Förbättrad beräkning av solelproduktion i Sverige

• Nordligt läge med lägre solstrålning än exempelvis södra Europa och förhållande­vis lågt elpris gör att noggranna förutsägelser av energiutbyte från solcellsanlägg­ningar är av stor vikt när man gör investeringskalkyler i Sverige. Noggrannare beräkningar av förväntad solelproduktion ger mindre ekonomisk osäkerhet, vilket resulterar i en mer resurseffektiv utveckling. Val av meteorologiska data och be­räkningsmetod för kalkyler av solelproduktion är därför av stor vikt.En fråga är därför vilket simuleringsprogram för solelproduktion som är bäst att använda i Sverige. OptiCE, Polysun, PVsyst och PV*SOL med programmens meteo­rologiska databaser visade sig här vara relativt likvärdiga för Stockholm, Norrköping och Visby. Överensstämmelsen är relativt god med de uppmätta vär­dena för solelproduktion under 2019, med skillnader på mindre än ±5%. Men de ger alla 13%-15% för höga värden för Kiruna. PVGIS med databas ERA5 ger lite större avvikelser för Stockholm, Norrköping och Visby än ovan nämnda program men ger ett värde nära det uppmätta under 2019 i Kiruna. SAM och PVGIS med databaserna SARAH eller COSMO ger större avvikelser än ovan nämnda pro­gram. Då SARAH i en jämförande studie hade bäst nog­grannhet är det tänkbart att beräkningarna i PVGIS skulle kunna förbättras genom att välja SARAH i kombi­nation med ett lägre värde än grundinställningen 14% för system­förluster.Den största osäkerheten vid uppskattning av solcellssystems elproduktion kommer från solstrålningsdata. Genom att förbättra solstrålningsdata och göra dem allmänt tillgängliga hjälps investerare att fatta beslut med minskad osäkerhet. Det finns behov av en branschstandard för solstrålningsdata i Sverige. En vidareutveckling av STRÅNG-modellen för solstrålningsdata är önskvärd. Ett standardförfarande hur man beräknar inverkan av skuggning skulle vara värdefullt, då skuggning vid sidan om val av solstrålningsdatabaser kan ha en stor inverkan på utbytet av solel.Solstrålningsklimatet kan förändras över tid, vilket man kan se i upp­mätt solstrål­ning för Sverige. I framtiden kan även pågående klimatföränd­ring ha betydelse för solinstrålning och därmed solenergiproduktion. Data för solstrålning, vind, tempe­ratur och albedo­ från klimatscenarion för två tids­perioder (2030-2065 och 2066-2095) användes för att uppskatta hur solel­produktionen kan komma att påverkas. Resultatet pekar på att solelproduktionen minskar något men att förändringen endast är statistiskt signifikant i det scenario som representerar fortsatt höga kol­dioxidutsläpp och då endast för norra Sverige under den senare tidsperioden. Sett över hela landet beräknas förändringen för denna period hamna mellan -9% (10:e percentilen) och -2% (90:e percentilen) med medelvärde på ca -6%.De kartor för Sverige för optimerade lutningar, solstrålning och solelproduktion som tagits fram med den utvecklade modellen OptiCE är ett verktyg för att bättre förstå, utforma och förbättra installationer av solcellssystem i Sverige.Bland de undersökta modellerna för uppdelning av global horisontell solstrålning i diffus och direkt strålning för att ta fram egna solstrålningsdata för användning i simuleringsprogram är slutsatsen att för timvärden är Engerer2 eller Paulescu och Blaga lämpliga val. För 1-minutvärden visar Yang2 bäst pre­standa.

• Northern location with lower solar radiation than southern Europe and relatively low electricity prices means that accurate predictions of energy yield from photovoltaic (PV) systems are of great importance when making investment calculations in Sweden. More accurate calculations of expected PV yield result in less economic uncertainty, which results in a more resource-efficient development. The choice of meteorological data and calculation method for PV yield is therefore of great importanceOne question is which simulation program for PV yield is best to use in Sweden. OptiCE, Polysun, PVsyst and PV*SOL using the programs meteorological databases are relatively equivalent in this work for Stockholm, Norrköping and Visby. The agreement is relatively good with the measured values ​​for PV yield in 2019, with differences of less than ±5%. But they all give 13%-15% too high values ​​for Kiruna. PVGIS with database ERA5 gives slightly larger deviations for Stockholm, Norrköping and Visby than the above-mentioned programs but gives a value close to the measured in 2019 in Kiruna. SAM and PVGIS with the databases SARAH or COSMO give larger deviations than the above-mentioned programs. As SARAH in a comparative study had best accuracy, it is conceivable that PVGIS calculations could be improved by choosing SARAH in combination with a lower value than the default setting of 14% for system losses.The greatest uncertainty in estimating solar cell systems electricity production comes from solar radiation data. By improving solar radiation data and making it publicly available, investors are helped to make decisions with reduced uncertainty. There is a need for an industry standard for solar radiation data in Sweden. A further development of the STRÅNG model for solar radiation data is desirable. A standard procedure for calculating the effect of shading would also be valuable, as shading can have a major impact on PV yield.Data for solar radiation, wind, temperature and albedo from the climate scenario for two periods (2030-2065 and 2066-2095) were used to estimate how solar production may be affected in a future climate. The results indicate that PV yield is declining somewhat, but that the change is only statistically significant in the scenario that represents continued high carbon dioxide emissions and then only for northern Sweden during the recent period. Across the country, the change for this period is estimated to be between -9% (10th percentile) and -2% (90th percentile) with an average value of about -6%.The maps for Sweden for optimized slopes, solar radiation and solar production produced with the developed model OptiCE are a tool for better understanding, designing and improving installations of PV systems in Sweden.Among the models examined for the decomposition of global horizontal solar radiation into diffuse and direct radiation to produce own solar radiation data for use in simulation programs, the conclusion is that for hourly values ​​Engerer2 or Paulescu and Blaga are suitable choices. Of the models studied for 1-minute values, Yang2 shows the best performance.

Ämnesord

NATURVETENSKAP  -- Fysik (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Physical Sciences (hsv//eng)

Nyckelord

Photovoltaics

solar irradiance

diffuse

trend

simulation

yield

Solceller

solstrålning

diffus

trend

simulering

utbyte

Energy- and Environmental Engineering

energi- och miljöteknik

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)