Pitkän aikavälin seurantatutkimus aurinkopaneelien suorituskyvystä

Abstract

Auringon säteilystä sähköä tuottavat aurinkosähköjärjestelmät kokevat elinikänsä aikana tehon heikkenemistä eli degradaatiota, etenkin niiden aurinkopaneeleissa. Degradaatio voi ilmetä paneeleissa monenlaisina vikoina ja ongelmina ja työssäni tutkin kuinka järjestelmän degradaatio pitkällä aikavälillä vaikuttaa sen suorituskykyyn. Koska aurinkosähköjärjestelmän takaisinmaksukyky on suoraan sidonnainen sen suorituskykyyn, olen myös kiinnostunut degradaation vaikutuksista takaisinmaksuaikaan. Tutkimuskohteena toimii Saarijärven keskuskoululle asennettu HIT-paneeleita hyödyntävä aurinkosähköjärjestelmä, jolta käytössäni oli data vuosilta 2005-2017. Tutkin järjestelmän degradaatiota analysoimalla pitkän aikavälin muutoksia paneeliston suorituskyvyn suhdeluvussa (Performance Ratio, PR), joka mittaa todellisen ja ideaalisen energiantuotannon suhdetta. Tavanomaisen PR:n lisäksi suoritin rinnalla vastaavan analyysin sääkorjatulla PR:llä. Lisäksi simuloin degradaatiosta johtuvan tehonlaskun vaikutusta järjestelmän kannattavuuteen. Vertailun vuoksi vastaava takaisinmaksusimulaatio tehtiin myös Vattenfallin L -järjestelmälle käyttäen sen teknisiä tietoja ja Saarijärven keskuskoulun aurinkosähköjärjestelmän Auringon säteilyintensiteetin dataa. Lasketut degradaatiot Saarijärven keskuskoulun järjestelmälle ovat välillä 0,4–0,8 % vuodessa. Vuoden 2005 siistitystä datasta laskettu järjestelmän suorituskyvyn suhdeluku on noin 0,93. Degradaatio vaikuttaa takaisinmaksuaikaan vuosilla, vaikkakin simulaatioista kävi ilmi Saarijärven keskuskoulun järjestelmän taloudellisen kannattavuuden mahdottomuus. Modernimmalle Vattenfallin L -järjestelmälle sen sijaan simulaatioiden mukaan degradaatio voi olla ratkaisevassa roolissa järjestelmän taloudellisen kannattavuuden saavuttamisessa sen eliniän aikana. Koska takaisinmaksuun vaikuttaa muun muassa sähkön hinnan ja inflaation vaihtelut, on takaisinmaksun ennustaminen vaikeaa. Vaikeudesta huolimatta, järjestelmien takaisinmaksujen laskeminen on kuluttajan kannalta tärkeää.

The degradation of solar power systems leads to a decrease in performance. In this thesis I investigate the long term effects of degradation on the performance of a solar power system. The performance of a solar power system is linked, through produced electricity, with it’s capacity to give out returns on investment. I’m interested in the effects of degradation on these returns. The subject of the follow-up study for this thesis was the solar power system installed on the roof of Saarijärvi’s central school. The system uses HIT-panel technology and the data available was from 2005–2017. I investigated the system’s degradation through performance ratio (PR) and weather corrected performance ratio. I investigated the effects of degradation on returns on investment through simulations. The simulations were ran for follow-up study’s subject as well as the Vattenfall L -system. The simulations ran for the Vattenfall L -system were purely theoretical and used Saarijärvi’s central school’s system’s measured radiant intensity of the Sun. The calculated degradation rates for Saarijärvi’s central school’s system were between 0,4–0,8 % per year. The calculated PR from the filtered data for the year 2005 was approximately 0,93. The return on investment simulations showed the impossibility of Saarijärvi’s cetral school’s system economic viability. The simulations on Vattenfall’s L -systems yielded results in which degradation had a key role in the economic viability of the system. Due to multiple unknowns, precise prediction of the economic viability is difficult. For the consumer these calculations are still vital.