Miten lasketaan päivittäinen aurinkoenergian tuotanto neliömetriä kohden viimeisimmän PV-moduulin hyötysuhteen perusteella

Jatkuvien fotovoltaisten (PV) teknologioiden parannusten myötä kaupallisten aurinkopaneelien hyötysuhde on merkittävästi parantunut, mikä mahdollistaa suuremman energiantuotannon samalta alueelta. Tässä artikkelissa esitetään vaiheittainen opas arvioitavan päivittäisen energiatuotannon laskemiseksi neliömetriä kohden käyttäen viimeisimpiä PV-modulien hyötysuhteita.

1. Laskennassa keskeiset tekijät

• PV-modulin hyötysuhde (η): Auringonvalon muuntamisen sähköksi prosenttiosuus. Viimeisimpien tietojen mukaan (2024–2025) kaupallisten paneelien hyötysuhde vaihtelee 18 % – 24 % yleisissä monokiteisissä piimoduuleissa, joissain korkean suorituskyvyn malleissa yli 25 %.

• Aurinkosäteily: Maanpinnalle saapuvan auringonvalon määrä, mitattuna kilowattitunteina neliömetriä kohden vuorokaudessa (kWh/m²/vrk). Tämä vaihtelee sijainnin, vuodenajan ja sään mukaan.

• Suorituskykykerroin (PR): Kerroin, joka ottaa huomioon järjestelmän häviöt (esim. lämpötila, sähköjohto, pöly, invertterin tehohäviö). Yleensä suorituskerroin (PR) vaihtelee välillä 0.75–0.85 hyvin huolletuissa järjestelmissä.

• Huippuaurinkotunnit (PSH): Vastaavat auringonsäteilyn tuntimäärä standardoitujen testiolosuhteiden mukaan (STC: 1000 W/m²). PSH on numeerisesti yhtä suuri kuin päivittäinen auringonsäteily kWh/m²/päivä.

2. Laskentakaava

Päivittäinen energiatuotanto neliömetriä kohden voidaan arvioida seuraavasti:

$$E_{\text{päivittäinen}}=G\times \eta \times \text{Pr}$$Edaily = G × η × PR

Mistä:

• $E_{\text{päivittäinen}}$Edaily = Päivittäinen energiatuotanto neliömetriä kohti (kWh/m²/päivä)

• $G$G = Päivittäinen aurinkosäteily (kWh/m²/päivä)

• $\eta$η = PV-modulin hyötysuhde (desimaalilukuna, esim. 0,22 eli 22 %)

• $\text{Pr}$Pr = Suoritusaste (oletusarvo 0,80, jos tuntematon)

3. Vaiheittainen esimerkki

Oletetaan seuraavat olosuhteet:

• Paikka: Madrid, Espanja

• Keskimääräinen päivittäinen aurinkosäteily (G): 5,2 kWh/m²/päivä (vuosikeskiarvo)

• PV-modulin hyötysuhde (η): 22 % (0,22)

• Suorituskykykerroin (PR):  0.82

Laskenta:

$$E_{\text{päivittäinen}}=5.2\text{kWh/m²/pvä}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{kWh/m²/pvä}$$Edaily​=5,2kWh/m²/pvä×0,22×0,82=0,938kWh/m²/pvä

Näin ollen jokainen neliömetri PV-moduulin pinta-alasta tuottaa noin 0,94 kWh päivässä näillä olosuhteilla.

4. Viimeaikaisten korkea hyötysuhteisten moduulien vaikutus

Korkean hyötysuhteen moduulia käytettäessä (η = 25 % tai 0,25) samoissa olosuhteissa:

$$E_{\text{päivittäinen}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{kWh/m²/pvä}$$Edaily​=5,2×0,25×0,82=1,066kWh/m²/pvä

Tämä tarkoittaa 13,6 % kasvu päivittäisessä tuotannossa verrattuna 22 %:n hyötysuhteeseen moduuliin.

5. Tärkeät huomioonotettavat seikat

• Lämpötilahäviöt: Korkeat lämpötilat voivat vähentää paneelin hyötysuhdetta. Useimmilla paneeleilla on lämpötilakertoimena noin -0,3 %:sta -0,4 %:iin per °C STC:n yläpuolella (25 °C).

• Varjostus ja asennuskulma: Laskelmat olettavat optimaalisen kallistuskulman ja suunnan. Poikkeamat vähentävät tuotantoa.

• Hajoaminen: Modernit paneelit vanhenevat noin 0,5 %:n vuodessa, mikä vähentää tuotantoa ajan myötä.

• Spektri- ja heijastushäviöt: Nämä on yleensä sisällytetty suorituskykyindeksiin (Performance Ratio).

6. Pikaviitetailta: Arvioitu päivittäinen tuotanto neliömetriä kohden

7. päätelmä

Päivittäisen aurinkoenergian tuoton tarkan laskeminen neliömetriä kohden edellyttää ajankohtaisia moduulien hyötysuhdetietoja, paikallisia säteilyarvoja ja realistisia häviötekijöitä. Nykyiset korkean hyötysuhteen paneelit ylittävät 24 %:n tehokkuuden, jolloin aurinkojärjestelmät voivat tuottaa yli 1 kWh neliömetriä kohden päivässä aurinkoisilla alueilla, mikä parantaa aurinkosähköjärjestelmien taloudellisia ja ympäristöllisiä etuja.

Jatkuvien fotovoltaisten (PV) teknologioiden parannusten myötä kaupallisten aurinkopaneelien hyötysuhde on merkittävästi parantunut, mikä mahdollistaa suuremman energiantuotannon samalta alueelta. Tässä artikkelissa esitetään vaiheittainen opas arvioitavan päivittäisen energiatuotannon laskemiseksi neliömetriä kohden käyttäen viimeisimpiä PV-modulien hyötysuhteita.

1. Laskennassa keskeiset tekijät

• PV-modulin hyötysuhde (η): Auringonvalon muuntamisen sähköksi prosenttiosuus. Viimeisimpien tietojen mukaan (2024–2025) kaupallisten paneelien hyötysuhde vaihtelee 18 % – 24 % yleisissä monokiteisissä piimoduuleissa, joissain korkean suorituskyvyn malleissa yli 25 %.

• Aurinkosäteily: Maanpinnalle saapuvan auringonvalon määrä, mitattuna kilowattitunteina neliömetriä kohden vuorokaudessa (kWh/m²/vrk). Tämä vaihtelee sijainnin, vuodenajan ja sään mukaan.

• Suorituskykykerroin (PR): Kerroin, joka ottaa huomioon järjestelmän häviöt (esim. lämpötila, sähköjohto, pöly, invertterin tehohäviö). Yleensä suorituskerroin (PR) vaihtelee välillä 0.75–0.85 hyvin huolletuissa järjestelmissä.

• Huippuaurinkotunnit (PSH): Vastaavat auringonsäteilyn tuntimäärä standardoitujen testiolosuhteiden mukaan (STC: 1000 W/m²). PSH on numeerisesti yhtä suuri kuin päivittäinen auringonsäteily kWh/m²/päivä.

2. Laskentakaava

Päivittäinen energiatuotanto neliömetriä kohden voidaan arvioida seuraavasti:

$$E_{\text{päivittäinen}}=G\times \eta \times \text{Pr}$$Edaily = G × η × PR

Mistä:

• $E_{\text{päivittäinen}}$Edaily = Päivittäinen energiatuotanto neliömetriä kohti (kWh/m²/päivä)

• $G$G = Päivittäinen aurinkosäteily (kWh/m²/päivä)

• $\eta$η = PV-modulin hyötysuhde (desimaalilukuna, esim. 0,22 eli 22 %)

• $\text{Pr}$Pr = Suoritusaste (oletusarvo 0,80, jos tuntematon)

3. Vaiheittainen esimerkki

Oletetaan seuraavat olosuhteet:

• Paikka: Madrid, Espanja

• Keskimääräinen päivittäinen aurinkosäteily (G): 5,2 kWh/m²/päivä (vuosikeskiarvo)

• PV-modulin hyötysuhde (η): 22 % (0,22)

• Suorituskykykerroin (PR):  0.82

Laskenta:

$$E_{\text{päivittäinen}}=5.2\text{kWh/m²/pvä}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{kWh/m²/pvä}$$Edaily​=5,2kWh/m²/pvä×0,22×0,82=0,938kWh/m²/pvä

Näin ollen jokainen neliömetri PV-moduulin pinta-alasta tuottaa noin 0,94 kWh päivässä näillä olosuhteilla.

4. Viimeaikaisten korkea hyötysuhteisten moduulien vaikutus

Korkean hyötysuhteen moduulia käytettäessä (η = 25 % tai 0,25) samoissa olosuhteissa:

$$E_{\text{päivittäinen}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{kWh/m²/pvä}$$Edaily​=5,2×0,25×0,82=1,066kWh/m²/pvä

Tämä tarkoittaa 13,6 % kasvu päivittäisessä tuotannossa verrattuna 22 %:n hyötysuhteeseen moduuliin.

5. Tärkeät huomioonotettavat seikat

• Lämpötilahäviöt: Korkeat lämpötilat voivat vähentää paneelin hyötysuhdetta. Useimmilla paneeleilla on lämpötilakertoimena noin -0,3 %:sta -0,4 %:iin per °C STC:n yläpuolella (25 °C).

• Varjostus ja asennuskulma: Laskelmat olettavat optimaalisen kallistuskulman ja suunnan. Poikkeamat vähentävät tuotantoa.

• Hajoaminen: Modernit paneelit vanhenevat noin 0,5 %:n vuodessa, mikä vähentää tuotantoa ajan myötä.

• Spektri- ja heijastushäviöt: Nämä on yleensä sisällytetty suorituskykyindeksiin (Performance Ratio).

6. Pikaviitetailta: Arvioitu päivittäinen tuotanto neliömetriä kohden

7. päätelmä

Päivittäisen aurinkoenergian tuoton tarkan laskeminen neliömetriä kohden edellyttää ajankohtaisia moduulien hyötysuhdetietoja, paikallisia säteilyarvoja ja realistisia häviötekijöitä. Nykyiset korkean hyötysuhteen paneelit ylittävät 24 %:n tehokkuuden, jolloin aurinkojärjestelmät voivat tuottaa yli 1 kWh neliömetriä kohden päivässä aurinkoisilla alueilla, mikä parantaa aurinkosähköjärjestelmien taloudellisia ja ympäristöllisiä etuja.