Aurinkopaneelit ja Pohjolan lumikuormat – kestävyystutkimus ääriolosuhteissa
Aurinkosähkön merkitys kasvaa nopeasti Suomessakin osana uusiutuvaa energiantuotantoa. Kylmät ja lumiset talvet asettavat kuitenkin erityisiä vaatimuksia aurinkopaneelien kestävyydelle. Paneelien on kyettävä kantamaan raskaita lumikuormia ja kestämään matalia lämpötiloja ilman, että niiden rakenne vaurioituu tai sähköntuotanto heikkenee. Samalla aurinkovoimaloiden kokojen kasvaessa satoihin megawatteihin – ja investointien noustessa satoihin miljooniin euroihin – lumikuormakestävyydestä on tullut voimaloiden omistajille keskeinen osa riskinhallintaa.
Miksi testaukseen on tarvetta?
Aurinkopaneelien mekaanista kestävyyttä testataan yleisesti standardien mukaisesti, mutta nykyiset testit suoritetaan yleensä 25 °C lämpötilassa. Tämä ei vastaa pohjoisen äärimmäisiä talviolosuhteita, joissa lämpötilat voivat laskea huomattavasti pakkasen puolelle ja katolla makaava lumi jakautuu usein epätasaisesti. Lisäksi paneelimarkkinoilla yleistyneet kevyemmät ja ohuemmat materiaalit, kuten 2 mm paksuinen lasi perinteisen 3,2 mm sijaan, sekä yhä suuremmat kenno- ja paneelikoot ovat nostaneet esiin kysymyksiä rakenteiden luotettavuudesta. Pohjoisissa olosuhteissa tämä tarkoittaa, että testauksen on vastattava todellisia rasituksia, joita paneelit kohtaavat käytännössä.
Puolueettomia tutkimustuloksia
Turun Ammattikorkeakoulun Uuden Energian tutkimusryhmä toteuttaa STEKin (Sähkötekniikan ja energiatehokkuuden edistämiskeskus) tukemana tutkimuksen, jossa selvitetään aurinkopaneelien kestävyyttä pohjoisissa olosuhteissa. Tutkimuksessa testataan useiden erirakenteisten aurinkopaneelien suorituskykyä kylmässä (-25 °C) olosuhdekammiossa. Paneelit altistetaan erilaisille epätasaisille lumikuormille, joiden maksimirasitus on jopa 6000 Pascalia (vastaa noin 600 kg/m²). Testauksen aikana analysoidaan mahdollisia vaurioita, kuten paneelikennon halkeamia ja mikrohalkeamia, eristyskyvyn muutoksia sekä moduulien muodonmuutoksia. Koska aurinkokennojen isojakin halkeamia ja vaurioita on usein mahdotona todeta visuaalisesti, käytetään vaurioiden toteamiseen useita testimenetelmiä kuten elektroluminesenssikuvausta ja sähköisten ominaisuuksien testausta aurinkosimulaattorissa. Lisäksi arvioidaan, miten vauriot vaikuttavat paneelien sähköntuotantokykyyn. Tutkimus on puolueeton ja perustuu tarkasti määriteltyyn testausprotokollaan, mikä varmistaa luotettavat tulokset eri tyyppisten paneelien vertailuun.
Askeleita kohti kestävämpiä ratkaisuja
Vaikka tutkimus on pienimuotoinen, sen merkitys on huomattava, sillä se tarjoaa ensimmäisiä tarkkoja, puolueettomia mittaustuloksia siitä, miten aurinkopaneelit kestävät Pohjoismaiden erityisolosuhteet. Näiden tulosten avulla voidaan kehittää ratkaisuja, jotka paitsi parantavat aurinkopaneelien kestävyyttä, myös tukevat niiden yleistymistä alueilla, joissa lumi ja pakkanen ovat arkipäivää.
Aurinkosähköllä on valtavasti potentiaalia myös pohjoisen vaativissa olosuhteissa – tämä tutkimus auttaa varmistamaan, että teknologia kestää haasteet.
