Solföljare till solceller: Funktionalitet, fördelar och nackdelar

I den här artikeln förklarar Hemsol hur solföljare till solceller fungerar och vilka olika typer av solföljare som finns. Vidare behandlas fördelar och nackdelar med solföljare.

 


Sammanfattande fakta om solföljare

  • En solföljare riktar ett föremål, till exempel en solpanel, mot solen.
  • En solföljare ökar mängden el som en solpanel kan producera.
  • Solföljare vrider en solpanel antingen längs en axel eller två axlar.
  • En enaxlad solföljare ökar en solpanels elproduktion med runt 25–35 %.
  • Tvåaxlade solföljare ökar en solpanels elproduktion med runt 30–45 %.
  • Solföljare möjliggör ibland att fler solpaneler får plats per ytenhet.
  • Enaxlade solföljare kan öka priset för en solcellsanläggning med 50 %.
  • Solföljare ökar en solcellsanläggnings underhållskostnader.

Vad är en solföljare?

En solföljare är en anordning som orienterar ett föremål mot solen. Solföljare används i solcellsanläggningar för att rikta solpaneler så att de hela tiden är i optimal lutning och/eller riktning mot solen. En solföljare kan liknas vid en solros som ändrar sin riktning efter solens instrålningsvinkel.

Exempel på två olika solföljare och hur de fungerar
Bild 1. Exempel på två olika typer av solföljare.

Hur fungerar solföljare för solceller?

En solföljare för solceller vrider kontinuerligt en solpanel för att minimera skillnaden mellan solpanelens riktning och solens instrålningsvinkel (cosinusfelet). Ju mer en solföljare minimerar cosinusfelet mellan en solpanel och solen, desto mer ökar solpanelens solelproduktion.

Solföljare kan vara antingen aktiva eller passiva

Beroende på om solföljare drivs av en motor eller inte delas de in i:

  • Aktiva solföljare: drivs med hjälp av en motor.
  • Passiva solföljare: drivs av en vätska som förångas och kondenseras.

Aktiva solföljare: drivs med hjälp av en motor

En aktiv solföljare är försedd med en motor. För att bestämma solens position används antingen microprocessorer och sensorer eller algoritmer baserade på datum och tidpunkt för att styra motorn. Avancerade solföljare kan även använda en kombination av båda styrsätten.

För att driva en motor krävs energi. Motorer för solföljare körs därför endast när en positionsändring av en solpanel leder till en ökning av producerad solel som är större än den energi motorn använder för att ställa om solpanelen.

Passiva solföljare: drivs av en vätska som förångas och kondenseras

En passiv solföljare saknar motor men innehåller istället en vätska med låg kokpunkt. När vätskan värms av solens strålar förångas den. Ångan skapar i sin tur obalans i solföljares lutningssystem. Denna obalans får de solpaneler som styrs av solföljaren att röra sig i riktning mot solens strålar.

Jämförelse mellan aktiv solföljare och passiv solföljare

Fördelen med en aktiv solföljare är att den följer solens rörelser mer noggrant i jämförelse med en passiv solföljare. En passiv solföljares fördel i jämförelse med en aktiv solföljare är att den inte behöver en extern energikälla för att vrida solpaneler.

Solföljare kan vara enkelaxlade eller dubbelaxlade

Solföljare delas in i olika grupper beroende på hur de kan vrida solpaneler:

  • Enkelaxlade solföljare: vrider en solpanel runt en axel.
  • Dubbelaxlade solföljare: vrider en solpanel runt två axlar.

Enkelaxlade solföljare: vrider en solpanel runt en axel

Enkelaxlade, alternativt enaxlade, solföljare kan vrida solpaneler längs en axel. Det går att välja om solpaneler ska vridas horisontellt eller vertikalt. I Sverige är paneler som vrids runt en vertikal axel vanligast. Skälet är att solpaneler därigenom kan följa solens bana från öster till väster.

Enligt Fortune Business Insight var över 90 % av de solföljare som installerades i världen under år 2021 enaxlade (1). Enaxlade solföljare kan enligt SolarReview öka en solcellsanläggnings elproduktion med mellan 25–35 % (2).

Exempel på två olika enkelaxlade solföljare.
Bild 2. Exempel på enkelaxlade solföljare.

Dubbelaxlade solföljare vrider en solpanel runt två axlar

Dubbelaxlade, alternativt tvåaxlade, solföljare har två axlar och kan vrida en solpanel både vertikalt och horisontellt. Därigenom kan både solens bana från öster till väster följas och solpanelernas lutning anpassas efter förändringar i solens instrålningsvinkel.

Dubbelaxlade solföljare kan till exempel användas där det är begränsat med utrymme eller där marken är kuperad. Enligt Hemsols uppskattningar kan dubbelaxlade solföljare öka en solpanels elproduktion med cirka 30–45 %.

I en solcellsanläggning i Västerås gav tvåaxlade solföljare en ökning av solpanelers elproduktion på 31–41 % (3). Solinstrålningen under mätperioden i Västerås var dock lägre än under ett normalår i Sverige. Under bättre förhållanden (högre andel direkt solinstrålning) bör solföljare därför kunna ge en högre ökning i elproduktion än 41 % .

Exempel på två olika typer av dubbelaxlade solföljare.
Bild 3. Exempel på dubbelaxlade solföljare.

Fördelar med solföljare till solceller

Fördelarna med solföljare är att:

  • Solföljare ökar elproduktionen för solpaneler.
  • Använda solföljare kan ge plats åt fler solpaneler på en given yta.
  • En solföljare kan underlätta att få bort snö som täcker en solpanel.
  • Vissa solföljare kan minska en solcellsanläggnings utsatthet för vind.

Solföljare ökar elproduktionen för solpaneler

I en studie av en solcellspark i Västerås ökade tvåaxlade solföljare solpanelers elproduktion med 31–41 %. Jämförelsen gjordes mot fasta solpaneler med 41 graders lutning (3). För 10 kWp solceller skulle tvåaxlade solföljare således öka elproduktionen från cirka 10 000 kWh till 13 500 kWh per år.

Enaxlade solföljare i solcellsparken i Västerås ökade solpanelers elproduktion med cirka 23 %. Detta värde är dock behäftat med osäkerhet, eftersom ett antal mätdagar saknades på grund av bland annat stöld av solpaneler (4).

Hur stor procentuell ökning i elproduktion solpaneler kan få av solföljare varierar bland annat beroende på förhållandet mellan direkt och diffus solinstrålning.

Att använda solföljare kan ge plats åt fler solpaneler på en given yta

I vissa fall kan solföljare minska behovet av plats per producerad kWh för en solcellsanläggning. En anledningen till det är att solföljare ökar den mängd el varje enskild solpanel producerar. Ett exempel på när solföljare kan medföra en platsbesparing är när solpaneler ska monteras på platta tak.

Att variera solpanelers lutning på platta tak ökar elproduktion per solpanel, men solpaneler kan ibland även placeras tätare utan att skugga varandra. Även i stark kuperad terräng kan solföljare användas för att få plats med fler solpaneler på en given yta.

Exempel på hur solföljare kan användas för att ändra vinkel på solpaneler och minska skugga.
Bild 4. Exempel på hur solföljare kan användas för att minska effekten av skugga.

Solföljare kan underlätta att få bort snö som täcker en solpanel

Möjligheten att med en solföljare ändra en solpanels lutning kan göra det lättare att få bort snö eller annat som täcker en solpanel. Genom att vinkla en solpanel vertikalt kan snö ofta avlägsnas så att solens instrålning kan nå solpanelen.

Fördelen med att avlägsna snö från en solpanel med hjälp av en solföljare är att risken för att skada solpanelen minskar. I regel är det inte rekommenderat att manuellt skotta bort snö från solpaneler i och med att solpanelernas ytskikt kan skadas av en snöskyffel.

Vissa solföljare kan minska en solcellsanläggnings utsatthet för vind

Med en solföljare kan en solpanels lutning anpassas så att den kraft som påverkar en solpanel under till exempel en storm minskas. Å andra sidan kan solföljare som höjer upp solpaneler högre ovan marknivån medföra att en solcellsanläggnings vindkänslighet ökar.

Nackdelar med solföljare till solceller

Solföljares tre huvudsakliga nackdelar jämfört med fast monterade solpaneler är att:

  • En investering i solföljare medför en betydande merkostnad.
  • En solcellsanläggnings underhållskostnader ökar med solföljare.
  • Indirekta produktionsförluster uppstår när en solföljare inte fungerar.

Att förse en solcellsanläggning med solföljare innebär en stor kostnad

Att förse en mindre solcellsanläggning med enaxlade solföljare leder till en merkostnad på runt 50 %. En 15 kW markanläggning med solföljare skulle därmed kosta cirka 255 000 kronor istället för 170 000 kronor*. För kommersiella anläggningar är dock merkostnaden lägre i relation till totalkostnaden.

*Priset är uppskattat för en solcellsanläggning installerad på marken. Båda prisuppskattningarna anges inklusive moms och grönt avdrag på 19,40 %. Notera att priset är en uppskattning och kan variera bland annat beroende på val av solföljare och solcellsinstallatör.

Med solföljare ökar en solcellsanläggnings underhållskostnader

Enligt en studie av Trina Solar (tillverkare av solföljare) står underhåll av solföljare för cirka 5–10 % av en solcellsanläggnings drift- och underhållskostnader (om anläggningen har solföljare) (5). Det är dock svårt att veta om dessa värden är helt applicerbara på svenska förhållanden.

Enligt vad Hemsol känner till saknas svenska studier om underhållskostnader för solföljare. Generellt gäller emellertid att ju mer komplex en solcellsanläggning är, desto högre kan underhållskostnaderna antas vara för anläggningen.

Indirekta produktionsförluster uppstår när en solföljare inte fungerar

Om en solföljare slutar fungera och inte längre följer solens instrålningsvinkel försvinner den extra elproduktion som solföljaren tidigare gav. Därutöver är den position där solpanelerna stannar sällan den optimala över ett dygn. Det leder i regel till ytterligare produktionsförluster.

Anledningen är att fast monterade solpaneler i normala fall riktas för att maximera elproduktionen över ett dygn. När en solföljare går sönder stannar däremot de solpaneler solföljaren styr i de positioner de befann sig i vid just det ögonblicket.

Dessa positioner är dock endast i undantagsfall de optimala sett till att maximera elproduktionen över ett dygn. Därigenom uppstår en produktionsförlust även i jämförelse med fast monterade solpaneler.

Vanliga frågor

Kan solföljare installeras på tak?

Ja, solföljare kan installeras på tak. Idag är det dock ovanligt med solföljare för mindre solcellsanläggningar på tak. En anledning till det är att solföljare är tunga och ett tak måste kunna klara den extra belastning solföljarna medför.

Med solföljare hamnar solpaneler ofta högre ovanför takplanet vilket ökar solpanelernas utsatthet för vind. Försök pågår emellertid med att utveckla lättare och lägre solföljare, till exempel av företaget Point Load Power i USA. Därigenom kan både lasten och känsligheten för vind minskas vilket underlättar installation av solceller på ett befintligt tak.

Hur påverkar snö en solföljare?

En solföljare kan minska problemet med att snö täcker solpaneler och därigenom hindrar solens instrålning från att nå solcellerna. För en tvåaxlad solpanel lutas panelen kraftigt nattetid och därigenom faller snö av solpanelen tack vare gravitationskraften.

Om det ligger mycket snö på en solcellsanläggning kan det dock hindra en solföljare från att kunna vrida solpanelerna. Det är därför en god idé att hålla området runt om solpanelerna fria från snö. De flesta solföljare har dock säkerhetsmekanismer som gör att de stannar vid motstånd orsakat av till exempel snö mot solpaneler.

Finns det manuella solföljare?

Ja, det finns solföljare som drivs för hand, det vill säga manuella solföljare. I Sverige kan manuella solföljare vara ett alternativ för den som vill bygga en egen solföljare. Det är dock opraktiskt att manuellt ställa om solpaneler flera gånger per dag varför benämningen solföljare kan diskuteras.

För manuella solföljare i Sverige ställs solpanelernas lutning om ett par gånger per år. Därigenom ändras solpanelernas lutning så att de anpassas till solens instrålningsvinkel för årstiden. Manuella solföljare har framförallt fördelen att de är enklare och har färre delar som kan gå sönder.

Källhänvisningar

  1. Solar Tracker Market Size, Share & Covid Impact Analysis, ByType (Photovoltaic (PV), Concentrated Solar Power (CSP)), By Movement (Single Axis, Dual Axis), By Application (Utility, Non-Utility), and Regional Forecast, 2022-2029, Fortune Business Insight, https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/solar-tracker-market-100448 (hämtad 2022-10-08)
  2. What is a solar tracker and is it worth the investment?, Solarreviews, mars 2022, https://www.solarreviews.com/blog/are-solar-axis-trackers-worth-the-additional-investment
  3. Stridh B. ,Utvärdering av Sveriges första MW-Solcellspark, Mälardalens högskola, januari 2016, sida 5. https://www.mdu.se/download/18.1112efe616fe8dd0586608f7/1582286650375/Utv%C3%A4rdering%20av%20Sveriges%20f%C3%B6rsta%20MW-solcellspark.pdf
  4. Stridh B. ,Utvärdering av Sveriges första MW-Solcellspark, Mälardalens högskola, januari 2016, sida 19, https://www.mdu.se/download/18.1112efe616fe8dd0586608f7/1582286650375/Utv%C3%A4rdering%20av%20Sveriges%20f%C3%B6rsta%20MW-solcellspark.pdf
  5. Tracker Development Solutions that Increase Reliability and Reduce Operation and Maintenance Costs (Whitepaper), Trina Tracker, Oktober 2021, sida 8, https://static.trinasolar.com/sites/default/files/TrinaTracker_Whitepaper_O_M-24Sept21_LR.pdf