Aurinkopaneelien suuntauksen ja kallistuksen vaikutus vuosituotantoon

Lähes kaikissa lähteissä on todettu, että kiinteässä aurinkopaneeliasennuksessa Suomessa paras suunta on kohti etelää kallistuskulman ollessa 45 astetta. Tällä asetuksella saadaan kiinteistä paneeleista paras vuosituotanto. Tämän suuntauksen jonkinlainen heikkous on kuitenkin siinä, että tuotantohuippu painottuu keskipäivään ja varsinkin kesällä olisi hyvä saada energiaa tasaisemmin koko päivän ajan. Suuntauksella voidaankin hiukan painottaa tuotantoa vuorokauden eri aikoihin, mutta miten tämä vaikuttaa vuosituotantoon?

Ilmatieteen laitoksella on avointa dataa ja he ovat koostaneet mm. testivuoden, jolla voi tehdä erilaisia laskelmia asiaan liittyen. Toki todellinen tuotantomäärä voi vaihdella paljonkin vuodesta ja asennuspaikasta riippuen. Teimme datan perusteella havainnollisen 3D monitahokkaan, josta voi helposti nähdä miten suunta ja kallistus vaikuttavat vuosituotantoon. Monitahokkaassa on oletettu että 45 asteen kallistuksella etelään saadaan paras 100 %:n vuosituotanto kiinteällä asennuksella. Muut tahokkaan sivut kertovat kuinka monta prosenttia tästä ”maksimista” saavutetaan. Datana on käytetty Jyväskylän mittauspisteen dataa.

Aurinkopaneelien suuntauksen vaikutus vuosituotantoon. Monitahokas etelästä katsottuna.
Aurinkopaneelien suuntauksen vaikutus vuosituotantoon. Monitahokas kaakosta katsottuna.
Aurinkopaneelien suuntauksen vaikutus vuosituotantoon. Monitahokas lounaasta katsottuna.

Erot ovat yllättävän pieniä varsinkin kaakko-lounas suunnissa. Vaakatasoon asennettu paneelikin antaa teoriassa varsin hyvän tuotannon, mutta käytännössä tämä on huono eikä yleensä edes paneelivalmistajien suosittelema asento. Tämä siksi että esimerkiksi lumi, pöly ja roskat jäävät paneelin päälle eikä se puhdistu kunnolla sateellakaan.

Etelään suunnattu pystypinta on hyvä talvella, mutta muulloin se ei ole parhaimmillaan, kun aurinko paistaa korkealta ja sekä aamulla että illalla pystypinta jää varjoon verrattuna kallistettuun tasoon. Pystypinnan etu talvella on toki se, ettei siinä juurikaan pysy lumi. Toisaalta silloin tuottokin on varsin pieni. Toisaalta pystyasentoon asennettu paneeli ei puhdistu yhtä tehokkaasti sateella. Optimaaliseen kulmaan asennettu paneelikenttä puhdistuu itsekseen kuitenkin varsin nopeasti auringon alettua lämmittää paneelikenttää olettaen, että lumi ei pääse kasautumaan paneelien alareunaan.  

Itä- ja länsisuunnat auttavat antamaan mukavasti lisää tuotantoa aamulla ja illalla, mutta keväällä ja syksyllä ne eivät ole parhaimmillaan. Sen sijaan kaakko ja lounas ovat vielä koko vuoden tuotannon kannalta hyviä suuntia, joskin niillä ei saada vielä parasta mahdollista vaikutusta vuorokausituotannon jakautumiseen.  

Auringon säteilyteho neliötä kohti [kWp/m2] Jyväskylän korkeudella. Kallistuskulma 45 asetta. Taulukko on laskettu ilmatieteen laitoksen testivuoden ja datan perusteella.
Auringon säteilyteho neliötä kohti [kWp/m2] Jyväskylän korkeudella. Pystyasento.
Taulukko on laskettu ilmatieteen laitoksen testivuoden ja datan perusteella.

Olisiko aurinkoa seuraava järjestelmä sittenkin parempi?

Tähän kysymykseen tulee törmättyä lähes aina kun aurinkoenergiasta keskustellaan. Aurinkoa seuraava järjestelmä engl. solar tracker kääntää paneelikentän kohti aurinkoa. Aurinkoa seuraavan järjestelmän hienoin ominaisuus on sen tuottokäyrä. Varsinkin aurinkoisena päivänä aurinkoa seuraavan paneelikentän teho nousee varsin nopeasti korkealle auringon nousun jälkeen ja pysyy korkealla koko päivän, kunnes aurinko alkaa laskea.

Vaikka aurinkoseuraaja tuntuu loistavalta ratkaisulta, niin sen tuoma etu vuosituotannossa on kuitenkin yllättävän pieni. Erilaisten tutkimusten ja omankin kokemuksen perusteella sen tuoma lisä vuosituotantoon on Suomessa parhaimmillaankin noin 30-40% optimaaliseen kiinteään asennukseen verrattuna. Jotta tähän on mahdollisuus päästä, niin seuraaja vaatii ympärilleen paljon tilaa eikä seuraajia kannata asentaa kovin lähelle toisiaan, jotta ne eivät varjostaisi toisiaan.

Tätä pientä eroa selittää suurelta osin se, että Suomessa noin 40% auringonvalosta tulee hajasäteilynä. Eli vaikka paneelit eivät olisi suunnattuna lainkaan kohti aurinkoa, niin ne tuottavat edelleen varsin hyvin. Osa päivistä on myös pilvisiä. Silloin säteily tulee hajasäteilynä pilvien kautta. Tällaisina päivinä aurinkoseuraaja ei anna käytännössä mitään etua verrattuna kiinteään asennukseen.   

Talvikuukausina aurinko paistaa, silloin kun paistaa, suhteellisen matalalta eteläsektorista. Tällöin seuraaja voi olla vaikka pysäytettynä eikä se juurikaan vaikuta tuotantomäärään. Suurin hyöty saadaankin kesäkuukausina, jolloin aurinko paistaa aamuvarhaisesta iltamyöhään. Tällöinkin on huomattava, että auringon paistaessa matalalta on sen säteilyteho hyvin pieni. Auringon ollessa enää 15 astetta horisontin yläpuolella ei sen säteilyteholla ole enää juurikaan merkitystä.

Jos halutaan esimerkiksi 10kWp järjestelmä, esimerkiksi 24 á415W paneelia, niin se on pinta-alaltaan jo noin 47 neliömetriä. Tämä johtaa helposti yli 6 metriä korkeaan ja 9 metriä leveään laitteeseen. Tällaisessa seuraajassa tuulikuorma on jo suuri ja vaatii melkoiset perustukset tai varmistukset maahan.

Aurinkopaneelien edullinen hinta on seuraajien kannalta huono asia. Seuraaja on mekaaninen laite, joka vaatii sähköisen ohjausjärjestelmän ja toimilaitteet. Oikein toteutettuna ohjausjärjestelmä ei vaadi paljon energiaa eivätkä toimilaitteet vaadi juurikaan tehoa. Ohjausjärjestelmä ja monimutkaisempi mekaniikka kuitenkin tarvitaan. Se johtaa tietysti suurempiin investointi ja huoltokustannuksiin. Lopputulos on se, että vaikka seuraaja tuottaa suotuisassa paikassa 30-40% enemmän vuodessa, niin maksaa se kuitenkin helposti 2-3 kertaa enemmän kuin kiinteä järjestelmä.

Aurinkoseuraajissa on kuitenkin oma viehätyksensä ja joissakin kohteissa ne saattavat olla hyvinkin järkeviä. Esimerkiksi silloin kun käytettävissä oleva tila rajoittaa asennusta, mutta ympäristö on kuitenkin riittävän avoin seuraajalle.   

error: Sisältö on suojattu!