Aurinkosähkötuotannon lumihäviöt voivat Suomessa vastata yli puolta kesäkauden tuotantomäärästä

Tutkimuksessa verifioitiin aurinkosähkön tuotantomallia Helsingissä ja Kuopiossa. Tuotantomalli osoittautui tarkaksi ja sen havaittiin tarjoavan aurinkosähkökohteiden monitoroinnissa hyödyllistä tietoa paneeleiden suorituskyvystä ja häviöistä. Aurinkosähkön tuotanto on vahvasti vallitsevista sääolosuhteista riippuvainen. Jotta nopeasti lisääntyvien aurinkosähköjärjestelmien integrointi kiinteistöjen yhteyteen ja sähköverkkoon on mahdollisimman tehokasta, tarvitaan ennakointia ja optimointia. Tutkimuksessa selvitettiin laajasti käytetyn, mutta tutkimuskirjallisuudessa harvakseltaan verifioidun, aurinkosähkömallin suorituskykyä. Tutkimuksessa osoitettiin, että tuotantomalli tarjosi kohteista olennaista lisätietoa. Mallin avulla saatiin tietoa esimerkiksi paikallisista tuotantoon vaikuttavista varjostustekijöistä ja paneeleihin kohdistuvan lumipeitteen aiheuttamista tuotantohäviöistä. Lisäksi malli tuotti tietoa järjestelmän invertterin eli vaihtosuuntaajan alisuoriutumisesta, eli tilanteista jolloin järjestelmän tuotanto erosi selkeästi vallinneessa sääolosuhteessa odotetusta tuotannosta. Tarkastellun talvikauden 2017–2018 häviöiden arvioitiin Kuopiossa vastaavan jopa 1,5 kuukauden vastaavaa kesätuotantoa. Aurinkosähkön tuotantomalli hyödyntää ilman lämpötilaa, tuulen nopeutta sekä auringon säteilyn eri komponentteja. Malli arvioi näihin perustuen aurinkosähkötuotannon tehon, johon vaikuttaa paneelipinnalle saapuvan säteilyn määrä sekä paneelin lämpötila. Malli ottaa myös paneelipinnan heijastuksista aiheutuvat häviöt huomioon. Mitä kuumempi aurinkopaneeli on, sitä heikommin se tuottaa sähköä suhteessa saapuvan säteilyn määrään. Malli laskee tuotantotehon ohella arviot muun muassa paneelipinnalle saapuvan säteilyn määrästä ja paneelin lämpötilasta. Tutkimuksessa mallin tuloksia verrattiin Ilmatieteen laitoksen tekemiin sää- ja aurinkosähkömittauksiin. Vertailussa käytetty tuotantomalli optimoitiin mittausdatan avulla erikseen Helsingin Kumpulan ja Kuopion Savilahden aurinkovoimaloille.

Lisätietoja:

tutkija Herman Böök, Ilmatieteen laitos, puh. 040 838 3411, herman.book@fmi.fi

Viite artikkeliin:

Böök, H., Poikonen, A., Aarva, A., Mielonen, T., Pitkänen, M.R.A., Lindfors, A.V., 2020: Photovoltaic system modeling: A validation study at high latitudes with implementation of a novel DNI quality control method. Solar Energy, 204, 316-329, https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.04.068

Kaksi esimerkkipäivää aurinkosähkön tuotantomallin suorituskyvystä minuuttitasolla Helsingissä ja Kuopiossa. Mallin suhteellinen virhe (malli / mitattu – 1) on esitetty päiväkuvien alla. Kuvan lähde: Böök ym. (2020)