Experimentele prestatievergelijking van vaste en enkelassige subvelden in een grootschalige fotovoltaïsche zonnecentrale in de buitenlucht

Waarom deze zonnestudie ertoe doet

Naarmate meer landen de zon gebruiken om huizen en steden van stroom te voorzien, wordt een fundamentele vraag cruciaal: hoe plaatsen we zonnepanelen in de praktijk om zo veel mogelijk elektriciteit te winnen? Deze studie onderzoekt die vraag in een grote woestijnzonnecentrale in Algerije en vergelijkt panelen die stil staan met panelen die langzaam de zon volgen. De resultaten helpen bij het ontwerp van betere zonneparken in hete, zonnige regio’s waar elk extra procent energie telt.

Een woestijncentrale als laboratorium in de praktijk

Het onderzoek vond plaats bij een 1,1 megawatt zonne-energiecentrale nabij Ghardaïa, aan de rand van de Sahara. Hier is de zonkracht intens maar de omstandigheden zijn zwaar: de luchttemperaturen kunnen in de zomer dicht bij 50 °C komen, de wind brengt fijn zand mee en de luchtvochtigheid schommelt van zeer droge middagen tot vochtige ochtenden. Binnen dit park richtte het team zich op vier subvelden van ongeveer 100 kilowatt elk, allen gekanteld onder 30 graden en naar het zuiden gericht. Twee subvelden gebruikten monokristallijn silicium en twee gebruikten polykristallijn silicium. Voor elk materiaal was één subveld op vaste frames geplaatst en het andere op enkelassige volgsystemen die oost–west draaien om de zon te volgen.

De zon en de panelen volgen door de seizoenen heen

In plaats van alleen op simulaties te vertrouwen, maten de onderzoekers wat daadwerkelijk in het veld gebeurde. Over vier dagen in 2016—één in winter, lente, zomer en herfst—registreerden ze elk subveld elke vier minuten van zonsopgang tot zonsondergang. Tegelijk hield een weerstation op het dak van de controlekamer de zonnestraling, luchttemperatuur, paneltemperatuur, windsnelheid en luchtvochtigheid bij. Het team testte ook een bekende wiskundige model voor zoninstraling op gekantelde oppervlakken, om te zien of het de inkomende zonne-energie nauwkeurig kon voorspellen met lokale geografische en atmosferische data. De voorspellingen van het model kwamen goed overeen met de metingen, vooral in zomer en herfst, wat bevestigt dat het model betrouwbaar kan inschatten hoeveel zonlicht beschikbaar is in deze regio wanneer speciale sensoren ontbreken.

Vaste panelen versus zonvolgende panelen

De vermogenscurves lieten zien hoe de verschillende opstellingen zich gedurende een typische dag gedragen. Op een heldere lentedag bereikte het vaste monokristallijne veld kort het hoogste piekvermogen—ongeveer 96 kilowatt—iets meer dan zijn volgende tegenhanger, omdat de omstandigheden rond het middaguur gunstig waren voor die exacte oriëntatie. Maar als het team naar de hele dag keek in plaats van naar het enkele hoogste moment, veranderde het beeld. Over alle vier seizoenen leverden de volgsystemen meer gemiddeld vermogen en meer totale dagelijkse energie dan de vaste systemen. In de zomer leverde het enkelassige monokristallijne subveld ongeveer 19% meer gemiddeld vermogen dan zijn vaste tegenhanger, en het volgende polykristallijne veld behaalde ongeveer 21% meer dan zijn vaste variant. De dagelijkse energie volgde hetzelfde patroon: op de julidag bereikten de volgende velden ongeveer 788 en 715 kilowattuur, waarmee ze duidelijk de vaste velden versloegen, die onder respectievelijk 640 en 560 kilowattuur bleven.

Hoe het weer de zonneprestaties bepaalt

Omdat elke meting aan weerdata was gekoppeld, kon de studie uitpluizen hoe de natuur de centrale helpt of belemmert. Sterkere zonnestraling verhoogde vanzelfsprekend het vermogen, en de volgsystemen vingen meer daarvan door hun oppervlakten beter op de zon te richten gedurende de dag, vooral in de ochtend en laat in de middag. Temperatuur, wat vaak zorgen baart bij ontwerpers van zonneparken, bleef dicht genoeg bij het voorkeursbereik van de panelen dat efficiëntieverliezen beperkt waren; op de heetste zomerdag viel de combinatie van hoge temperatuur en sterke instraling samen met de grootste vermogenswinst voor de volgsystemen. Wind bleek een stille bondgenoot: briesjes koelden de panelen en bliezen soms stof weg, wat de opbrengst hielp, terwijl hoge luchtvochtigheid en bewolking in winter en herfst de prestaties verminderden door het licht te dimmen en condensatie op paneeloppervlakken toe te laten.

De meerwaarde van tracking in cijfers

Om de vergelijking helder te maken, berekenden de onderzoekers een “augmentatiepercentage” dat toont hoeveel extra gemiddeld vermogen de volgende velden produceerden vergeleken met vaste velden van hetzelfde type paneel. Zelfs op de minder gunstige testdagen in winter en herfst verhoogde enkelassige tracking de monokristallijne opbrengst met ongeveer 3–9% en de polykristallijne met ruwweg 12%. In de zonnigere lente- en zomertests bereikten de winstpercentages ongeveer 10–19% voor monokristallijne panelen en 20–21% voor polykristallijne. Over het geheel toonde het polykristallijne volgveld iets grotere procentuele winst, terwijl het monokristallijne volgveld de hoogste absolute dagelijkse energie leverde.

Wat dit betekent voor toekomstige zonneparken

Voor lezers die nadenken over de toekomst van schone energie is de conclusie eenvoudig: in hete, zonnige woestijnen zoals in het zuiden van Algerije kan het monteren van zonnepanelen op eenvoudige oost–west volgsystemen het elektriciteitsrendement van dezelfde geïnstalleerde capaciteit merkbaar verhogen. De studie toont dat deze trackers niet alleen het vermogen over de dag gladder maken, maar ook goed reageren op lokale weerspatronen, waardoor ze het sterke zomerzonlicht en koelende winden beter benutten. De auteurs concluderen dat enkelassige tracking—vooral gecombineerd met robuuste polykristallijne panelen—een sterke optie is voor grote zonneparken in Saharaclimaat, en dat betrouwbare zonlichtmodellen kunnen helpen dergelijke systemen te ontwerpen, zelfs waar gedetailleerde metingen schaars zijn.

Bronvermelding: Abderraouf, B., Lakhdar, L.M., Abdelkader, B. et al. Experimental performance comparison of fixed and single-axis subfields in a large-scale outdoor photovoltaic power plant. Sci Rep 16, 12293 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41570-8

Trefwoorden: zonnevolging, fotovoltaïsche zonnecentrale, woestijn-zonne-energie, monokristallijne en polykristallijne panelen, modellering van zonne-irradiantie