base. "Nesta altura, estávamos à procura de uma solução de alta qualidade e desempenho que, por um lado, tivesse de funcionar completamente a seco e, por outro, não fosse suscetível a danos devido às condições ambientais," diz Thomas Vogel, olhando para trás. A vida útil do sistema de várias décadas faz parte do perfil de requisitos. E se o pior acontecer, deve ser possível substituir os rolamentos de forma rápida e fácil durante os trabalhos de manutenção e assistência técnica.

O material completo iglidur® P preenche o perfil de requisitos. Devido à sua estabilidade térmica e baixa absorção total de humidade, este rolamento é um dos mais estáveis dimensionalmente em condições ambientais variáveis. É geralmente recomendado para movimentos rotativos com cargas médias a elevadas. Também é rentável, o que, por sua vez, tem um efeito notável no lado económico.

"No período que antecedeu o desenvolvimento do sistema, realizámos uma série de testes práticos extensivos com uma grande variedade de rolamentos, de modo a podermos fazer afirmações fiáveis sobre o comportamento sob carga. Vários fornecedores apresentaram os seus produtos," diz Thomas Vogel. "Os resultados dos testes sempre foram claramente favoráveis aos casquilhos deslizantes de polímero sem lubrificação. A isto juntam-se a boa relação preço/desempenho e o apoio abrangente. O nosso representante de vendas, Bernhard Hofstetter, está em constante diálogo connosco e mantém-nos informados sobre novos e futuros desenvolvimentos, de modo a estarmos sempre actualizados com a mais recente tecnologia da feira."

O perfil de requisitos para os casquilhos deslizantes é extremamente elevado. Têm de ser resistentes às intempéries durante décadas, suportar a sujidade e a humidade e ser fáceis de instalar. O peso devido às cargas de neve também desempenha um papel importante. Nalgumas áreas, estão também sujeitos a cargas pesadas, uma vez que movimentos de rotação relativamente fortes actuam sobre a estrutura mecânica básica. Para além disso, podem ocorrer cargas de tração de vários 100 kg nos pontos de canto onde o cabo é puxado.

Antes de decidir qual o material mais adequado para este perfil de exigência, o fornecedor de polímeros também efectuou vários cálculos de carga e recomendou o material iglidur® P de acordo com o procedimento de exclusão.

Antes de decidir qual o material mais adequado para este perfil de requisitos, o fornecedor de polímeros também efectuou vários cálculos de carga e recomendou o material iglidur® P após o procedimento de exclusão.

Em contraste com as aplicações em engenharia mecânica, os rolamentos não prensados rodam em torno de superfícies totalmente galvanizadas. Devido às tolerâncias de instalação necessárias, existe, portanto, um risco residual de que a chumaceira possa prender-se tanto externa como internamente. Também neste caso, os testes preliminares mostraram que a rótula de polímero não tem problemas com isso. Os mancais funcionam nos sistemas de rastreamento desde o primeiro dia sem nenhum tempo de inatividade desnecessário.

"O nosso material padrão iglidur® G, que já deu provas em inúmeras aplicações em todo o mundo, também esteve em discussão," relata Bernhard Hofstetter, o consultor técnico de vendas responsável no escritório da igus® Bavaria North-East. "Inicialmente, realizámos as primeiras amostras. Mas devido à menor absorção total de humidade e expansão térmica, a decisão foi finalmente tomada a favor do material iglidur® P."

O material iglidur® Q2 também prova a sua resistência ao desgaste num sistema de dois eixos localizado nas montanhas suíças a uma altitude de 1.800 metros. Dimensionalmente estável sob cargas elevadas, está predestinado para aplicações giratórias de grande esforço sob condições extremas.

"Nesta altitude, as temperaturas variam muito ao longo do ano, para não falar da queda de neve no inverno," explica Thomas Vogel. "Para tornar o nosso sistema de rastreio ainda mais robusto e de fácil manutenção, utilizamos o rolamento resistente ao desgaste. Nestas condições climatéricas difíceis, a carga é naturalmente a mais pesada. E as nossas primeiras experiências são muito boas. A chumaceira de polímero também preenche os nossos requisitos básicos para soluções económicas sem comprometer a qualidade!"