Dataan perustuva katsaus, case-esimerkit ja tieteellinen tausta
1) Johdanto
Korkeilla leveysasteilla toimivat aurinkosähköjärjestelmät kohtaavat
ilmasto-olosuhteet, joita ei voi verrata Keski-Eurooppaan:
toistuvat jäätymis–sulamissyklit, matalat lämpötilat, lumipeite ja voimakas
kausivaihtelu säteilyssä. Nämä vaikuttavat
sekä sähköiseen suorituskykyyn että moduulien pitkäaikaiseen degradaatioon. Tuore
kooste kylmistä olosuhteista löytyy tutkimuksesta
Long-Term Photovoltaic System Performance in Cold, Snowy Climates.
2) Mitä tiedetään degradaatiosta kylmässä ilmastossa
2.1 Kentältä mitatut degradaatiotasot
Useita kylmän ilmaston PV-kohteita (Köppen Dfb, Dfc, ET) yhdistävät analyysit
osoittavat vuosittaisen degradaation olevan usein
−0.1 %…−0.2 %, ja ääriarvoina noin −0.5 % kovemmissa olosuhteissa. Monilla
pohjoisilla laitoksilla kolmen vuoden mitta-aineistot
osoittavat mediaanin olevan parempi kuin lauhkean vyöhykkeen keskiarvot. Tiivis
esitys löytyy artikkelista
PV modules degrade less in Nordic climates.
Tämä tarkoittaa, että korkea leveysaste ei automaattisesti lisää degradaatiota
stressiprofiili on erilainen: enemmän tuulta,
jäätä ja lumikuormia, vähemmän jatkuvaa kuumaa lämpötilarasitusta.
2.2 Keskeiset mekanismit
Keskeisiä mekanismeja ovat:- soiling ja lumen aiheuttama peittyminen (Soiling)- potential-induced degradation (PID) (PID)- lämpötilasyklien aiheuttama mekaaninen rasitus, joka kiihdyttää mikromurtumia ja
liitosten väsymistä.
3) Case-esimerkkejä Pohjolasta ja Kanadasta
3.1 Pohjoismaiset havainnot
Norjalaisissa kohteissa, leveysasteilla 60–61°N, degradaatio on vain 0.1–0.19 %/v
huomattavasti vähemmän kuin globaali
~0.5–0.6 %/v keskiarvo. Yhteenveto löytyy PV Magazine -artikkelista:
PV modules degrade less in Nordic climates.
Johtopäätös: kylmä ei pahenna moduulin sisäistä degradaatiota. Viileä kennolämpötila
vähentää lämpöstressiä verrattuna kuumiin olosuhteisiin.
3.2 Pohjois-Amerikan subarktiset kohteet
Alaskan (~65°N) ja Pohjois-Kanadan (~62°N) analyysit osoittavat degradaation olevan
keskimäärin noin −0.33 %/v. Sähköinen
degradaatio on maltillista; epävarmuudet liittyvät lumeen, jäähän ja mekaanisiin
kuormiin. Laajempi katsaus IEA PVPS T13 -raportissa:
IEA-PVPS T13-21:2022.
4) Johtopäätökset Euroopan pohjoisosille ja Suomelle
Suomessa tuotantoprofiili on tyypillisesti hyvin talvella painottunut pimeyteen ja
kesällä pitkään valoisaan aikaan. Matala
auringonkorkeus ja lumen albedo vaikuttavat järjestelmän tuottoon. Taustaa:
Solar energy in Finland.
Käytännössä:- tuotanto keskittyy lumettomaan kauteen,- lumen heijastus voi nostaa kevätkauden tuottoa,- pystyrakenteet vähentävät lumen kertymistä.
Taloudellisessa mallinnuksessa on huomioitava säteilyn vaihtelu ja talvihuollon
kustannukset.
5) Käytännön ohjeet – Greenconexan näkökulma- mitoita rakenteet lumikuormille ja tuulelle,- sähköinen degradaatio on yleensä pientä, mutta mekaaninen rasitus kasvaa pitkällä
aikavälillä,- käytä ilmasto- ja säteilydataa, joka vastaa paikallisia olosuhteita,- varaa huolto- ja lumenhallintakulut O&M-budjettiin.;
Pohjoinen ei ole aurinkosähkön vihollinen – se on oma pelikenttänsä, jossa realistinen
suunnittelu ratkaisee.
6) Keskeiset lähteet- Long-Term Photovoltaic System Performance in Cold, Snowy Climates – linkki- PV modules degrade less in Nordic climates – linkki-PVGIS – Etusivu: https://joint-research-centre.ec.europa.eu/pvgis_en
PVGIS SARAH: https://joint-research-centre.ec.europa.eu/pvgis-sarah_en
PVGIS PV-laskuri: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/
NRCan – Aurinkosähkön tietokeskus:
https://natural-resources.canada.ca/energy/renewable-electricity/solar-photovoltaic
NRCan – PV-suorituskyky ja luotettavuustutkimus: https://natural-resources.canada.ca/energy/rene
wables/solar-photovoltaics/photovoltaic-pv-research
CanmetENERGY Ottawa: https://natural-resources.canada.ca/canmetenergy-oan
CanmetENERGY Varennes: https://natural-resources.canada.ca/canmetenergy-varennes
NREL – PV-moduulien degradaatiotutkimus:
https://www.nrel.gov/pv/cell-and-module-degradation.html
IEEE – PV-luotettavuus kylmässä ilmastossa: https://ieeexplore.ieee.org/document/7421545
Sandia Labs – PV-moduulien ikääntyminen ja degradaatio:
https://energy.sandia.gov/photovoltaic-reliability/
Ilmatieteen laitos – Auringonsäteilydata: https://en.ilmatieteenlaitos.fi/solar-radiation
Ilmatieteen laitos – Ilmasto- ja säätilastot: https://en.ilmatieteenlaitos.fi/statistics
Solar Energy Laboratory – Wisconsin-Madison: https://sel.me.wisc.edu/
ESTI – European Solar Test Installation:
https://joint-research-centre.ec.europa.eu/european-solar-test-installation-esti_en.