Simulation study on the efficiency of solar tracker systems in Finland

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Master's thesis

Authors

Date

2025-05-02

Department

Major/Subject

Energy Conversion Processes

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions

Language

en

Pages

86

Series

Abstract

The feasibility of solar tracker systems in large-scale solar photovoltaic power plants in Finland was studied. Excel and PVsyst software were used for electricity production simulations. Scientific literature was reviewed to assess the suitability of tracker systems for Finnish environmental conditions qualitatively. Two types of horizontal single-axis tracker systems were compared to a conventional fixed tilt system. Effect of location on the performance of each system was studied. Tracker systems were found to be more useful in areas with high irradiation levels. The best axis of rotation for a horizontal single-axis tracker was found to be around the north-south axis everywhere in Finland. These types of tracker systems were found to have an advantage especially during summer, which increases the further north the power plant is located. Another possible advantage of them is the different production profile. Horizontal single-axis tracker systems’ technical disadvantages are related to their lightweight structure, increased complexity and power consumption. The environmental factors that need to be considered when designing the tracker-based solar power plant are wind conditions, temperature and snowfall. Cold winter temperatures limit the power source options. Tracker systems can cope with snow loads more effectively than conventional fixed tilt systems. Aeroelastic instabilities caused by turbulent gusts are a significant environmental threat to tracker systems in Finland.

Diplomityössä tutkittiin aurinkoseurainjärjestelmien toteutettavuutta suurissa aurinkosähkövoimalaitoksissa Suomessa. Sähköntuotannon potentiaalia simuloitiin Excel – ja PVsyst - ohjelmilla. Seurainjärjestelmien soveltuvuutta Suomen olosuhteisiin tutkittiin laadullisesti tieteellisen kirjallisuuden perusteella. Kahden tyyppisiä vaakasuuntaisia yksiakselisia seurantajärjestelmiä verrattiin tavanomaiseen kiinteäkulmaiseen telinejärjestelmään. Sijainnin vaikutusta kunkin järjestelmän suorituskykyyn tutkittiin. Seurantajärjestelmien havaittiin olevan hyödyllisempiä alueilla, joilla on korkea säteilytaso. Vaakasuuntaisen yksiakselisen seurantalaitteen parhaaksi pyörimisakseliksi todettiin pohjoinen-etelä-akseli kaikkialla Suomessa. Tällaisilla aurinkoseurainseurainjärjestelmillä havaittiin olevan etu erityisesti kesällä, mikä lisääntyy sen mukaan, mitä pohjoisempana voimalaitos sijaitsee. Toinen niiden mahdollinen etu on erilainen tuotantoprofiili. Vaakasuuntaisten yksiakselisten seurantajärjestelmien tekniset haitat liittyvät niiden kevyeen rakenteeseen, suurempaan monimutkaisuuteen ja virrankulutukseen. Aurinkoseuraimia hyödyntävää aurinkovoimalaa suunniteltaessa huomioitavia ympäristötekijöitä ovat tuuliolosuhteet, lämpötila ja lumisade. Talven kylmät lämpötilat rajoittavat virtalähdevaihtoehtoja. Tracker-järjestelmät selviävät lumikuormista tehokkaammin kuin perinteiset kiinteän kallistuksen järjestelmät. Myrskyisten puuskien aiheuttamat aeroelastiset epävakaudet ovat merkittävä ympäristöuhka seurainjärjestelmille Suomessa.

Description

Supervisor

Vuorinen, Ville

Thesis advisor

Kyllönen, Suvi

Keywords

solar photovoltaic, solar tracker, horizontal single-axis tracker, solar power plant, large-scale solar power power plant, ground-mounted solar power plant

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202506104453

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG