Aurinkopaneelien suunnalla ja kallistuskulmalla on suuri merkitys pohjoisessa
Tutkijat Adeleye Adetunji, Julia Kiehle ja Vinay Shekar Oulun yliopiston kattolaboratoriolla. Linnanmaan kampuksen katoilla ja seinillä on yhteensä lähes 900 aurinkopaneelia. Kuva: Mikko Törmänen / Oulun yliopisto
Jaa sosiaalisessa mediassa:
Aurinkopaneelit ovat yleistyneet vauhdilla, mutta tähän asti on ollut vähän tutkimustietoa siitä, miten ne toimivat pohjoisissa olosuhteissa. Oulun yliopiston kattolaboratoriossa selvisi, että paneelit kannattaa asentaa pohjoisessa eri tavalla kuin on totuttu.
Monien julkisten rakennusten katoilla on nykyään aurinkopaneeleita, niin myös Linnanmaan kampuksella. Osa Linnanmaan aurinkopaneeleista on asennettu karusellijärjestelmään, jossa paneelit on suunnattu kaikkiin kahdeksaan pää- ja väli-ilmansuuntaan. Vastaavaa paneelien karusellia ei ole tutkimuskäytössä missään muualla.
Eri suuntiin osoittavilla ja eri kaltevuuksiin asennetuilla aurinkopaneeleilla on selvitetty, miten aurinkoenergian tuotantoon vaikuttavat pohjoisissa olosuhteissa esimerkiksi vuodenajat, auringon korkeus, lämpötila ja lumen määrä.
Dataa kerättiin yli kahden vuoden ajan niin, että tulokset tallennettiin 15 vuoden välein. Mittaukset ovat osa Vinay Shekarin väitöskirjatyön aineistoa.
”Mittausdatamme pohjalta voidaan todeta, että kun koko vuoden tuottoa halutaan maksimoida, aurinkopaneelit kannattaa asentaa katolle kaakkoon tai etelään. Toiseksi paras on idän suunta auringon radan ansiosta, ja kolmanneksi paras on lounaan suunta”, toteaa Shekar Oulun yliopiston tiedotteessa. Suosituksensa tutkijat pohjaavat vuotuiseen kokonaistarkasteluun.
Väitöskirjatutkija Vinay Shekar ja ainutlaatuinen karusellijärjestelmä, jossa aurinkopaneelit on suunnattu kaikkiin kahdeksaan pää- ja väli-ilmansuuntaan. Kuva: Ville Valima / Oulun yliopisto
Mittauksissa on selvinnyt myös, että pohjoisissa oloissa aurinkopaneelien paras kallistuskulma on erilainen kuin on usein ymmärretty.
”Paneelit kannattaa asettaa matalaan 28 asteen kulmaan perinteisen 43–48 asteen kulman sijasta”, sanoo väitöskirjatutkija Shekar. 28 asteen kulma vähentää varjostusta ja optimoi vuosittaista tuottoa hieman verrattuna 45 asteen kulmaan.
Myös lumesta heijastuva auringonvalo vaikuttaa aurinkopaneeleihin. Shekarin mukaan lumiheijastumissa on energiapotentiaalia, jota kannattaa tutkia enemmän.
”Maalis-huhtikuussa lumisen kevään aikana pystysuorat, etelään suunnatut seinäpaneelit pystyivät tuottamaan yhtä paljon energiaa kuin 28 asteen kulmaan kallistetut paneelit kesä-heinäkuussa, vaikka päivänvaloajat ovat lyhyemmät.”
Koko vuoden ajan etelään suunnatut 28 asteen kulmaan kallistetut kattopaneelit tuottivat 20 prosenttia enemmän energiaa kuin 90 asteen kulman seinäpaneelit. Kesän pitkät päivät tuottivat myös piikkejä energiantuotantoon. Touko-heinäkuussa paneelit tuottivat lähes kaksi kolmasosaa koko vuoden tuotannostaan.
”Keskittyminen matalaan kesän tuotantoa optimoivaan kallistukseen on todennäköisesti paras ratkaisu vuoden kokonaistuotannon näkökulmasta. Emme myöskään suosittele hybridiasennustapaa, jossa osa paneeleista asennetaan eri suuntiin”, summaa professori Eva Pongracz Oulun yliopiston vesi-, energia- ja ympäristötekniikan tutkimusyksiköstä.
EU:n aurinkoenergiastrategian mukaan kattoaurinkosähköjärjestelmien asennus tulee pakolliseksi vuodesta 2026 uusissa yli 250 neliömetrin julkisissa ja kaupallisissa rakennuksissa, ja lopulta myös kaikissa uusissa asuinrakennuksissa.
”Mittaustuloksista selviää riippumatonta tietoa aurinkoenergian hyödyntämisen optimoimiseksi pohjoisilla alueilla. Tuloksia voidaan käyttää myös esimerkiksi kaavoituksen ja rakentamisen suunnittelussa”, toteaa Pongracz.