Aurinkosähköjärjestelmän tuotannon analyysi

Abstract

Aurinkoenergialla on suuri kasvupotentiaali Suomessa. Aurinkoenergian tuotantokapasiteetin kasvua on hidastanut väärä yleiskäsitys aurinkoenergian sopimattomuudesta Suomen pohjoiseen sijaintiin, vaikeasti ennustettavissa oleva ja bioenergiaan panostava energiapolitiikka sekä aurinkovoiman tuotannon epätasaisuus ja vaikea ennustettavuus.

Opinnäytetyössä tutkittiin aurinkosähkön tuotantoa ja tuotantoon vaikuttavia tekijöitä. Tutkimus toteutettiin vertailemalla aurinkovoimaloiden toteutuneita tuotantoja säteilymääriin perustuviin teoreettisiin laskelmiin. Vertailujen pohjalta tavoitteena oli selvittää oleellisimmat tuotantoon vaikuttavat tekijät. Tavoitteena oli myös selvittää, miten aurinkovoimala tulisi rakentaa, jotta sen energiantuotanto saataisiin maksimoitua. Osana opinnäytetyötä tutkittiin myös älykkäiden aurinkosähköjärjestelmien toimintaa varjostustilanteessa esimerkkilaskelman avulla.

Opinnäytetyön tutkimusmenetelmänä käytettiin kvantitatiivista tutkimusta. Tutkimuksen aineisto perustuu aurinkovoimaloiden tuotantotietoihin sekä Ilmatieteenlaitoksen avoimen datan palvelusta hankittuihin auringon säteilytietoihin.

Tulosten mukaan oleellisimmat aurinkovoimaloiden tuotantoon vaikuttavat tekijät olivat aurinkokennojen lämpötila ja varjostukset. Erot toteutuneen tuotannon ja teoreettisten laskelmien välillä painottuivat talvi- ja kesäajalle. Talviajan suurin tuotannon menetysten aiheuttaja oli lumipeite paneeleiden pinnalla ja kesäaikana aurinkokennojen lämpötila. Tulosten mukaan paneeleiden ryhmittely on oleellisin huomioitava seikka aurinkovoimaloiden tuotannon maksimoimiseksi. Älykkäisiin voimaloihin liittyvää esimerkkilaskelmaa voidaan hyödyntää harkittaessa investoimista älykkäisiin järjestelmiin.

Solar energy has a great growth potential in Finland. The growth of solar energy production in Finland has been slowed mainly by the erroneous general belief that solar energy does not suit Finland due to our Northern location, unpredictable energy policy whose main focus is in bioenergy and the unevenness and unpredictability of solar power production.

The thesis studied the production of photovoltaics and factors that affect the production. The study compared the energy yield of photovoltaic power systems to the theoretical calculations which were based on solar irradiance. The aim of the thesis was to define the most relevant factors that affect the production of photovoltaic power. The thesis also aimed to solve how photovoltaic system should be built to maximize its energy yield. The thesis also used sample calculations to study how a smart photovoltaic system works in partially shaded conditions.

The research method of the thesis was quantitative research. The data was based on energy production data on photovoltaic systems and solar irradiance datasets which were collected from the Open Data Services of the Finnish Meteorological Institute.

According to the results, the most relevant factors affecting the production of photovoltaic systems were the temperature of the solar cells and shading. Most of the production loss happened in the winter and summer time. In the winter time the energy yield of photovoltaic system was reduced by the snow cover on the surface of the panels and during the summer time by the raised temperature of the solar cells. According to the results, the most relevant thing to consider to maximize the energy yield of a photovoltaic system is the grouping of the panels. The sample calculation on a smart photovoltaic system can be used when investing in smart photovoltaic systems is considered.