Aurinkoatlas

Aurinkoatlas on kartasto, joka kuvaa pitkänajan keskimääräisen aurinkoenergian alueellisen jakautumisen. Ilmatieteen laitos toteutti syksyn 2016 aikana kyselytutkimuksen selvittääkseen aurinkoatlaksen tarvetta potentiaalisten käyttäjien joukossa.

Aurinkopaneeleja Ilmatieteen laitoksen katolla. Kuva: Anders Lindfors.
 
 
Suomessa aurinkoenergian käyttö on lähtenyt voimakkaaseen kasvuun, vuonna 2015 aurinkosähköjärjestelmien määrä jopa kaksinkertaistui. Kasvun tukemiseksi Ilmatieteen laitos tuotti syksyllä 2016 Liikenne- ja viestintäministeriön pyynnöstä esiselvityksen Aurinkoatlaksen tarpeesta potentiaalisilta käyttäjiltä. Vastaajista 90 % oli sitä mieltä, että tietoa aurinkoenergian tuotantopotentiaalista Suomessa tarvitaan ja näistä lähes kaikki pitivät aurinkotiedon tarvetta ajankohtaisena nyt tai viimeistään viiden vuoden sisällä. Myös kansainvälisiä aurinkotietoja käyttävät pitivät aurinkoatlasta tarpeellisena.

Tausta

Olemassa olevat kansainväliset aurinkotietokannat ja kaupalliset aurinkoenergiasovellukset sisältävät Suomen osalta usein vajavaista tietoa maamme keskimääräisistä aurinkoenergiaoloista. Hyvä esimerkki tästä on Euroopan komission tutkimuslaitoksen JRC:n (Joint Research Centre) tarjoama suosittu PVGIS-palvelu. PVGIS antaa muutamalla hiiren klikkauksella keskimääräisen (klimatologisen) aurinkoenergiatuotannon eri puolille Eurooppaa, myös Suomeen. Palvelu perustuu kuitenkin Suomen osalta melko karkeaan tietoon auringonsäteilyoloista: Siinä on käytetty pohjana Euroopan aurinkoatlasta (Scharmer ja Grief, 2000), jossa on mukana auringonsäteilyn mittauksia vuosilta 1981—1990. Koska sään vaihtelut aiheuttavat aurinko-oloihin vaihtelevuutta vuosi vuodelta, kymmenen vuoden jakso 30 vuoden takaa ei kuvaa parhaalla tavalla nyt tehtävien aurinkoenergiainvestointien potentiaalista tuottoa elinkaarensa aikana. Lisäksi asemia on vanhassa Euroopan aurinkoatlaksessa mukana rajallinen määrä, minkä takia alueelliset piirteet, kuten aurinkopotentiaalin vaihtelu rannikkoalueen läheisyydessä (Lindfors ym., 2013) eivät juurikaan käy ilmi tämän aineiston perusteella.

Ilmatieteen laitoksella on tänä päivänä käytettävissään hyvien auringonsäteilymittauksien lisäksi laadukkaita satelliittituotteita, joista saadaan parempi kuva auringonsäteilyn alueellisista vaihteluista kuin asemamittauksista (Riihelä ym., 2015). Näitä hyödyntämällä voitaisiin tuottaa Aurinkoatlas, joka sisältäisi entistä tarkempaa ja luotettavampaa tietoa maamme auringonsäteilyn ja aurinkoenergiapotentiaalin maantieteellisestä jakaumasta ja vuodenaikaisvaihteluista. Tämä edistäisi aurinkoenergiajärjestelmien tarkempaa suunnittelua ja siten koko aurinkoenergia-alan kehitystä.

Toteutus

Aurinkopotentiaalin kartoittamisessa (Aurinkoatlas) olisi syytä hyödyntää sekä maan pinnalla tehtyjä säteilymittauksia että satelliittimenetelmiä. Ilmatieteen laitos ylläpitää Suomessa auringonsäteilyn mittausverkostoa, josta saadaan noin 25 asemalta tietoa auringonsäteilyn määrästä. Suomen kokoisessa maassa tämä asemamäärä ei riitä säteilyn maantieteelliseen kartoittamiseen. Asemamittauksista ei esimerkiksi saada juurikaan tietoa auringonsäteilyn alueellisista vaihteluista rannikon läheisyydessä. Satelliiteista saadaan toisaalta arvio maan pinnalle saapuvasta auringonsäteilyn määrästä koko maan kattavasti. Yhdistämällä satelliittiaineisto maan pinnalla tehtyjen mittauksien kanssa voitaisiin muodostaa tarkka Aurinkoatlas koko Suomen alueelle. Ilmatieteen laitos on mukana Euroopan sääsatelliittijärjestön (EUMETSAT) toiminnassa, jossa kehitetään myös korkeille leveysasteille soveltuvia satelliittimenetelmiä auringonsäteilyn arvioimiseen. Satelliittimenetelmien hyödyntämistä on testattu onnistuneesti pilottihankkeessa Helsingin Östersundomissa.

Aurinkoenergiapotentiaalin kartoittamiseksi pitäisi myös tutkia lumen vaikutuksia aurinkoenergian tuotantoon. Lumi, joka kertyy esimerkiksi aurinkopaneelipinnan päälle, estää tehokkaasti säteilyn pääsemistä paneeliin asti, jolloin energiantuotanto on hyvin vähäistä. Toisaalta luminen pinta heijastaa auringonsäteilyä tehokkaasti, jolloin etenkin melko pystyyn asennettu aurinkopaneeli saa enemmän säteilyä kuin jos lunta ei olisi olemassa. Siten lumen vaikutuksia tulisi tutkia, jotta saisimme paremman arvion Suomen aurinkoenergiapotentiaalista. Tutkimuksen tueksi tarvittaisiin uusia auringonsäteilymittauksia sekä aurinkoenergiatuotannon seuraamista eri paikoissa ympäri maan.

Viitteet

Lindfors, A., A. Riihelä, A. Aarva, J. Latikka, ja J. Kotro (2014): Auringonsäteily Helsingin Östersundomissa, Ilmatieteen laitos, Raportteja - Rapporter – Reports, 2014:5, http://hdl.handle.net/10138/135830

Riihelä, A., T. Carlund, J. Trentmann, R. Müller, and A.V. Lindfors (2015): Validation of CM SAF Surface Solar Radiation Datasets over Finland and Sweden. Remote Sensing, 7(6):6663–6682.

Scharmer, K., and J. Greif (2000): The Euruopean Solar Radiation Atlas, Vol. 1: Fundamentals and maps. Les Presses de l'École des Mines, Paris.

 

Julkaisut

Lindfors, A. & Latikka, J., 2017. Esiselvitys aurinkoatlaksen tarpeesta Suomessa.