Tekno-ekonomisk benchmarking av grön vätgasproduktion med fasta och följande PV-system: en PVsyst–MATLAB integrerad analys

Solljus omvandlat till ren bränsle

Många länder med rikligt solljus söker sätt att omvandla det ljuset till ren bränsle som kan driva fabriker, lastbilar och till och med hela städer utan att släppa ut koldioxid. Denna studie undersöker hur man bäst använder solpaneler för att producera grön vätgas, ett bränsle som framställs ur vatten med förnybar elektricitet. Genom att jämföra två vanliga sätt att montera solpaneler — ett fast och ett som följer solen — visar forskarna vilken lösning som levererar mer vätgas till lägre kostnad för en solig region som Kandahar i Afghanistan.

Två sätt att fånga solen

Kärnan i arbetet är en sida-vid-sida-jämförelse av två solkraftsystem som matar en industrienhet kallad elektrolysör, som delar vatten i väte och syre. I det ena systemet är solpanelerna fasta i en given tilt. I det andra rör sig panelerna på en tvåaxlad spårningskonstruktion så att de kan vända sig mot solen under dagen. Båda systemen har samma toppeffekt, 10 kilowatt, och båda levererar sin el direkt till en vätgaseanläggning som endast körs när solen skiner tillräckligt starkt. Det gör jämförelsen rättvis och realistisk för avlägsna, fristående projekt för grön vätgas som inte backas upp av elnätet.

Digital tvilling av en sol-vätgasanläggning

För att förstå prestationen i detalj bygger författarna en digital tvilling av hela kedjan från solljus till vätgas. De använder ett specialiserat soldesignverktyg för att beräkna hur mycket el varje solupplägg skulle producera i Kandahar, timme för timme över ett helt år, med hänsyn till lokala solnivåer, temperaturer och systemförluster. Dessa elprofiler skickas sedan in i en andra modell byggd i MATLAB, som omvandlar effekten till vätgasproduktion och summerar kostnader över utrustningens livslängd. Denna kombinerade metod låter dem följa hur designval på solsidan påverkar bränsleproduktion, övergripande effektivitet och kostnad per energienhet.

Fler rörliga delar, mycket mer energi

Simuleringarna visar att i ett solrikt klimat lönar sig solspårning tydligt. Medan de fasta panelerna producerar ungefär 11 253 kilowattimmar per år når spårningssystemet cirka 15 300 kilowattimmar, en ökning med 36% från samma märkta kapacitet. De rörliga panelerna fångar användbart solljus under fler timmar varje dag både vinter och sommar, så de håller elektrolysören igång längre och mer stabilt. Som en följd ökar den årliga vätgasproduktionen från omkring 240 kilogram med fasta paneler till cirka 320 kilogram med följare, trots att den mekaniska anläggningen är något mer komplex och har marginellt högre interna förluster.

Kostnader och koldioxidavtryck jämförda

Extra maskineri gör spårningssystemet dyrare att bygga och underhålla, men den tillkomna energin kompenserar mer än väl över tid. När alla investeringar, underhåll och ersättningskostnader fördelas över den totala livstidsproduktionen blir elkostnaden från fasta paneler cirka 4,8 cent per kilowattimme, medan spårning sänker detta till omkring 3,6 cent. På bränslesidan faller kostnaden för grön vätgas från cirka 5,82 dollar per kilogram med fasta paneler till cirka 4,37 dollar per kilogram med spårning. Eftersom spårningssystemet genererar mer ren el undviks också mer koldioxidutsläpp varje år — nästan 5 metriska ton koldioxid jämfört med cirka 3,6 metriska ton för det fasta upplägget.

Vad detta betyder för solrika regioner

För läsare som undrar hur vi kan lagra solljus och flytta det dit det behövs ger denna studie ett tydligt budskap. På platser med starka och stabila solresurser kan användning av rörliga solpaneler för att producera vätgas ur vatten leverera mer bränsle till lägre långsiktig kostnad, samtidigt som mer koldioxidutsläpp minskas, än enklare fasta panelsystem av samma storlek. Även om följare kräver större initiala investeringar och noggrannare design gör deras förmåga att följa solen bättre bruk av varje kvadratmeter mark och varje investerad dollar. För beslutsfattare och planerare i soliga utvecklingsregioner tyder resultaten på att smarta, rörliga solfält ihop med vätgasanläggningar kan bli en praktisk ryggrad i framtida rena energisystem.

Citering: Irshad, A.S., Hilali, A., Ahmadullah, A.B. et al. Techno-economic benchmarking of green hydrogen production using fixed and tracking PV systems: a PVsyst–MATLAB integrated analysis. Sci Rep 16, 15620 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46077-w

Nyckelord: grön vätgas, solspårning, fotovoltaiska system, energiekonomi, CO2-mitigering