Paistaa se aurinko risukasaanki

[dumo]

Tämä päivä on ensimmäinen tänä vuonna jolloin päivä on pitempi kuin yö. Meillä päivän pituus on 12 tuntia 2 minuuttia. Tästä päivästä eteenpäin aurinkoenergiaa tulee sitä enemmän mitä pohjoisemmaksi mennään. Toppi tähän tulee syyspäivän tasauksen jälkeen.

Ei se ihan noin mene. Lähtökohtaisesti pohjoisella pallonpuoliskolla kesäajan säteilymäärä (insolaatio) lisääntyy mitä lähemmäs kravun kääntöpiiriä mennään. Jos ajatellaan vaikkapa Suomea, Helsinki saa keskimäärin joka kuussa enemmän auringon säteilyä kuin Rovaniemi, olkoonkin että päivän pituus pohjoisessa on suurempi puolet vuodesta. Optimaalisesti suunnattu paneeli siis tuottaa joka kuussa enemmän sähköä Helsingissä kuin Rovaniemellä, olettaen että pilvisyydessä jne. ei ole eroa. Tämän voi toki jokainen havaita empiirisesti siitä, että Helsingissä on kesälläkin lämpimämpi kuin Rovaniemellä, ja Barcelonassa saattaa tulla jopa kuuma.

Todellisuudessa tilanne on mutkikkaampi. Lumen heijastama hajasäteily voi lisätä pohjoisessa tuottoja huomattavasti juuri maalis-toukokuussa, pilvisyys vaihtelee alueittain, paneelit harvoin ovat täysin optimaalisesti suunnattu, kuumissa olosuhteissa piikennon hyötysuhde heikkenee, rannikolla on aurinkoisempaa, jne. jne.

Ihan hyvä lyhyt oppimäärä löytyy esim. Wikipediasta: https://fi.wikipedia.org/wiki/Insolaatio

 

[Savonius]

Se on pikkuisen eri asia tuo maanpinnalle laskettu säteily kuin aurinkoa kohtisuorassa olevaan paneeliin kohdistuva. Lähtökohtana on että auringosta tulee se vajaa1400W kohtisuoraan mitattuna vuodenajasta riippumatta. Kun siitä vähennetään  ilmakehän vaikutukset jää jäljelle 1000W.
Jos tuo kohtaamiskulman vaikutus on vaikeaa ymmärtää niin esimerkiksi auton ajovalolamppu on siitä jonkinlainen esimerkki. Polttimosta lähtee kohti tietä  60W hehkulampusta noin 3% joka tarkoittaa noin 1,8W joka jakaantuu esim. 30 neliömetrille. Tehoa näille neliöille kertyy keskimäärin silloin noin 0,06W neliömetrille.

Joo, äsken tuli paneelista mukavan oloisesti kun hetken tuuli viilensi paneelia.

 

[arveccio]

Päivän pituus näkyy oleva 12 tuntia 6 minuuttia. Invertteri aloitti työt klo 7:00.

 

[dumo]

Se on pikkuisen eri asia tuo maanpinnalle laskettu säteily kuin aurinkoa kohtisuorassa olevaan paneeliin kohdistuva. Lähtökohtana on että auringosta tulee se vajaa1400W kohtisuoraan mitattuna vuodenajasta riippumatta. Kun siitä vähennetään  ilmakehän vaikutukset jää jäljelle 1000W.

Ei liene kellään vaikeuksia ymmärtää noin simppeliä asiaa. Tosin unohdit mainita hajasäteilyn, jonka osuus näillä leveysasteilla on iso. Mutta myönnetään, lämpötilaesimerkkini oli huono, koska selittyy pitkälti pinnan vaakasuoruudella, my bad.

Harmi vaan että kohtisuoraankin mitattu säteily heikkenee pohjoiseen mentäessä, ja se oli pointtini. Tämän voi helposti tarkistaa esim. Ilmatieteenlaitoksen pitkän aikavälin tilastoista. Ero on joinain kuukausina pieni, joinain hyvinkin suuri. Hajasäteily ja esim. lumesta heijastunut säteily voi käytännön sovelluksissa muuttaa tilannetta paljonkin, mutta sitä en osaa arvioida. Voisikohan tämä selittää havaintoja erinomaisista tuotoista pohjoisessa, erityisesti jos matalan kulman paneelit ovat lumisen pellon laidassa...?

Kohtisuoraa säteilyä tulee pohjoiseen vähemmän, koska säteily kulkee ilmakehässä pidemmän matkan. Voisi jopa kuvitella, että samasta syystä optimaalisesti suunnattu (x- ja y-akselilla kääntyvä) paneeli samasta syystä tuottaa parhaiten keskipäivällä kun aurinko on korkeimmillaan. Vai?

"In addition, the atmospheric gases act to diminish, to some extent, the amount of insolation that reaches Earth’s surface. Because oblique rays must pass through a greater distance of atmosphere than vertical rays, more insolation will be lost in the process."

 

[Savonius]

No ei kyllä heikkene sen enempää pohjoisessa kuin missään muuallakaan. Säteilyn tulokulma määrittää melkein samoin  paikasta riippumatta. Ilmakehän absoluuttinen kosteus ja saasteen määrä ovat etelämmässä suurempia korkeamman keskilämpötilan ansiosta.

Hajasäteilystä on olemassa outo olettama jota täälläkin aina hoetaan. Se paljon siteerattu 30% on vuotuisen kokonaissäteilyn määrä johon kuuluu pilvisten, sateisten ym. hämärien hetkien säteilyt. Tuosta 1000W  normisäteilystä löytyy joitakin vatteja hajasäteilyä. Talvella enemmän kesällä vähemmän. Koska tämä asia kiinnosti tein 80W paneeliin eteen neliöputken vaneerista ja suuntasin sen aurinkoa kohti. Noin 180cm pitkä putki esti suuren osan mahdollisesta hajasäteilystä. Tehoissa ei juuri eroa näkynyt. Mittasin siis oikosulkuvirtaa.   
Kääntyvässä telineessä ei juuri tuota keskipäivää erota tehossa. Maanpinnan läheisyydessä kosteuden vaikutus kyllä tuntuu.

 

[dumo]

Siis mikä ei heikkene? En valitettavasti osaa sanoa kuinka iso vaikutus tuolla ns. Beers'n lain mukaisella säteilytehon heikkenemisellä ilmakehässä on jos verrataan vaikka Utsjokea ja Kravun kääntöpiiriä, nollaa suurempi anyway. En silti ymmärrä miksi Lapissa olisi tasauspäivien välillä teoriassa tai käytännössäkään suurempi suora säteilykertymä.

Osaatko sitten selittää vaikka ao. tilastojen erot:
http://ilmatieteenlaitos.fi/c/document_library/get_file?uuid=85307a7a-9b2f-46d2-85ee-34dfd0e1f260&groupId=30106
http://ilmatieteenlaitos.fi/c/document_library/get_file?uuid=ea179863-8219-4945-b62b-8ce0bea041da&groupId=30106

Ja jottei tulisi väärinymmärryksiä: Vallitsevat "uskomukset" tai tieteelliset faktat saa todistaa vääriksi, tosin kohta ehdotan kyllä valvotun empiirisen kokeen järjestämistä eri leveyspiireillä  .

(Oma systeemi tuotti verkkoon viimeksi aurinkoisena päivänä n. 8,1kWh, max teho 2,6kWp. Muutama puu varjostaa vielä tähän aikaan vuodesta ja leikkaa ehkä kWh/d, muuten vapaa taivas. Kulma liian vaaka luonnollisesti, mutta muuten aika optimi suuntaus.)

 

[Savonius]

Tuo väittämäni perustuu siihen tosiasiaan että kevätpäivän tasauksen jälkeen päivä pitenee mitä pohjoisemmaksi mennään. Se on sitten oma valinta mitenkä se otetaan talteen.

 

[Savonius]

Kymmenen paneelin (noin2430W) oli pilvisen loppupäivän ansiosta vain 14,5Kwh. Huumolla oli parempi päivä. 18 paneelin (4500W) tuotto 41,8Kwh.

 

[dumo]

Tuo väittämäni perustuu siihen tosiasiaan että kevätpäivän tasauksen jälkeen päivä pitenee mitä pohjoisemmaksi mennään. Se on sitten oma valinta mitenkä se otetaan talteen.

Säteilyn kokonaismäärä lasketaan ottamalla määrätty integraali tehokäyrästä yli ajan. Eli yksinkertaistettuna, tunnit x teho (joka ei ole vakio). Sekä teoria että tilastot (esim. ed viestissä linkkaamani) sanovat että pidempi päivä ei riitä kompensoimaan alempaa tehoa (edes kohtisuoralle pinnalle mitattua). Siksipä tässä kovasti ihmettelen.

 

[kotte]

Ilmeisesti pilvisyys kumminkin vaikuttaa enemmän, kuin ilmakehän vaimentuminen. Noissa em. tilastoissa on mielenkiintoista, että Sodankylän korkeudella auringon säteilyä näkyisi tulevan huhtikuussa Sodankylässä aurinkoa vastaan kohtisuoralle pinnalle paremmin kuin Vantaalla. Tuota ei voine muu kuin pilvisyys selittää? Kesällä tilanne taas olisi hieman Vantaan hyväksi.

Tarkoittaneeko tuo, että todellakin seurataan jatkuvasti säteilyn kertymistä aurinkoa vastaan kohtisuoralle, siis kellon avulla käännetylle pinnalle (eikä esim. etelään kiinteästi suunnatulle)?

 

[Puuha]

Käsittääkseni ilmatieteenlaitos suorittaa mittaukset insolaation osalta maan suuntaisesti vaakasuoralle pinnalle. Näin säteilyteho on pienempi koska sama säteilymäärä kohdistuu isommalle alalle kuin jos käytössä olisi aurinkoa seuraava järjestelmä.

Setäilyteho on sen verran pienempi ettei yksistään pidempi päivä kumuloi tuottoa vaan tarvitaan myös parempaa hyötysuhdetta panelilta mikäli halutaan päästä samaan tai parempaan tuottoon kuin Etelä-Suomessa.

 

[dumo]

Näin päättelin itsekin mitä katsoin karttoja säteilymääristä suoraan kulmaan mitattuna, esim. Briteissä varsin huonot tuotot joka ei voi johtua muusta kuin maalle ominaisesta pilvisyydestä. Suomessa taas leveyspiirit huomioiden yllättävänkin hyvät, varsinkin rannikolla. Esim. Vaasassa saa teoriassa ja varmasti myös käytännössä paremmat vuosituotot kuin esim. Hampurissa tai Brysselissä, vaikka ovat paljon etelämpänä. Rovaniemikin pärjäisi karttojen mukaan hyvin vielä joitain Saksan ja Ranskan alueita vastaan.

Kaikki kartat ja tilastot kuitenkin tukevat väitettä, että etelään mennessä auringon kanssa suorassa kulmassa olevalle pinnalle tuleva säteily lähtökohtaisesti lisääntyy, jos pilvisyydessä ja muissa sääolosuhteissa ei ole eroa.

En osaa sanoa miten Ilmatieteenlaitos mittauksensa suorittaa, mutta kun kerran kohtisuora säteilymäärä ilmoitetaan, luulisi että se myös asiallisesti mitataan (ei vain vaakatasosta).

 

[Puuha]

Joo, mittaus ei enää tapahdu vaakasuoralle pinnalle

[quote author=Ilmatieteenlaitos]Keskeisimpiä säteilysuureita ovat globaalisäteily, UV-säteily sekä auringonpaisteen kestoaika. Globaalilla säteilyllä tarkoitetaan auringosta saapuvaa laajakaistaista lyhytaaltosäteilyä (W/m2), joka tulee anturille koko taivaankannelta.
[/quote]

Lähde: http://ilmatieteenlaitos.fi/havaintosuureet#auringonsateily

 

[Savonius]

Kannattaa soittaa  jollekin tutullenne joka  on lapissa hiihtämässä ja kysellä miten paljon siellä on pimeämpää auringon paistaessa.

Kaverillani on mökki Sallassa. Hiukan etelästä vasemmalle  suunnatut paneelit ovat tänäkin aamuna jo antaneet nimellistehoa. Paneelit ovat seinällä räystään alapuolella siten että paneelien alareunassa on noin 8cm korotus.

No, Sallahan ei kai ole varsinaista lappia.

 

[Puuha]

Kohtisuoralla pilvettömällä auringonpaisteella 85%, 82% ja 84% nimellisestä sisältäen maassa olevan lumen heijastava vaikutus kun kävin mittaamassa muutaman panelin tuoton nopsaan. Ilman lämpötila -6, tuulta 2,5m/sek, kennojen lämpötila +15 astetta.

Salla on aavistuksen korkeammalla.

Lisäys näin päässä laskettuna auringon säteilyteho siis luokkaa ~850-900W/m2.

 

[dumo]

Olen joskus ihan itsekin hiihtänyt, ja luotan silti enemmän tieteelliseen teoriaan ja puolueettomaan mittausdataan, kuin silmiin sattuneeseen kevätaurinkoon. En väitä etteikö pohjoisessa voisi tehdä erinomaisen hyvää tuottoa, ja joissain tapauksissa parempaa kuin etelässä. Vahvempi yleistäminen kuitenkin on aika rohkea väite, eikä esim. valoisuuden "tunne" tai pitkät päivät kerro säteilykertymästä juuri mitään.

Yhtä uskottava mittaustapa on se, että Espanjassa aurinko lämmittää iholla enemmän. Taidankin lähteä kokeilemaan pitääkö tuo arvaus paikkansa ja laitetaan tämä "väittely" narikkaan.

Oma 2,6kW paneelistoni näyttää tekevän nyt klo 11:10 n. 1,6kW verkkoon, kyllä se kevät selvästi on tännekin tulossa.

 

[Savonius]

Aika odotettu tulos. Tuo lännestä saapuva matalapaine nostaa ilman absoluuttista kosteutta. Vaikutus on Vaasa-Jyväskylä linjasta ylöspäin.

 

[Savonius]

Palataan tänne varsinaiseen risukasaan. Kävin mittaamassa paneelien lämpötiloja. Keskimäärin 24 astetta. Ohutta yläpilveä ja verkkoon työntyy 220W . Invertterin hyötysuhde 95% joten hiukan nuo pilvet leikkaavat tehoa. 0,8Kwh on tänään kertynyt tuosta 245W paneelista.

 

[Puuha]

Palataan tänne varsinaiseen risukasaan. Kävin mittaamassa paneelien lämpötiloja. Keskimäärin 24 astetta. Ohutta yläpilveä ja verkkoon työntyy 220W . Invertterin hyötysuhde 95% joten hiukan nuo pilvet leikkaavat tehoa. 0,8Kwh on tänään kertynyt tuosta 245W paneelista.

Säteilyteho on samaa luokkaa kuin täällä. Sen n. 900W/m2. Tuskin paljon Sallassa tilanne eri.

 

[VPJ]

luotan silti enemmän tieteelliseen teoriaan ja puolueettomaan mittausdataan,

Asiaan perehtymällä ja itse mittaamalla saa tuloksia joihion voi luottaa  Terve maalaisjärki toimii edelleen.
Todennäköisesti Huumon kääntyvää ei varjosta mikään aamulla ja illalla, kaikista kääntyvistä joista dataa kootaan ei voi sanoa samaa.

Insinöörit uskovat sokeasti painettua sanaa on se sitten mainos tai kustannettu tutkimus.