I söndags kom det ett skyfall med 28,5 mm regn i Västerås enligt media. Vi bor en mil utanför Västerås och enligt granne med regnmätare kom det 7 mm hos oss. Jag var inte hemma men kan så här i efterhand se intressanta saker i kurvorna för den effekt som solcellerna gav. Det finns flera faktorer vid en regnskur som påverkar effekten från solcellerna. Då det är komplicerat att försöka kvantifiera storleken av de olika effekterna avstår jag från det och pekar bara på vilka faktorerna är.
Solstrålning
Normalt sett är solen bakom moln när det regnar. Man tappar då den direkta solstrålningen och endast den diffusa återstår. Den minskade solstrålningen gör att solcellernas effekt sjunker.
I Ny Teknik kan man läsa ett par märkliga texter om solceller och regn. I artikeln ”Solcellen som ger el i regn” från 2016-04-04 hävdas att ”Solceller i all ära, men hittills har de inte kunnat generera el när det regnar.” Det stämmer bevisligen inte för normala regnväder. Det blir inte kolmörkt när det regnar… Solelproduktion sjunker men den blir inte noll, möjligen undantaget vid extrema skyfall.
I artikeln ”Forskning: nordiska klimatet perfekt för solceller” i Ny Teknik från 2018-03-22 hittar vi rubriken ”Solstrålningen lika bra vid regn”. Det är fysiskt omöjligt om solen är bakom moln när det regnar eftersom den direkta solinstrålningen då försvinner.
Molnförstärkningseffekt
Vid varierad molnighet kan solstrålningen reflekteras i molnkanter vilket leder till att solstrålningen kortvarigt blir högre mot solcellsmodulerna strax före solen går i moln och strax efter det att solen kommer fram bakom molnet.
Normalt är den högsta solstrålningen mot en horisontell yta 1000 W/m2 vid havsnivå. På grund av molnkantseffekter kan solstrålningen korta stunder bli betydligt högre. Vet inte vad ”världsrekordet” är men i Recife, Brasilien , uppmätte man 1477 W/m2 vid havsnivå mot en horisontell yta 2008. I en annan artikel anges över 1800 W/m2 på hög höjd. Det innebär att man kortvarigt även skulle kunna få en effekt som är högre än modulens märkeffekt, som definieras vid STC (Standard Test Conditions), då man har 1000 W/m2, 25°C solcelltemperatur och ett solspektrum motsvarande “air mass” 1,5.
Solcelltemperatur
När solcelltemperaturen sjunker ökar solcellernas verkningsgrad. I varje datablad för solcellsmoduler kan man se temperaturkoefficienten för modulens effekt. För kiselbaserade moduler är temperaturkoefficienten vanligen -0,4%/°C. Ökar celltemperaturen en grad sjunker solcellsmodulens effekt med 0,4% och minskar celltemperaturen ökar effekten med 0,4%.
Vid regnskurar påverkas solcelltemperaturen av fyra faktorer:
- när den direkta solstrålning försvinner sänks solcelltemperaturen,
- lufttemperaturen faller vanligen om det är frågan om en regnskur som i söndags, vilket också sänker solcelltemperaturen,
- det förhållandevis kalla regnet sänker solcellernas temperatur,
- vid regnskurar ökar ofta vindhastigheten och det bidrar till att sänka solcellernas temperatur.
Under en halvtimme sjönk solcelltemperaturen 17,3°C, från drygt 68°C till knappt 51°C, i söndags i samband med regnet. Det tog därefter 35 minuter innan solcellerna hade nått den högsta temperaturen, drygt 66°C, efter regnet.
Rengöring
Regn ger en rengöring av modulerna vilket kan ge en högre solcellseffekt efteråt om modulerna var smutsiga före regnet. Normalt sett regnar det tillräckligt ofta i Sverige för att vi ska få en naturlig rengöring av modulerna. I torrare klimat finns dock ett behov av regelbunden rengöring av modulerna.
Om man ska studera hur effekt, celltemperatur och solstrålning varierar i samband med en regnskur behöver man mätvärden med god tidsupplöning. Det illustreras av nedanstående diagram. Det översta visar solcellseffekten där mätvärden är tagna som medelvärden i intervall om 15 minuter. Det ser ut som att det kommit en regnskur.
I det nedre diagrammet är mätvärdena tagna som medelvärden i intervall om 5 minuter. Det framgår där att det första diagrammet inte visar hela förloppet under regnskuren. Det verkar som att regnskuren var uppdelad i två delar som var nära varandra i tiden. Dessutom blev den högsta medeleffekten 4 642 W jämfört med “bara” 3 981 W vid mätning i intervall om 15 minuter. Molnförstärkningseffekten är så kortvarig att det hade behövts ännu kortare tidsintervall, per minut, för att kunna studera vad som hände ytterligare i detalj i samband med regnskuren.
Solcellerna effekt mellan 7.00 och 17.00 den 3 juni 2018. Mätvärdena tagna i intervall om 15 minuter.
Solcellerna effekt (vänster skala) och solcelltemperatur (höger skala) mellan 11.00 och 15.00 den 3 juni 2018. Mätvärdena tagna i intervall om 5 minuter.