Auringonsäteilyn lähihetkiennusteet auttavat ennakoimaan aurinkoenergian tuotannon vaihtelua myös Suomessa

Ilmatieteen laitoksen tutkimushankkeessa on kehitetty auringonsäteilyennuste, joka perustuu sääsatelliitista saataviin pilvihavaintoihin.

Ennusteen tarkkuutta arvioitiin vertaamalla sitä auringonsäteilyhavaintoihin Etelä-Suomessa. Ennuste toimii hyvin vaikealla pohjoisella alueella ja muodostaa aurinkoenergian tuottajille hyödyllisiä lähihetkiennusteita jopa 15 minuutin aika-askeleella neljän tunnin päähän.

Aurinkoenergian tuotanto on hyvin riippuvaista vallitsevasta säästä, etenkin pilvisyydestä. Vaihteleva pilvisyys taas aiheuttaa tuotantoon epävakautta jopa lähituntien ja -minuuttien aikana. Tähän epävakauteen voidaan varautua auringonsäteilyennusteiden avulla.

Sääsatelliitti havaitsee pilvien liikkeen

Kehitetyssä ennusteessa käytetään geostationääristä sääsatelliittia, joka sijaitsee päiväntasaajan yläpuolella. Satelliitin kyydissä oleva mittalaite näkee Suomeen asti vain juuri ja juuri, mikä tekee ennustamisesta haastavaa. Tästä huolimatta ennusteiden tarkkuus on hyvä, ja ennusteet osoittautuivat paremmiksi kuin niin sanottu persistenssiennuste, jota usein käytetään auringonsäteilyennusteiden vertailukohtana. Persistenssiennusteessa pilvisyyden oletetaan pysyvän ennusteen ajan muuttumattomana.

Etenkin juuri muuttuvan pilvisyyden kohdalla kehitetty ennuste toimii hyvin ja auttaa ennakoimaan tuotannon vaihtelua. Vaihtelun ennustaminen auttaa parantamaan myös energian integrointia verkkoon.

Ennustejärjestelmässä pilvettömän sään säteilymalli kertoo, kuinka paljon ilmakehä läpäisee auringonsäteilyä. Pilvien sijainti ja vaikutus taas nähdään sääsatelliittihavainnoista. Peräkkäisten havaintojen pohjalta saadaan myös pilvien liike. Nämä yhdistämällä saadaan kokonaisvaikutus auringonsäteilyyn ja ennuste, joka kertoo, kuinka paljon säteilyä milloinkin tulee maan pinnalle.

Kehitetyn ennusteen (Solis-Heliosat) ja kahden persistenssiennusteen (Persistence Sat, Persistence Obs) suhteellinen RMSE (keskineliövirheen neliöjuuri) ennusteen pituuden mukaan. Lähde: Kallio-Myers ym. (2020)

Lisätietoja:

tutkija Viivi Kallio-Myers, Ilmatieteen laitos, puh. 0505031012, viivi.kallio-myers@fmi.fi

Viite artikkeliin: Kallio-Myers, V., Riihelä, A., Lahtinen, P. and Lindfors, A., 2020. Global horizontal irradiance forecast for Finland based on geostationary weather satellite data. Solar Energy, 198, pp.68-80. https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.01.008