Sabit ve tek eksenli alt alanların büyük ölçekli açık hava fotovoltaik santralindeki deneysel performans karşılaştırması

Bu güneş çalışması neden önemli

Daha fazla ülke evleri ve şehirleri güçlendirmek için güneşe yöneldikçe temel bir soru kritik hale geliyor: Gerçek dünyada güneş panellerini en fazla elektriği elde edecek şekilde nasıl yerleştirmeliyiz? Bu çalışma, Cezayir’deki büyük bir çöl güneş santralinde sabit paneller ile güneşi yavaşça izleyen panelleri karşılaştırarak bu soruyu ele alıyor. Sonuçlar, her ekstra enerjinin önemli olduğu sıcak, güneşli bölgelerde daha iyi güneş tarlaları tasarlamaya yardımcı oluyor.

Gerçek dünya laboratuvarı olarak bir çöl santrali

Araştırma, Sahara’nın kıyısında, Ghardaïa yakınlarındaki 1,1 megavatlık bir güneş enerji santralinde yapıldı. Burada güneş ışığı yoğundur ancak koşullar serttir: yaz hava sıcaklıkları 50 °C’ye yaklaşabilir, rüzgâr ince kum taşır ve nem çok kuru öğleden sonralardan nemli sabahlara kadar değişir. Bu santralde ekip, her biri yaklaşık 100 kilovat kapasiteli dört alt alana odaklandı; hepsi 30 derece eğimli ve güneye bakıyor. İki alt alanda monokristal silikon paneller, iki alt alanda polikristal silikon paneller kullanıldı. Her malzeme için bir alt alan sabit çerçevelere monte edilirken diğeri doğu‑batı doğrultusunda güneşi izleyen tek eksenli takip sistemine sahipti.

Mevsimler boyunca güneşi ve panelleri izlemek

Araştırmacılar yalnızca simülasyonlara bel bağlamak yerine sahada gerçekte ne olduğunu ölçtüler. 2016’da kış, ilkbahar, yaz ve sonbaharda birer gün olmak üzere dört gün boyunca her alt alandan gün doğumundan gün batımına kadar her dört dakikada bir güç çıktısını kaydettiler. Aynı zamanda kontrol odası çatısağındaki bir meteoroloji istasyonu güneş parlaklığı, hava sıcaklığı, panel sıcaklığı, rüzgâr hızı ve nemi izledi. Ekip ayrıca eğimli yüzeylere düşen güneş ışığını modelleyen iyi bilinen bir matematiksel modeli test etti; modelin yerel coğrafi ve atmosferik verilerle gelen güneş enerjisini doğru tahmin edip edemeyeceğini kontrol etti. Modelin tahminleri özellikle yaz ve sonbaharda ölçümlerle yakından eşleşti ve bu bölgede özel sensörler yokken kullanılabilecek güvenilir bir güneş tahmini sunduğunu doğruladı.

Sabit paneller ile güneş takipli paneller

Güç eğrileri farklı kurulumların tipik bir gün boyunca nasıl davrandığını gösterdi. Parlak bir ilkbahar gününde sabit monokristal alan kısa süreli en yüksek tepe gücüne—yaklaşık 96 kilovat—ulaştı; bu, öğle saatlerindeki koşulların tam yönelimine daha uygun olması nedeniyle takipli eşinden biraz daha yüksekti. Ancak ekip tek en yüksek an yerine tüm güne baktığında tablo değişti. Dört mevsim boyunca takip sistemleri sabit sistemlere göre daha yüksek ortalama güç ve daha fazla günlük toplam enerji üretti. Yaz aylarında tek eksenli monokristal alt alan, sabit muadiline göre yaklaşık %19 daha fazla ortalama güç sağladı ve takipli polikristal alan sabit eşine göre yaklaşık %21 kazanç elde etti. Günlük enerji de aynı deseni izledi: Temmuz test gününde takipli alanlar yaklaşık 788 ve 715 kilovatsaat seviyelerine ulaşarak, sabit alanların altında kalan 640 ve 560 kilovatsaatten belirgin şekilde daha iyi performans gösterdi.

Havanın güneş performansını nasıl şekillendirdiği

Her ölçüm hava verilerine bağlandığı için çalışma doğanın tesisi nasıl yardımcı ya da engellediğini ayırt edebildi. Daha güçlü güneş ışığı doğal olarak gücü artırdı ve takipli alanlar gün boyunca yüzeylerini güneşe daha iyi hizalayarak özellikle sabah ve akşam geç saatlerde bu enerjinin daha fazlasını yakaladı. Güneş tasarımcılarını sıklıkla endişelendiren sıcaklıklar, panellerin tercih edilen aralığına yeterince yakın kalarak verim kayıplarını sınırlı tuttu; en sıcak yaz gününde yüksek sıcaklık ve güçlü güneş bir araya gelmesine rağmen takip sistemleri için en yüksek güç kazançları yine de gözlendi. Rüzgâr sessiz bir müttefik olarak ortaya çıktı: esintiler panelleri soğutarak ve bazen tozu üfleyerek çıktıyı iyileştirirken, yüksek nem ve kış‑sonbahar bulutluluğu ışığı azaltarak ve panel yüzeyinde yoğuşmaya izin vererek performansı düşürdü.

Takip avantajını sayısallaştırmak

Kıyaslamayı netleştirmek için araştırmacılar, takipli alanların aynı panel tipine sahip sabit alanlara göre ne kadar ekstra ortalama güç ürettiğini gösteren bir “artış yüzdesi” hesapladı. Daha elverişsiz kış ve sonbahar test günlerinde bile tek eksenli takip monokristal çıktısını yaklaşık %3–9, polikristal çıktısını ise yaklaşık %12 artırdı. Daha güneşli ilkbahar ve yaz testlerinde kazançlar monokristal paneller için yaklaşık %10–19, polikristal paneller için %20–21’e ulaştı. Genel olarak polikristal takip alanı yüzde bazında biraz daha büyük kazançlar gösterirken, monokristal takip alanı en yüksek mutlak günlük enerjiyi sağladı.

Geleceğin güneş tarlaları için anlamı

Temiz enerjinin geleceğini düşünen okurlar için çıkarım açık: Güney Cezayir gibi sıcak, güneşli çöllerde panelleri basit doğu‑batı takip sistemlerine monte etmek, aynı kurulu kapasiteden üretilen elektriği belirgin şekilde artırabilir. Çalışma, bu takipçilerin gün boyunca gücü düzleştirmekle kalmayıp aynı zamanda güçlü yaz güneşi ve serinletici rüzgârlar gibi yerel hava koşullarına iyi yanıt verdiğini, böylece enerjinin daha iyi kullanılmasını sağladığını gösteriyor. Yazarlar, özellikle dayanıklı polikristal panellerle birlikte tek eksenli takibin Sahra iklimindeki büyük ölçekli güneş tarlaları için güçlü bir seçenek sunduğunu ve güvenilir güneş ışığı modellerinin ayrıntılı ölçümler bulunmayan yerlerde bu tür sistemlerin tasarımına yardımcı olabileceğini sonucuna varıyor.

Atıf: 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

Anahtar kelimeler: güneş takibi, fotovoltaik enerji santrali, çöl güneş enerjisi, monokristal ve polikristal paneller, güneş ışınımı modellemesi