Hyppää sisältöön

Tiesitkö: aurinkopaneelisi saa suurimmat tehot pilven läpi, mutta vain hetkellisesti – Suomi on edelläkävijä tämän ilmiön tutkimisessa

Pilven reuna vahvistaa Auringon säteilyn vähäksi aikaa jopa 1,5-kertaiseksi. Kyse on pilvivahvistusilmiöstä, jonka vaikutuksia aurinkosähkön tuotantoon on alettu tutkia vasta hiljattain.

Auringon valo siroaa pilven reunasta, jolloin säteilyteho nousee.
Ville Kinnunen
Avaa Yle-sovelluksessa

Suomussalmelainen Pasi Junttila hankki aurinkovoimalan kesällä 2022. Tänä kevättalvena hän katseli voimalansa tuotantokäyriä ja ihmetteli, mistä suuret tehopiikit johtuvat.

– Huhtikuussa tuli pilvisinä päivinä ennätystehoja, jotka jäivät vähän mysteeriksi. Ajattelin, että heijastuuko valo jostain, vai mistä ihmeestä on kysymys.

Selitys on pilvivahvistusilmiö, josta kerromme tässä jutussa.

Auringon säteilyn keskimääräinen huipputeho Maan pinnalla keskikesällä keskipäivällä pilvettömänä aikana on Suomessa keskimäärin noin 950 wattia neliömetriä kohti.

Kun pilven reuna alkaa katsojan näkökulmasta peittää Aurinkoa, alkaakin säteilyn teho yllättäen kasvaa. Pilvivahvistusilmiö on alkanut.

Ilmiö syntyy, kun Auringosta lähteneet valohiukkaset eli fotonit siroavat pilven pienen pienistä vesipisaroista.

Fysiikassa ilmiö on nimeltään Mien sironta, ja siinä valohiukkanen muuttaa hieman suuntaansa osuessaan vesipisaraan.

Katsotaan asiaa aurinkopaneelin näkökulmasta. Kun Aurinko paistaa selkeältä taivaalta, kohdistuu yhden neliömetrin paneeliin noin 950 watin teho.

Kun pilven reuna alkaa peittää Auringon kiekkoa, osuu paneeliin suoran valon lisäksi pilven reunan vesipisaroista siroavaa valoa.

Siroavan valon antama lisäteho voi olla satoja watteja per neliömetri, kertoo tohtorikoulutettava Markku Järvelä Tampereen yliopistosta.

Kun pilvi jatkaa liikettään Auringon eteen, aurinkopaneeli joutuu varjoon, jolloin säteilyteho laskee jyrkästi.

Diagrammi Auringon säteilyvoimakkuudesta selkeänä ja pilvisenä päivänä.
Sininen viiva on säteilyvoimakkuus aurinkoisena päivänä (28.5.2018) ja punainen viiva on puolipilvisen päivän (4.6.2018) säteilyvoimakkuus. Mittaustiedot ovat Tampereen yliopiston Hervannan aurinkovoimalasta. Kuva: Markku Järvelä

Pilvivahvistusilmiö on itsessään tunnettu jo jonkin aikaa. Markku Järvelä kuuli asiasta ensimmäisen kerran vuonna 2005 aurinkosähköalan peruskurssilla.

Sen jälkeen hän työskenteli aurinkosähköinverttereiden tuotekehitystehtävissä, ja siellä asiakkailta tuli havaintoja epätavallisen korkeista säteilytehoista.

Hän alkoi tutkia asiaa, kun selvisi, ettei pilvivahvistusilmiön todellisista vaikutuksista aurinkosähkön tuotantoon ollut juuri tietoa. Järvelän, Kari Lappalaisen ja Seppo Valkealahden tutkimustulokset ovat lajissaan ensimmäisten julkaistujen joukossa.

Ilmiön voi havaita omassa voimalassaan

Pilvivahvistusilmiö näyttäytyy aurinkovoimalan omistajalle piikkeinä päivän tuotantokäyrässä. Moni aurinkopaneelien omistaja seuraa voimalansa sähköntuotantoa invertterin puhelinsovelluksella tai sähköyhtiön palvelussa.

Diagrammi aurinkovoimalan päivätuotosta, kuvakaappaus invertterin sovelluksesta.
Selkeän päivän tehokäyrä kajaanilaisen omakotitalon aurinkovoimalassa. Kuva: Kuvakaappaus invertterin sovelluksesta

Selkeän päivän kuvaajassa Aurinko nousee aamulla ennen kuutta, jonka jälkeen pari puuta varjostaa paneeleita hetken. Sen jälkeen Aurinko kipuaa korkeammalle saavuttaen lakipisteensä paneeleihin nähden ennen kello 12:ta.

Iltapäivällä kello 15 maissa näkyy pilvien aiheuttamia tehovaihteluja, mutta muutoin käyrä on hyvin tasainen, ja huipputehoksi on kirjautunut 7,78 kilowattia.

Diagrammi aurinkovoimalan päivätuotosta, kuvakaappaus invertterin sovelluksesta.
Puolipilvisen päivän tehokäyrä kajaanilaisen omakotitalon aurinkovoimalassa. Kuva: Kuvakaappaus invertterin sovelluksesta

Puolipilvisen päivän kuva on selvästi erilainen. Ensimmäiset kumpupilvet ilmestyvät Auringon eteen jo ennen kello yhdeksää. Päivän tuotantokäyrä on rikkonainen, mutta tehohuipuksi kirjautuu 10,29 kilowattia, mikä on hieman yli voimalan laskennallisen huipputehon 9,84 kWp.

Selkeän päivän tuotto on 64,7 kilowattituntia. Puolipilvisen vertailupäivän tuotoksi jää piikeistä huolimatta 52,9 kilowattituntia.

Pilvivahvistusilmiöllä ei olekaan sähköntuottajalle sen kummempaa käytännön merkitystä, sanoo Markku Järvelä. Aurinkovoimalan omistajan kannattaa toivoa selkeitä päiviä.

– On selkeästi parempi, että aurinko paistaa jatkuvasti. Varjostukset, jotka pilvistä aiheutuvat, kumoavat käytännössä kaiken hyödyn.

Juttua muokattu 11.5.2023 kello 16.26: Tarkennettu, että Auringon säteilyn keskimääräinen huipputeho Maan pinnalla keskikesällä keskipäivällä pilvettömänä aikana on Suomessa keskimäärin noin 950 wattia neliömetriä kohti.

Voit keskustella aiheesta 12.5. kello 23 saakka.

Suosittelemme sinulle