Hur påverkar lutning och väderstreck produktionen av solel? Uppdatering

För Västerås anges lutning 47 grader och en vridning 5 grader mot öster från rakt söderläge ge högst årsproduktionen av solel enligt det webbbaserade beräkningsprogrammet PVGIS version 5.1. Med hjälp av PVGIS gjorde jag en tabell för Västerås enligt nedan som visar hur mycket solelproduktionen påverkas av hur modulerna sitter monterande med avseende på lutning och väderstreck. Tabellen visar relativ solelproduktion i förhållande till den i bästa läge, som är satt till 100%. Detta är en uppdatering av den tabell som gjordes 2013-04-12 med en äldre version av PVGIS. En utökning har gjorts till nordväst respektive nordost. 

Ur tabellen kan man utläsa en hel del intressant information. Vid söderläge sjunker den beräknade elproduktionen med mindre än 10% vid lutningar mellan 20 och 70 grader. Om man har lutning 45 grader förlorar man mindre än 10% vid orientering mellan 50 grader mot öster och 40 grader mot väster. Det är med andra ord inte så kritiskt att man har exakt söderläge och exakt “rätt” lutning på sitt tak. I orientering mot norr sjunker dock årsproduktionen rejält, utom vid mycket låga lutningar.

Det är något bättre att ha solcellsmodulerna i öster än i väster. Det kan bero på att det oftast är klarare väder med mera sol på mornarna och att solcellerna har lägre temperatur (vilket höjer verkningsgraden) tidigt på dagen med sol från öster än senare på dagen med sol från väster.

Sätter man modulerna vertikalt på en vägg förlorar man i Västerås 23% i söderläge och 48-51% i öster respektive väster jämfört optimerad placering för maximal årsproduktion.

MEN

Tabellen är teoretiska beräkningar utan hänsyn tagen till snötäckning eller nedsmutsning, som kan påverka solelproduktionen olika beroende på lutning och väderstreck. Tabellen blir därför lite missvisande. Vid montering i öster eller väster blir modullutningen för optimerad årsproduktion lägre än i söderläge. Att montera modulerna horisontellt är dock definitivt inget som rekommenderas. Det blir då problem med snö- och smutsansamling och produktionen blir säkert åtskilliga procent sämre än den teoretiskt beräknade och därför borde ett motsvarande avdrag göras för horisontell montering.

En normal vinter förlorar man i Västerås några procent av årsproduktionen på grund av snötäckning vid normala taklutningar. Monterar man modulerna vertikalt på en vägg minskar däremot problemen med framför allt snö, men även med smuts, och man skulle även kunna få en något ökad solinstrålning vintertid på grund av reflektion i snö. Därför är skillnaden i årsproduktion mellan vertikal montering och optimerad montering inte lika stor som tabellen indikerar.

Tar man hänsyn till snö- och smutsförluster ger vertikal montering något högre årsproduktion än montering mot väster eller öster för oskuggade solcellssystem. Men med vertikal montering ökar sannolikt risken för skuggning, speciellt i stadskärnor, vilket kan göra att vertikal montering i praktiken ger lägre årsproduktion än montering mot väster eller öster.

Färger i tabellen

Den bästa möjliga årliga produktionen i Västerås blev 997 kWh/kW vid en modullutning på 47 grader och en vridning 5 grader mot öster från rakt söderläge.

De två gröna färgerna i tabellen visar vid vilka kombinationer av lutning och väderstreck årsproduktion som är i intervallet 800-900 kWh/kW respektive över 900 kWh/kW. Årsproduktion i intervallet 700-800 kWh/kW har getts orange färg, på grund av lägre och mera tveksam lönsamhet. Årsproduktion i intervallet 600-700 kWh/kW respektive under 600 kWh/kW har getts röda nyanser, då sådana installationer med normala antaganden knappast är lönsamma i Sverige i dagsläget.

Lönsamheten beror av flera faktorer som investeringskostnad, årlig solelproduktion, årlig degradering av solelproduktionen, driftkostnader, livslängd, kalkylränta, elprisets utveckling i framtiden, varaktigheten hos skattereduktionen för överskottsel och hur stor andel av den producerade solelen man använder själv. Det gör att lönsamhetskalkyler för en solcellsinvestering har vissa osäkerheter och kan variera mycket beroende på omständigheterna. Därför får man se färgerna i tabellen som en rätt grov generalisering när det gäller lönsamheten.

Att tänka på

Om man skulle göra samma tabell för en plats med en högre årlig solstrålning än Västerås skulle ett större intervall av lutningar och väderstreck ge gröna färger, det vill säga mer än 800 kWh/kW,år. Det gäller exempelvis Gotland, Öland och längs de sydliga kusterna. På motsvarande sätt skulle intervallet minska för platser med lägre årlig solstrålning, exempelvis i inre Norrland och fjälltrakterna, se nedanstående solstrålningskarta från SMHI.

Årligt genomsnitt av total solinstrålning mot horisontell yta i Sverige under perioden 1961-1990 (kWh/m2). Källa SMHI.

Klicka på tabellen för att se den i full skala.

Relativ solelproduktion i förhållande till den optimerade (997 kWh/kW,år), som är satt till 100%, vid modulmontering med olika lutningar (grader mot horisontalplanet) och väderstreck (noll grader är söder) i Västerås. Beräknat med PVGIS 5.1 – solstrålningsdatabas ERA5, kristallina solceller, 14% systemförluster och montering “free-standing” vilket passar bättre för system som är monterande på tak än montering byggnadsintegrerade.

Solkartor ny sida

Har lagt upp en sida “Solkartor” som en egen sida i menyn. Om den ort man bor på saknar en solkarta kan man som alternativ använda det lättanvända webbaserade programmet PVGIS.

I PVGIS kan man enkelt få en beräkning av solinstrålning och solelproduktion för godtycklig plats i Sverige, med vald solcellslutning och azimut (väderstreck) för platsen. Norr om 60:e breddgraden (norr om en linje Uppsala-Karlstad ungefär) används äldre väderdata (“Radiation database” är “Classic”), vilka ger ett alltför lågt värde på solelproduktionen. Med den nyare väderdatabasen “Climate-SAF” blir värdena för solelproduktion generellt lägre än det vanliga kommersiella simuleringsprogrammet PVSYST om använder det förinställda värdet på 14% för “Estimated System Losses” i PVGIS.

Man får tänka på att alla beräknade värden är uppskattningar som har osäkerheter. Alla beräknade värden, inklusive solkartorna, är dessutom medelvärden för en följd av år. Solinstrålningen kan variera ±10% mellan olika år om man tittar på en lång serie av år. Jämför man olika månadsvärden för solinstrålning från olika år kan variationerna vara ändå större.  Man ska därför inte bli förvånad om den verkliga solelproduktionen avviker från beräknade värden.

Till ovanstående osäkerheter ska dessutom läggas att framför allt skuggning och i viss mån snötäckning kan sänka solelproduktionen.

 

Solcellsägare – Din hjälp önskas!

Solkompaniet (Erik Holm), Mälardalens högskola (Bengt Stridh och Pietro Campana), SMHI (Sandra Andersson och Tomas Landelius) och Eneo Solutions (Mikael Ronge) driver inom Solelprogrammet ett projekt som heter ”Förbättrad elproduktionsutvärdering från solcellsanläggningar för ökade investeringar i solcellsteknik”, med delfinansiering från Energimyndigheten.

Mål

Målen för projektet är att i detalj studera hur stor inverkan varierande solinstrålning och lufttemperatur i Sverige har på årsproduktionen av el från solcellsanläggningar, samt att utvärdera hur användbara olika prognosprogram och väderdata är för att göra tillförlitligare utvärderingar av elproduktionsprognoser i Sverige.

Vi vill gärna se dina solcellsdata

Projektet söker ägare till solcellsanläggningar som är villiga att dela med sig av sina driftdata. Det vi önskar är uppgifter från anläggningar som har

  • Driftdata per månad för hela 2015. Om det finns data för flera helår är det intressant också, men inte nödvändigt.
  • Om du mäter solinstrålning är vi även intresserade av dessa data, men det är inget måste att sådana data finns eftersom vi kan ta fram modellerade data för godtycklig ort.

Vi önskar dessutom nedanstående uppgifter om anläggningen. De behövs för att kunna göra simuleringar med PVsyst, Polysun och PVGIS. Tanken är att vi ska mata in väderdata för 2015 i simuleringsprogrammen och se hur väl den simulerade solelproduktionen stämmer överens med produktionsdata från verkliga solcellsanläggningar.

  • Typ av installation. Tak, vägg, fristående, …
  • Installerad effekt.
  • Orientering. Ange väderstreck eller gradtal från söder om sådan mätning finns.
  • Modullutning. I förhållande till horistonalplanet.
  • Effekt per solcellsmodul, tillverkare av modulerna och modulens modellbeteckning (exempelvis 260W, ECSolar 260M60)
  • Antal växelriktare.
  • Effekt per växelriktare och växelriktarens modellbeteckning (exempelvis 5 kW, Solar Edge 5SEK).
  • Eventuell skuggning. Beskriv vad som skuggar och när skuggningen sker. Helst vill vi ha anläggningar utan eller med liten skuggning eftersom det förenklar simuleringarna.
  • Eventuella driftstörningar under året som gjort att anläggningen varit ur drift. Ange i sådan fall om möjligt hur många dagar och vilka datum.
  • Adress och ort.
  • Kontaktuppgifter så att vi kan återkomma med följdfrågor om det skulle behövas.

Målet är att vi ska samla in data från minst 50 solcellsanläggningar. Eftersom de flesta av ovanstående uppgifter oftast saknas i publika databaser med driftdata behöver vi din hjälp!

Det spelar ingen roll vilken storleken är på anläggningen eller var du bor, men om du skulle råka bo nära Visby, Norrköping eller Kiruna blir det guldstjärna… På dessa orter har nämligen SMHI extra noggranna mätningar av solinstrålningen (både global och diffus solinstrålning mäts) vilket ger exaktare beräkningar.

Om du har lust att dela dina solcellsdata med oss skulle vi blivit mycket glada och du kan känna dig delaktig i att utveckla produktionsutvärderingen från svenska solcellsanläggningar.

Are-you-the-one

Kontakt

Data och uppgifter kan mailas till , Mälardalens Högskola.

Frågor om projektet kan ställas i kommentarsfältet till detta inlägg, då når både frågor och svar många personer (det är 200-300 besökare dagligen på bloggen). Dessutom ger det möjlighet till övriga personer i projektet att ge svar.