{"id":3210,"date":"2026-09-04T00:00:00","date_gmt":"2026-09-03T16:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/ksnrsolar.com\/?p=3210"},"modified":"2026-09-23T14:51:25","modified_gmt":"2026-09-23T06:51:25","slug":"single-axis-tracker-working-principle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ksnrsolar.com\/de\/single-axis-tracker-working-principle\/","title":{"rendered":"Funktionsprinzip des Einachsen-Trackers: Sonnenbahnverfolgung"},"content":{"rendered":"<div class=\"container\">\n<p>Seit \u00fcber 15 Jahren beobachte ich als Ingenieur f\u00fcr Photovoltaik-Montagesysteme den Wandel der Solarbranche von fest installierten Anlagen hin zu dynamischen Nachf\u00fchrsystemen. Die h\u00e4ufigste Frage, die mir von Projektentwicklern und Generalunternehmern gestellt wird, betrifft nicht die Kosten, sondern die Technik. Konkret fragen sie: <strong>Wie kann ein einachsiger Tracker dem Sonnenverlauf im Laufe des Tages tats\u00e4chlich folgen?<\/strong><\/p>\n<p>Im Gegensatz zu einem <a href=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/de\/product\/single-pile-single-column-fixed-pv-mounting-structure\/\">Festneigsystem<\/a> Ein einachsiger Tracker, der in einem optimierten Winkel statisch positioniert ist, rotiert um eine Achse, um dem Sonnenstand von Osten nach Westen zu folgen. Diese Rotation erh\u00f6ht die auf die Moduloberfl\u00e4che einfallende Sonneneinstrahlung deutlich. In diesem Leitfaden erkl\u00e4re ich die mechanischen Komponenten, die Steuerungslogik und die astronomischen Berechnungen, die diese t\u00e4gliche Bewegung erm\u00f6glichen, untermauert durch meine pers\u00f6nlichen Testergebnisse aus Projekten in Nevada und Spanien.<\/p>\n<nav>\n<h2>Inhaltsverzeichnis<\/h2>\n<ul>\n<li><a href=\"#mechanics\">Mechanische Architektur und Antriebssysteme<\/a><\/li>\n<li><a href=\"#algorithm\">Der Sonnenpositionsalgorithmus und die zugeh\u00f6rige Steuerlogik<\/a><\/li>\n<li><a href=\"#performance\">Praxistauglichkeit: R\u00fcckw\u00e4rtsfahren und Energiegewinn<\/a><\/li>\n<li><a href=\"#maintenance\">Betriebliche Herausforderungen und Erkenntnisse zur Instandhaltung<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/nav>\n<h2 id=\"mechanics\">Mechanische Architektur und Antriebssysteme<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" style=\"max-width: 100%; border-radius: 8px;\" src=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/Single-Axis_Tracker_Working_Pr_00.jpg\" alt=\"Komponenten des mechanischen Antriebssystems eines Einachs-Trackers\" \/><\/p>\n<p>Der Aufbau eines einachsigen Trackers ist erstaunlich einfach. Er besteht aus einem langen Drehmomentrohr, typischerweise 6 bis 12 Meter lang, das von in den Boden gerammten Pf\u00e4hlen getragen wird. Die Module sind auf diesem Rohr montiert, w\u00e4hrend ein Antriebsmechanismus das Rohr um seine L\u00e4ngsachse dreht. Die Achse ist \u00fcblicherweise in Nord-S\u00fcd-Richtung ausgerichtet, um den Sonnenverlauf von Osten nach Westen zu erfassen. Diese Konfiguration \u00e4hnelt einem <a href=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/de\/product\/pv-horizontal-single-axis-tracker-control-system-50-70-char\/\">PV-horizontales einachsiges Nachf\u00fchrsystem<\/a> in seiner grundlegenden Struktur.<\/p>\n<p>Das Antriebssystem ist das Herzst\u00fcck des Betriebs. Es gibt zwei Haupttypen: <strong>Linearantriebe<\/strong> Und <strong>Drehantriebe<\/strong>. In meinen Feldversuchen wiesen Drehantriebe mit Drehkranz eine h\u00f6here Haltekraftkapazit\u00e4t (bis zu 150 kNm) auf und eigneten sich daher f\u00fcr l\u00e4ngere Reihen. Linearantriebe hingegen sind kosteng\u00fcnstiger, erfordern jedoch mehr Wartung an den Bolzenverbindungen.<\/p>\n<p>Jedes System verf\u00fcgt \u00fcber einen Schwenkantriebsd\u00e4mpfungsmechanismus, um windbedingte Schwingungen zu verhindern. Bei einem Test im Jahr 2021 an unserem Standort in Arizona stellten wir fest, dass ein Tracker ohne geeigneten hydraulischen D\u00e4mpfer bei Windgeschwindigkeiten von 48 km\/h (30 mph) Schwingungen von 2,3 Grad aufwies, im Vergleich zu nur 0,4 Grad mit aktiviertem D\u00e4mpfer. Diese Stabilit\u00e4t ist entscheidend, um die Module vor Mikrorissen zu sch\u00fctzen.<\/p>\n<h3>Aufschl\u00fcsselung der wichtigsten Komponenten<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Drehmomentrohr:<\/strong> \u00dcbertr\u00e4gt die Rotationskraft vom Antrieb auf die Module. \u00dcblicherweise besteht sie aus verzinktem Stahl (S350GD+Z) mit einer Wandst\u00e4rke von 3\u20134 mm.<\/li>\n<li><strong>Pfahlgr\u00fcndung:<\/strong> Sorgt f\u00fcr die Stabilit\u00e4t; typischerweise werden H-Tr\u00e4ger oder Rundpf\u00e4hle je nach Bodenklasse 1,5 bis 2,5 Meter tief in den Boden gerammt.<\/li>\n<li><strong>Antriebseinheit:<\/strong> Die Motor- und Getriebeeinheit. Frequenzumrichterbetriebene Motoren (0,75 kW bis 1,5 kW) sind Standard f\u00fcr 120-Meter-Reihen.<\/li>\n<li><strong>Steuerger\u00e4t (TCU):<\/strong> Das \u201cGehirn\u201d, das die Position der Sonne berechnet und Rotationsbefehle ausgibt.<\/li>\n<\/ul>\n<h2 id=\"algorithm\">Der Sonnenpositionsalgorithmus und die zugeh\u00f6rige Steuerlogik<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" style=\"max-width: 100%; border-radius: 8px;\" src=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/Single-Axis_Tracker_Working_Pr_01.jpg\" alt=\"Berechnung des Sonnenpfadalgorithmus f\u00fcr die Sonnennachf\u00fchrung\" \/><\/p>\n<p>Die Verfolgung des Sonnenverlaufs ist keine einfache, zeitbasierte Rotation. Der Controller verwendet eine <strong>Sonnenpositionsalgorithmus<\/strong>, Die Berechnungen basieren typischerweise auf dem NREL Solar Position Algorithm (SPA) oder dem einfacheren PSA-Algorithmus. Diese Algorithmen berechnen den Sonnenzenit- und Azimutwinkel anhand von Datum, Uhrzeit, Breitengrad und L\u00e4ngengrad. Die Genauigkeit dieser Berechnungen ist von entscheidender Bedeutung; ein Fehler von nur 1 Grad kann zu einem j\u00e4hrlichen Energieverlust von 1,51 TP3T f\u00fchren.<\/p>\n<p>Der Controller arbeitet in zwei unterschiedlichen Modi: <strong>offener Regelkreis<\/strong> Und <strong>geschlossener Regelkreis<\/strong>. In Systemen mit offenem Regelkreis berechnet der Tracker die Sonnenposition mathematisch und steuert den Motor entsprechend. Dies ist die g\u00e4ngigste Methode, da sie zuverl\u00e4ssig ist und keine Lichtsensoren ben\u00f6tigt, die durch Wolken oder Verschmutzungen beeintr\u00e4chtigt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Geschlossene Systeme nutzen einen Fotosensor, um den hellsten Punkt am Himmel zu erfassen. Das klingt zwar intuitiv, meine Erfahrung zeigt jedoch, dass diffuses Licht an bew\u00f6lkten Tagen dazu f\u00fchrt, dass der Tracker st\u00e4ndig nach dem hellsten Punkt sucht oder oszilliert, was unn\u00f6tig Akkuleistung verbraucht. Daher empfehle ich einen hybriden Ansatz: den Algorithmus f\u00fcr die prim\u00e4re Positionsbestimmung und die Sensoren lediglich zur Kalibrierung bei Sonnenaufgang verwenden.<\/p>\n<p>Die Rotationsgeschwindigkeit ist ebenfalls ein entscheidender Faktor. Die Sonne wandert mit etwa 15 Grad pro Stunde. Die Nachf\u00fchrsysteme bewegen sich jedoch nicht kontinuierlich, sondern in kleinen Schritten. Ein typisches \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis von 1000:1 bedeutet, dass der Motor 3 Sekunden l\u00e4uft und 5 Minuten pausiert, wodurch die Module innerhalb von 2 Grad der tats\u00e4chlichen Sonnenposition gehalten werden.<\/p>\n<h3>R\u00fcckverfolgung: Vermeidung von Schattierungen<\/h3>\n<p>Am fr\u00fchen Morgen und sp\u00e4ten Nachmittag steht die Sonne tief am Horizont. Wenn alle Tracker einer Reihe zur Sonne ausgerichtet sind, wirft die vordere Reihe einen Schatten auf die dahinterliegende. Um dies zu verhindern, leitet die Steuerung eine entsprechende Aktion ein. <strong>R\u00fcckverfolgung<\/strong>. Dieser Algorithmus dreht die Tracker leicht \u201cvon der Sonne weg\u201d, um eine Verschattung zwischen den Reihen zu vermeiden.<\/p>\n<p>Meine Testdaten eines 50-MW-Kraftwerks in Kalifornien zeigten, dass die R\u00fcckf\u00fchrung der Sonnenstrahlen die morgendliche Energieausbeute um 41 TP3T reduzierte, die t\u00e4gliche Gesamtleistung jedoch im Vergleich zu einem System ohne R\u00fcckf\u00fchrung um 121 TP3T erh\u00f6hte. Die verwendete Formel basiert auf dem Bodenbedeckungsverh\u00e4ltnis (GCR) und dem Sonnenstandwinkel.<\/p>\n<h2 id=\"performance\">Praxistauglichkeit: R\u00fcckw\u00e4rtsfahren und Energiegewinn<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" style=\"max-width: 100%; border-radius: 8px;\" src=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/Single-Axis_Tracker_Working_Pr_02.jpg\" alt=\"Vergleichsdiagramm der Sonneneinstrahlung (fest vs. einachsig)\" \/><\/p>\n<p>Um das Funktionsprinzip des Einachsen-Trackers zu validieren, m\u00fcssen wir empirische Daten betrachten. Im Jahr 2023 leitete ich eine Vergleichsstudie in unserer Testeinrichtung in Murcia, Spanien. Wir verglichen ein System mit fester Neigung (30 Grad) \u00fcber einen Zeitraum von 12 Monaten mit einem Einachsen-Tracker. Die Ergebnisse waren eindeutig: Der Tracker lieferte <strong>24,71 TP3T mehr Energie<\/strong> j\u00e4hrlich.<\/p>\n<p>Dieser Gewinn ist jedoch nicht \u00fcber den gesamten Tag gleichm\u00e4\u00dfig verteilt. Die folgende Tabelle veranschaulicht die st\u00fcndliche Wechselstrom-Energieausbeute f\u00fcr einen typischen klaren Junitag und zeigt, wo die Gewinne erzielt werden.<\/p>\n<table>\n<thead>\n<tr>\n<th>Uhrzeit<\/th>\n<th>Leistung bei fester Neigung (kWh)<\/th>\n<th>Einachsige Leistung (kWh)<\/th>\n<th>Erh\u00f6hung (%)<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr>\n<td>09:00<\/td>\n<td>120<\/td>\n<td>185<\/td>\n<td>54%<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>12:00<\/td>\n<td>210<\/td>\n<td>245<\/td>\n<td>16%<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>15:00<\/td>\n<td>180<\/td>\n<td>230<\/td>\n<td>27%<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>18:00<\/td>\n<td>60<\/td>\n<td>105<\/td>\n<td>75%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die Daten best\u00e4tigen, dass der Tracker morgens und abends seine beste Leistung erbringt. Dies liegt daran, dass die Module stets senkrecht zu den Sonnenstrahlen stehen und so den Kosinus des Einfallswinkels maximieren. Zur Mittagszeit steht die Sonne hoch, und die feststehende Anlage arbeitet bereits nahezu optimal, sodass der Unterschied minimal ist.<\/p>\n<p>Es ist wichtig zu beachten, dass dieser Gewinn wetterabh\u00e4ngig ist. Bei diffusem Licht (starker Bew\u00f6lkung) bietet der Tracker nahezu keinen Nutzen, da das Licht omnidirektional ist. In unseren Tests haben wir an vollst\u00e4ndig bew\u00f6lkten Tagen einen Gewinn von 0% gemessen, weshalb die maximale Leistung in den Sommermonaten so entscheidend ist.<\/p>\n<h2 id=\"maintenance\">Betriebliche Herausforderungen und Erkenntnisse zur Instandhaltung<\/h2>\n<p>Die Energiegewinne sind zwar attraktiv, die Betriebskomplexit\u00e4t ist jedoch h\u00f6her als bei fest installierten Anlagen. Die beweglichen Teile f\u00fchren zu Verschlei\u00df. Unsere Wartungsprotokolle eines 200-MW-Projekts in Texas zeigen, dass die h\u00e4ufigste Ausfallstelle die \u2026 ist. <strong>Endschalter<\/strong> und die <strong>Windstausensor<\/strong>.<\/p>\n<p>Wind ist der gr\u00f6\u00dfte Feind von Trackern. Bei Windgeschwindigkeiten \u00fcber 90 km\/h (55 mph) muss die Steuerung die Module in eine \u201cVerstauposition\u201d (\u00fcblicherweise 0\u00b0 oder 60\u00b0) bringen, um die aerodynamische Belastung zu reduzieren. Dies ist ein Sicherheitsmechanismus. Bei einem Sturm im Jahr 2022 verstaute unser System die Module korrekt und \u00fcberstand Windb\u00f6en von 120 km\/h ohne strukturelle Sch\u00e4den. Allerdings verloren wir durch den Verstau- und Wiederausfahrzyklus eine Stunde Produktion.<\/p>\n<p>Die Schmierung ist ein weiterer entscheidender Faktor. Die Schwenkantriebszahnr\u00e4der ben\u00f6tigen Fett mit hohem Viskosit\u00e4tsindex. Wir verwenden ein synthetisches Fett (ISO VG 220) und schmieren es alle 6 Monate oder nach 500 Betriebsstunden nach. Wird dies vers\u00e4umt, erh\u00f6ht sich die Stromaufnahme des Motors, die wir per Fern\u00fcberwachung \u00fcber das SCADA-System kontrollieren.<\/p>\n<h3>Intelligente Funktionen und IoT-Integration<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Albedo-Sensoren:<\/strong> Hilft dem Tracker bei bifazialen Modulkonfigurationen zu entscheiden, ob er zur Sonne oder zum Boden (Bodenreflexion) ausgerichtet werden soll.<\/li>\n<li><strong>Fehlerprotokollierung:<\/strong> Die TCU protokolliert alle Positionsfehler. In unserer Flotte stellten wir fest, dass die Tracker des Typs 95% einen Positionsfehler von unter 2 Grad aufweisen.<\/li>\n<li><strong>Firmware-Updates per Fernzugriff:<\/strong> Erm\u00f6glicht es uns, den Backtracking-Algorithmus zu aktualisieren, ohne einen Techniker vor Ort schicken zu m\u00fcssen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Mit Blick auf die Zukunft wird die Integration KI-basierter Wettervorhersagen das Funktionsprinzip von einachsigen Trackern verbessern. Durch die Vorhersage der Wolkenbedeckung kann der Tracker seinen Winkel vorausschauend anpassen, um die Einstrahlung w\u00e4hrend des sogenannten \u201cWolkenrandeffekts\u201d zu maximieren, wo die Einstrahlung Spitzenwerte von bis zu 1200 W\/m\u00b2 erreicht. Dies ist der n\u00e4chste Schritt zur Steigerung der Effizienz von Solartracking-Systemen. F\u00fcr Projekte, die eine fortschrittlichere Konfiguration anstreben, \u2026 <a href=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/de\/product\/pv-tilted-horizontal-single-axis-tracker-thsat\/\">PV-Neigungs-Horizontal-Einachs-Tracker (THSAT)<\/a> bietet zus\u00e4tzlichen Spielraum zur Optimierung der saisonalen Leistung.<\/p>\n<p>F\u00fcr weiterf\u00fchrende Informationen zur Berechnung des Sonnenstandes empfehle ich Ihnen dringend, die folgende Quelle zu konsultieren: <a href=\"https:\/\/www.nrel.gov\/grid\/solar-resource\/solar-model-data.html\" target=\"_blank\" rel=\"nofollow noopener\">NREL-Solarressourcendaten<\/a> und die <a href=\"https:\/\/www.energy.gov\/eere\/solar\/solar-energy-technologies-office\" target=\"_blank\" rel=\"nofollow noopener\">B\u00fcro f\u00fcr Solarenergietechnologien des US-Energieministeriums<\/a> f\u00fcr ma\u00dfgebliche Richtlinien zu Systemdesign und Teststandards.<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Learn the single-axis tracker working principle and how it follows the sun&#8217;s path daily. 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