Lumen vaikutus aurinkopaneelien toimintaan Pohjoismaissa

Abstract

Lumi vaikuttaa aurinkopaneelien tuotantoon ja jo parin senttimetrin kerros juuri satanutta lunta voi pudottaa paneelin saavuttamaa säteilymäärää merkittävästi. Tällöin paneelin tuottama energia voi tippua yksittäisen kuukauden osalta jopa 90%. Tässä tutkimuksessa arvioidaan PVGIS-simulaatio-ohjelman ja lumitilastojen avulla lumen vaikutuksia aurinkopaneelien tuottamaan energiaan. Tarkastelussa keskitytään Pohjoismaiden alueelle ja pyritään arvioimaan lumen vaikutuksen suuruutta vuosituotantoon paneelin teknisen iän aikana, mikä on noin 25-30 vuotta. Paneelin teknisellä iällä tarkoitetaan ajanjaksoa, jonka aikana paneelin pitäisi pystyä tuottamaan vähintään 80 % sen nimellistehosta.

Säteilymäärien simulointiin jouduttiin käyttämään kahta eri tietokantaa, niiden alueellisten rajoituksien takia. Tietokantojen välillä on noin 10 % ero, jonka takia eri kaupunkien väliset säteilymäärät eivät kaikki ole keskenään vertailukelpoisia.

Keskimäärin Pohjoismaissa vuotuinen simuloitu säteilymäärä on 1130 kWh/m2, josta lumen takia menetetään noin 25 %. Tämä kasvattaa kehyksettömän yksikiteisestä piistä valmistetun aurinkopaneelin valmistukseen tarvittavan energian takaisinmaksuaikaa 4,1 vuodesta 5,5 vuoteen. Tanskassa, Kööpenhaminassa vuotuinen säteilymäärä on keskimäärin noin 1261 kWh/m2, josta lumen takia menetetään noin 9 %. Muualla Pohjoismaissa säteilymäärä vaihtelee 984 kWh/m2 (Jyväskylä) ja 1231 kWh/m2 (Vaasa) välillä, ja lumen takia menetetty säteilymäärä vaihteli 15 % ja 32 % välillä. Näin ollen lumen ehkäisemisellä saadaan merkittävä hyöty paneelin sähköntuotantoon.

Snow affects to the energy production of solar panels and even a couple centimetre layer of freshly fallen snow can reduce the amount radiation that a panel receives 90 % at duration of a month. This study uses PVGIS-simulation and statistics of snow downfall to evaluate the effects of snow on energy output. This research focuses on the Nordic countries and aims to assess the impact of snow on annual production during the technical period of the panel, which is about 25-30 years. The technical period is the time during which the production capacity of the solar panel maintains 80 % of its nominal output.

Two different databases were used to simulate the amounts of radiation, due to regional limitations. There is an approximately 10 % difference between the databases, which is why the amounts of radiation between different cities are not all comparable.

In the other Nordic countries, the average amount of simulated radiation is 1130 kWh/m2, varying between 984 kWh/m2 (Jyväskylä) and 1231 kWh/m2 (Vaasa). On average, the annual loss of radiation is approximately 25 %. Based on these results, snow increases the repayment period of monocrystalline silicon panel from 4.1 to 5.5 years. In Denmark (Copenhagen) the average annual radiation is approximately 1261 kWh/m2. Due to snow it decreases about 9 %. So it would be important to prevent the snow downfall on the solar panel.