Hur påverkar lutning och väderstreck produktionen av solel? II

Gjorde för knappt två år sedan inlägget Hur påverkar lutning och väderstreck produktionen av solel?

Här är en variant på detta med beräkningar gjorda för Stockholm med hjälp av PVGIS. Här nedan visas i Figur 2-4 simulerad solelproduktion per månad för de olika modullutningarna:

  • 44 grader. Optimerad lutning för maximal årsproduktion om man använder solinstrålningsdata från “Climate-SAF”. Med gamla “Classic” blev det 41 grader. I sig intressant att det blev tre graders skillnad efter uppdatering av solinstrålningsdata. Visar att man får ta simuleringar med en viss nypa salt…
  • 27 grader. Lutningen på vårt tak. Antar att det är en hyggligt vanlig taklutning.
  • 70 grader. Högre lutning gör att man får kortare tid med snötäckning vintertid och mindre påverkan av nedsmutsning.

Lutningen räknas från horisontalplanet, vilket gör att 0° är horisontellt monterade solcellsmoduler och 90° är vertikalt (vägg)monterade moduler. I Figur 5 jämförs månadsproduktion i söderläge vid de tre olika lutningarna.

Gjorde även ett diagram i Figur 6 som visar årsproduktionen vid olika lutningar (0°-90°) och väderstreck (söder, sydost, öster och norr). Resultaten blev så lika för väster och öster (högst 0,9% skillnad) att jag bara tog med kurvan för öster.

Slutsatser

Alla slutsatser gäller för Stockholm och enligt beräkningar gjorda med PVGIS. Gör man beräkningar med andra simuleringsprogram kan man säkert få något annorlunda resultat. Speciellt är det kvalitén på solinstrålningsdata som bestämmer noggrannheten.

  • En modullutning som skiljer sig upp till 25° från den som ger optimerad årsproduktion sänker solelproduktionen med högst 7%.
    • 44° grader är optimal lutning i söderläge i Stockholm, men med 20°-70° lutning förlorar man högst 7% jämfört med optimal lutning i söderläge.
    • Vid andra väderstreck än söder ger lägre lutningsvinkel högst årsproduktion. I sydost eller sydväst är 40° optimal lutning. Med 15-65 graders lutning förlorar man högst 7% jämfört med optimal lutning i sydost eller sydväst.
  • I söderläge blir solelproduktionen per år bara 3,3% lägre vid 27° lutning och 7,5% lägre vid 70° lutning.
  • Fördelningen över året påverkas speciellt när man ökar modullutningen till 70°. Under speciellt maj-augusti sjunker månadsproduktion medan den ökar något under oktober-mars. Det betyder att man får mindre sommaröverskott och att egenanvändningen av solel ökar, vilket är bra eftersom egenanvänd el på sikt kommer att ha ett högre värde än såld överskottsel. MEN årsproduktionen sjunker också vilket gör att det inte är givet att det blir någon ekonomisk fördel. För att kunna dra slutsatser om detta behövs beräkningar som är betydligt mer detaljerade.
  • Med placering mellan sydost och sydväst blir det högst 8% skillnad mot söderläge vid olika lutningar. En optimerad taklutning i sydost eller sydväst kan ge lika hög årsproduktion som en låg eller hög taklutning rakt mot söder.
  • Som kuriosa visas även kurvor för solcellsmoduler monterade mot norr. Som man kan se får man även vintertid lite solel i nordläge trots att man inte har någon direkt solinstrålning mot modulerna.
    Gjorde detta därför att under den senaste veckan har jag sett en debattartikel (författad av en “fil dr i miljö- och energisystemanalys”…) och en anonym kommentar till solcellsartikel i Ny Teknik, där författarna verkar glömt bort att det finns något som heter diffus solinstrålning och som är riktningsoberoende. Vid molnigt väder finns ingen direkt solinstrålning utan den solinstrålning vi ser och som träffar solcellsmodulerna är vad man kallar diffus, utan någon speciell riktning. Vid diffus solinstrålning blir det därför meningslöst att prata om solvinklar. Den diffusa solinstrålningen är en stor andel av den globala solinstrålningen i Sverige. Fick värden för svenska stationer från Tomas Landelius, SMHI, dagen efter jag skrev detta inlägg. Andelen diffus solinstrålning var i medel under åren 1999-2007 mellan 43% och 57% för SMHI:s 12 mätstationer som hade mätt detta. I runda slängar kan man därför säga att hälften av den globala strålningen i Sverige är diffus solinstrålning.
    Som jämförelse kan nämnas att i boken ”Photovoltaics fundamental, technology and practice” av Konrad Mertens anges att i München är 54% av solinstrålningen diffus och i Hamburg nästan 60%.
Figur 1. Solinstrålningens olika komponenter. Källa: NREL.

Figur 1. Solinstrålningens olika komponenter. Källa: NREL.

Kom ihåg

  • Beräkningarna tar inte hänsyn till snötäckning eller nedsmutsning. Med tanke på snö och smuts är en horisontell montering av solcellsmodulerna direkt olämplig. Lite högre vinkel än den simulerat optimala är att föredra om man vill maximera årsproduktionen med tanke på inverkan av snö och smuts. Om man har möjlighet att välja vinkel kan det därför finnas anledning att välja en lite högre vinkel än den beräknat optimala. Sätter man solcellsmodulerna på ett tak bör de följa takets lutning och i praktiken får man därför gilla läget och ta den taklutning man har. Om man har ett horisontellt tak ska man dock montera modulerna med en lutning.
  • Simuleringarna tar inte heller hänsyn till eventuell skuggning, som ska undvikas eftersom även delbeskuggning kan ge en märkbar minskning av solelproduktionen.

Klicka på figurerna för att se dem i full skala.

Figur 2. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm vid modullutning 44 grader.

Figur 2. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm vid modullutning 44 grader.

Figur 3. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm vid modullutning 27 grader.

Figur 3. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm vid modullutning 27 grader.

Figur 4. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm vid modullutning 70 grader.

Figur 4. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm vid modullutning 70 grader.

Figur 5. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm i söderläge vid olika modullutningar.

Figur 5. Simulerad solelproduktion per månad i Stockholm i söderläge vid olika modullutningar.

Figur 6. Simulerad solelproduktion per år i Stockholm i olika väderstreck.

Figur 6. Simulerad solelproduktion per år i Stockholm i olika väderstreck.

12 reaktion på “Hur påverkar lutning och väderstreck produktionen av solel? II

  1. Ang. snötäckning:
    Det man skall ha i åtanke är att glasytan på solpaneler verkar vara ganska glatt så snön glider lätt av, betydligt lättare än på normalt tegeltak. Har själv 27 graders taklutning och det är snarare regel än undantag att snön inom någon dag kommer nedfarande. Möjligen kan det ligga kvar lite längre om det är lite kallare men är det runt 0-graderssträcket kommer snön nästan direkt. Det man skall tänka på är att snön måste har “fritt fram” att glida neråt, redan 1 meter normalt tegeltak nedanför panelerna är tillräckligt för att stoppa upp snön. Det kan i detta sammanhang alltså vara lite vinst med att dra ner montaget av panelerna ganska nära takfoten så att snön lätt kan kana ner direkt på marken. Även aluminiumprofilen som finns runt de flesta typer av paneler påverkar.

    • I MW-parken utanför Västerås leder MdH, med mig som projektledare, ett forskningsprojekt där vi följer 10 mindre forskningssystem noggrannare. Vi lagrar en bild varje kvart på några av systemen. Det är helt klart så att snön glider av snabbare på ett fast system med 41 graders lutning jämfört med ett som har 19 graders lutning. Dessutom märks att den aluminiumram som finns på modulerna bromsar upp snön lite grann, liksom jag även sett hemma hos oss. Ur snösynvinkel skulle därför ramlösa moduler vara att föredra. Möjligen lite finlir, svårt att kvantifiera hur stor skillnad det skulle göra i elproduktion.

      Dessutom är det som du säger att om det finns hinder nedanför modulerna så kan det bromsa snöns avglidning. Det är mycket tydligt hos oss där vi har ett snedtak nedanför en del av modulerna som bromsar upp snön och hindrar all snö att glida av modulerna.

      Snöproblemet beror säkert också mycket på var man bor i landet. Söderut där det växlar mellan plus- och minusgrader relativt ofta glider förstås snön av lättare än norrut där det dels snöar mer dels är längre perioder med minusgrader.

      • Tyckte att ditt gamla excelark med utbyte i % för respektive lutning och orientering gav en mycket bra översikt då man lätt kan se förväntat utbyte för sitt tak jämfört med ett optimalt söderTak, har du gjort något liknande ark med de nya värdena?

        • Inte än. Kan uppdatera det vid tillfälle. Borde inte bli så jättestora skillnader, frånsett en förskjutning på 3 grader i lutning för bästa årsproduktion.

  2. Bra inlägg Bengt. Jag blev också förvånad att en person av den rang inom energiteknik inte har koll på årsutbyten från solenergin.

    Mitt altantak vinklad mot norr (14 grader) samt hustaket vinklat mot norr (23 grader) kommer enligt sunny design ge ca 650 kWh/kW.

    Energiprofessorn har dock helt rätt i sin poäng att solenergin är olyckligt ojämnt fördelad över året. 80 % av solenergin kommer tyvärr under sommarhalvåret. Men tittar vi på Tyskland så syns det tydligt att sol + vind är en bra kombo, eftersom vinden tar vid fint där solen slutar. Vi som har vatten också har ju dessutom betydliga lagringsmöjligheter. Men som du skrev på eliq finns det inte möjligheter med så mycket solenergi utmatat på nätet för Sveriges del. Dock skulle villorna lätt kunna bli självförsörjande, iaf enligt Dejegatan 60 principen 🙂

  3. Det kan ur säkerhetssynpunkt också vara bra att tänka på att mycket snö kan komma farande på fel ställe.
    Det har kommit in två Hamburg med olika instrålning och det blir lite diffust. 😉

  4. Intressanta diagram!
    Jag kan bekräfta att ett tak med 27 graders lutning vänt mot västsydväst, alltså 60 grader avvikels från söder, under andra halvåret 2014 gav 93% av referensanläggningen på Sölvesborgs Stadshus med 45 graders lutning rakt i söder.

  5. Hej Bengt ! Mycket intressant blogg du har. Nu till min fråga: Vad blir det för skillnad mellan vanlig solpanel resp. Tunnfilms panel. Vilken sort är bäst enl. dej.
    Tack på förhand

    • Intressant fråga som det inte finns något entydigt eller något enkelt svar på. Lägg märke till det att finns flera olika tunnfilmstekniker så man kan inte dra alla över en kam…
      Ca 90% av de moduler som produceras i världen är baserade på kristallint kisel, så marknaden har valt dem kan man säga. Det baseras på att de vanligen ger lägst produktionskostnad per kWh.

      Moduler baserade på kristallint kisel har högre verkningsgrad än de av tunnfilm (CIGS, CdTe och amorft kisel). Har man ont om plats är det en fördel med hög verkningsgrad.

      Vill man ha en yta med ett enhetligt utseende utan synliga metallramar finns ramlösa tunnfilmsmoduler. Tunnfilmsmoduler har lägre energiåterbetalningstid. Tunnfilm kan läggas på flexibla substrat med böjda former.

      Kisel är det näst vanligast grundämnet i jordskorpan. Ämnen som indium och tellur, som används i tunnfilmsolceller, är betydligt sällsyntare. Cd finns nämnt i EU:s direktiv RoHS (Restriction of Hazardous Substances).

  6. Hej, jag har en bostad i södra Frankrike, 300 soldagar per år sägs det. Tänker installera solpaneler på taket, riktning ost-nordost. Taket är ganska platt, kanske 30-35 grader. Tacksam för kommentar eller tips i samband med installation. Är förutsättningarna med riktning och lutning rimliga i förh till optimala värden. Tänker använda till tappvarmvatten samt vattenburen värme. (under november till mars behövs faktiskt rumsvärme).

    • Soldagar och soltimmar är oprecisa begrepp. Solinstrålning i form av kWh/m2 är det man brukar använda i solenergisammanhang.

      Frankrikes kust mot Medelhavet har en bra årlig solelproduktion. I exempelvis Marseille är optimerad lutning för högsta årsproduktion 37 grader enligt PVGIS och årsproduktion 1 470 kWh/kW, vid orientering rakt mot söder. November-Mars ger 32% av årsproduktionen.

      Om orienteringen istället är mot öster och lutningen är låt säga 30 grader sjunker årsproduktionen till 1 170 kWh/kW, varav 24% under november-mars. Vid orientering mot öster är den optimerade lutningen lägre än om modulerna är vända mot söder. En viktig förutsättning är att taket är utan väsentlig skuggning, då det sänker produktionen av solel.

      Kan jämföras med ca 1 000 kWh/kW för oskuggade söderlägen i Mälardalen och ca 1 200 kWh/kW för bästa kustlägena i Sverige (Gotland).

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *