Réducteurs planétaires, avec leur densité de couple élevée, leur positionnement précis, leur durabilité en extérieur, leur faible jeu, leur fonctionnement sans entretien et leur rendement de transmission élevé, répondent parfaitement aux exigences essentielles de l'industrie photovoltaïque : fonctionnement extérieur par tous les temps, suivi solaire haute précision, entraînement fluide sous charge lourde, faible coût de maintenance et efficacité énergétique. Comparés aux réducteurs cycloïdes à roues à goupilles et aux réducteurs à engrenages conventionnels, les réducteurs planétaires offrent des avantages significatifs en termes d'adaptabilité, de fiabilité et de rentabilité.
L'application la plus critique des réducteurs planétaires dans le domaine photovoltaïque concerne les systèmes de suivi solaire, y compris les trackers à axe horizontal, à axe incliné et à double axe. Ces systèmes font pivoter les modules photovoltaïques pour suivre le soleil, augmentant ainsi la production d'énergie de 20 % à 30 %. Déployés en extérieur dans des déserts, des montagnes ou des zones côtières, les trackers doivent résister à des températures extrêmes, au vent, au sable, à la pluie et à la neige, tout en garantissant un suivi solaire haute précision, un fonctionnement continu à faible taux de panne et une rotation fluide sous charge lourde. Les réducteurs planétaires répondent parfaitement à toutes ces exigences rigoureuses.
L'exigence principale d'un système de suivi solaire est le suivi précis des angles d'azimut et d'élévation solaires. Même de légères erreurs de positionnement réduisent l'efficacité de capture de la lumière par les modules photovoltaïques, impactant directement la production d'énergie. Les réducteurs planétaires de précision pour trackeurs atteignent un jeu aussi faible que 1 à 3 minutes d'arc, certains modèles haute précision atteignant des niveaux inférieurs à la minute d'arc.
Sans zone morte ni retard de transmission, les réducteurs planétaires forment un système en boucle fermée très précis lorsqu'ils sont associés à des moteurs pas-à-pas/servos et à des codeurs, permettant une précision de suivi solaire inférieure à ±0,1°. Le faible jeu garantit également une transmission réactive, permettant au système de s'adapter rapidement aux nuages ou aux changements de position solaire. Comparés aux réducteurs cycloïdes à roues à goupilles (jeu >10 minutes d'arc), les réducteurs planétaires offrent une précision de positionnement plusieurs fois supérieure, améliorant directement l'efficacité des trackeurs et le rendement énergétique photovoltaïque.
Les trackeurs photovoltaïques doivent supporter des dizaines à des centaines de modules photovoltaïques (chacun ~20 kg, avec des charges totales atteignant plusieurs tonnes) et résister aux charges de vent alternées (rafales, typhons provoquant des charges de décalage radiales et axiales). Le réducteur doit fournir un couple continu sous charge lourde tout en résistant aux charges d'impact à court terme.
Les réducteurs planétaires offrent une densité de couple bien supérieure à celle des réducteurs conventionnels. Leur taille compacte permet une sortie de couple très élevée (rapport mono-étage 3-10, multi-étage >100) avec une conception coaxiale capable d'entraîner directement l'arbre du tracker, sans amplification de couple supplémentaire. Les composants principaux, y compris les porte-satellites, les engrenages et les arbres de sortie, sont fabriqués en acier allié haute résistance, cémenté et trempé, offrant une rigidité structurelle élevée. Cela absorbe efficacement les chocs induits par le vent et les couples alternés, évitant la déformation ou la rupture des dents d'engrenage et prévenant les blocages ou pertes de rotation courants avec les réducteurs conventionnels.
Les centrales photovoltaïques sont souvent situées dans des déserts, des steppes, des régions côtières ou des montagnes éloignées, où le personnel de maintenance est rare, les coûts opérationnels élevés et l'équipement doit fonctionner 24/7 avec un minimum de pannes. Les conditions extérieures incluent le sable, la poussière, les températures extrêmes (-40°C à 60°C), la pluie, la neige, l'humidité et les embruns salins (zones côtières), exigeant une excellente étanchéité, une résistance aux intempéries et un fonctionnement sans entretien.
Les réducteurs planétaires spécifiques au photovoltaïque présentent des conceptions entièrement étanches : doubles joints à lèvres, anneaux de protection contre la poussière et joints labyrinthes empêchent l'entrée de sable, d'eau et de poussière et évitent les fuites de lubrifiant. À l'intérieur, ils sont remplis de graisse longue durée adaptée à des températures de -40°C à 120°C, résistante à la solidification à basse température, à la dégradation à haute température et à l'usure, permettant un fonctionnement sans entretien à vie. Le boîtier est en alliage d'aluminium moulé sous pression avec revêtement de surface ou anodisation, offrant une résistance à la corrosion et aux UV, idéal pour les environnements salins et désertiques, garantissant un fonctionnement extérieur fiable à long terme.
Les moteurs des trackeurs solaires consomment une partie de l'énergie d'une centrale photovoltaïque, donc un rendement élevé est crucial pour maximiser la production nette d'électricité. Les réducteurs planétaires atteignent un rendement mono-étage de 97 % à 99 %, avec des configurations multi-étages dépassant 90 %, bien supérieur aux réducteurs cycloïdes à roues à goupilles (70 % à 85 %) ou aux réducteurs à engrenages conventionnels (85 % à 90 %).
Un rendement de transmission élevé réduit la perte de puissance du moteur, diminuant l'autoconsommation énergétique du tracker, minimisant la chaleur et la contrainte du moteur, et évitant les pannes à long terme sous charge élevée. Sur une durée de vie de centrale de 25 ans, l'efficacité des réducteurs planétaires peut économiser une quantité importante d'électricité, améliorant directement le rendement énergétique net photovoltaïque et réduisant les coûts opérationnels.
Les modules photovoltaïques sont des composants en verre fragiles. Les vibrations ou blocages du tracker peuvent provoquer des fissures ou des microfissures, entraînant des coûts de réparation élevés. Les réducteurs planétaires sont équipés d'engrenages rectifiés avec précision et modifiés en profil, et d'engrenages planétaires avec conception de répartition de charge, garantissant une distribution uniforme des forces.
Même à des vitesses de suivi ultra-lentes (0,1 tr/min), la transmission reste fluide, sans vibrations ni chocs, permettant au tracker de suivre le soleil en douceur et continuellement. Ce mouvement fluide protège les modules photovoltaïques, préservant les actifs essentiels de la centrale.
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