Experimentell prestandajämförelse mellan fasta och enkelaxlade delfält i en storskalig solcellsanläggning utomhus

Varför denna solstudie är viktig

När fler länder vänder sig till solen för att driva hem och städer blir en grundläggande fråga avgörande: hur bör vi placera solpaneler i verkligheten för att få ut mest el? Denna studie undersöker frågan i en stor solpark i en algerisk öken och jämför paneler som står stilla med paneler som långsamt följer solen. Resultaten visar hur man kan utforma bättre solparker i varma, solrika regioner där varje extra procent energi räknas.

En ökenkraftstation som ett verkligt laboratorium

Forskningen ägde rum vid en 1,1 megawatt stor solkraftpark nära Ghardaïa, vid kanten av Sahara. Här är solskenet intensivt men förhållandena hårda: sommarens lufttemperaturer kan närma sig 50 °C, vinden för med sig fin sand och luftfuktigheten varierar från mycket torrt på eftermiddagarna till fuktigt på morgnarna. Inom anläggningen fokuserade teamet på fyra delfält om cirka 100 kilowatt vardera, alla lutade 30 grader och vända mot söder. Två delfält använde monokristallint kisel och två använde polykristallint kisel. För varje material var ett delfält monterat på fasta ramar och det andra på enkelaxlade spårningssystem som roterar öst–väst för att följa solen.

Att följa solen och panelerna genom årstiderna

I stället för att enbart förlita sig på simuleringar mätte forskarna vad som faktiskt hände på fältet. Under fyra dygn 2016—ett under vinter, vår, sommar och höst—registrerade de effektuttaget från varje delfält var fjärde minut från soluppgång till solnedgång. Samtidigt registrerade en väderstation på kontrollrummets tak solstrålning, lufttemperatur, paneltemperatur, vindhastighet och luftfuktighet. Teamet testade också en välkänd matematisk modell för solstrålning på lutande ytor för att kontrollera om den kunde förutsäga den inkommande solenergin med lokala geografiska och atmosfäriska data. Modellens förutsägelser stämde väl överens med mätningarna, särskilt under sommar och höst, vilket bekräftar att den kan uppskatta tillgängligt solljus i regionen på ett tillförlitligt sätt när dedikerade sensorer saknas.

Fasta paneler versus solföljande paneler

Effektkurvorna visade hur de olika uppsättningarna beter sig under en typisk dag. På en solig vårdag nådde det fasta monokristallina fältet kortvarigt den högsta toppkraften—ungefär 96 kilowatt—något mer än dess spårande motsvarighet, eftersom förhållandena vid middagstid gynnade just dess orientering. Men när teamet såg till hela dagen snarare än till den enskilda högsta stunden förändrades bilden. Över alla fyra årstider producerade spårningssystemen högre genomsnittseffekt och mer total daglig energi än de fasta systemen. I sommar levererade det enkelaxlade monokristallina delfältet cirka 19 % mer genomsnittseffekt än sin fasta motsvarighet, och det spårande polykristallina fältet ökade med cirka 21 % jämfört med sin fasta tvilling. Den dagliga energin följde samma mönster: på testdagen i juli nådde de spårande fälten ungefär 788 respektive 715 kilowattimmar, klart bättre än de fasta fälten som höll sig under 640 respektive 560 kilowattimmar.

Hur vädret formar solprestanda

Eftersom varje mätning kopplades till väderdata kunde studien urskilja hur naturen hjälper eller hindrar anläggningen. Starkare solstrålning ökade naturligtvis effekten, och de spårande fälten fångade mer av den genom att hålla sina ytor bättre riktade mot solen under dagen, särskilt på morgonen och sen eftermiddag. Temperaturer, som ofta oroar solcellsprojektörer, höll sig nära panelernas föredragna driftintervall så att verkningsgradstappet var måttligt; på den hetaste sommardagen sammanföll höga temperaturer och intensivt solljus ändå med de största effektvinsterna för spårningssystemen. Vind visade sig vara en tyst bundsförvant: briser kylde panelerna och blåste ibland bort damm, vilket hjälpte effekten, medan hög luftfuktighet och moln under vinter och höst minskade prestandan genom att dämpa ljuset och låta fukt kondensera på panelernas ytor.

Att sätta siffror på spårningsfördelen

För att göra jämförelsen tydlig beräknade forskarna en "augmentationsprocent" som visar hur mycket extra genomsnittseffekt de spårande fälten producerade jämfört med fasta fält av samma paneltyp. Även under de mindre gynnsamma testdagarna i vinter och höst ökade enkelaxelspårning monokristallin produktion med cirka 3–9 % och polykristallin produktion med ungefär 12 %. I de soligare vår- och sommertesterna nådde vinsterna ungefär 10–19 % för monokristallina paneler och 20–21 % för polykristallina. Sammanlagt visade det spårande polykristallina fältet något större procentuella ökningar, medan det spårande monokristallina fältet gav den högsta absoluta dagliga energin.

Vad detta betyder för framtida solparker

För läsare som funderar över framtiden för ren energi är slutsatsen tydlig: i varma, soliga öknar som södra Algeriet kan montering av solpaneler på enkla öst–väst-spårningssystem märkbart öka den el som produceras från samma installerade kapacitet. Studien visar att dessa spårsystem inte bara jämnar ut effekten över dagen utan också reagerar väl på lokala vädermönster, vilket gör bättre nytta av starkt sommarsol och svalkande vindar. Författarna drar slutsatsen att enkelaxelspårning—särskilt med robusta polykristallina paneler—är ett starkt alternativ för stora solparker i saharanska klimat, och att pålitliga modeller för solstrålning kan hjälpa till att utforma sådana system även där detaljerade mätningar är få.

Citering: 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

Nyckelord: solspårning, solcellsanläggning, öken-solenergi, monokristallina och polykristallina paneler, modellering av solstrålning