Hva skjer når solcellepaneler blir skitne? Hvor skitne blir de? Og hvor mye tid, krefter og penger må vi bruke på å holde dem rene?
Tekst: Erik Stensrud Marstein, Heine Nygard Riise og Josefine Helene Selj
Produksjonen fra et solcelleanlegg avhenger av hvor mye sollys som når inn til solcellene bak glasset i solcellepanelene.
For å få gode tall på forventet produksjon bruker vi mye tid og krefter på å sikre at vi kan lene oss på gode tall for solinnstrålingen på stedet vi installerer solcelleanlegget.
Et viktig spørsmål er allikevel hva som skjer dersom noe hindrer sollyset i å finne veien inn i solcellepanelet.
Hva skjer når solcellepanelene blir skitne? Hvor skitne blir de? Og, hvor mye tid, krefter og penger må vi bruke på å holde solcellepanelene rene?
Effekten av tilsmussing
Tilsmussing av solcellepaneler, også kjent som soiling, er et aktivt forskningsfelt både i Norge og internasjonalt.
Soiling påvirker hvor mye lys som slipper gjennom til solcellene, og dermed hvor mye strøm et solcellepanel faktisk produserer. Av denne grunn blir også kostnaden til den produserte solkraften avhengig av soiling.
Før vi ser nærmere på hvor mye soiling som er vanlig i Norge er det greit å bestemme hva dette har å si for solcelleanleggenes produksjon.
Mengden strøm et solcellepanel produserer er direkte proporsjonal med mengden sollys som når inn til selve solcellene.
Når mengden innstråling ved solcellenes overflate blir halvert vil også strømmen fra solcellepanelet halveres. Det er derfor viktig å bestemme den totale mengden sollys som er igjen etter at vi har tatt høyde for alle relevante faktorer.
Dette inkluderer selvsagt intensiteten på selve innstrålingen, men også alt som skygger for lysets vei mot solcellene, i tillegg til hvor mye av lyset som hindres av å trenge inn i solcellepanelet fordi det ikke er helt rent.
Når man beregner kostnaden for produksjon av solkraft må man vurdere en rekke parametere. Investeringsbeslutninger for anlegg i alle mulige skalaer avhenger av relativt små variasjoner i forventet kraftproduksjon.
Gode tall på innstråling er helt essensielle, det samme er en god modell av selve solcelleanlegget.
Soiling er også et tall som raskt dukker opp i beregningen. Dette er sjelden et stort tall, men ofte en parameter med en god del usikkerhet. Usikkerheten skyldes flere faktorer. Både mengden soiling og hvor fort soiling skjer er avhengig av mange lokale og tidsvarierende faktorer.
Variasjonen gjør tilgang til data fra soilingmålinger foretatt på representative anlegg viktig. Det er dessverre fortsatt lite delt erfaring og få tilgjengelige og relevante data av god kvalitet man kan lene seg på i de fleste regioner.
Internasjonale forhold
Det finnes en rekke internasjonale studier på soiling. I de områdene hvor soiling er en utfordring kan soilingtap i produksjon nå flere titalls prosent dersom man ikke foretar seg noe.
Dette gjør det nødvendig, men også kostnadsmessig fornuftig, å vaske store solparker i solrike, tørre og støvrike strøk regelmessig. For store solparker er det ofte folk ansatt for å blant annet gjøre akkurat dette.
Vaskeutgifter er en naturlig del av driftskostnadene som legges inn i beregningene under investeringsprosessen. Er man heldig med beliggenheten kan solcelleanlegget i all hovedsak bli holdt rent av regn og vind.
Variasjonen og usikkerheten knyttet til soiling gjør det vanskelig å generalisere. Riktig bestemmelse av forventet soiling er derfor et svært «hot» tema i bransjen for tiden, og et viktig arbeidsområde for mange forskere.
Hvor mye soiling har vi i Norge?
Mengden studier i tråd med beste vitenskapelige praksis i Norge er fortsatt relativt få.
Vår erfaring fra de anleggene vi har studert viser at soiling generelt er et lite problem i Norge, selv om det selvsagt finnes unntak. Og dette gjelder uansett bare om vi ser bort fra snø.
Snø er en ganske ekstrem type soiling som lettest fjernes med varmegrader. Snø er velkjent i Norge og vi kom nærmere inn på effekten av snø i forrige nummer av Glass og Fasade.
Det er flere faktorer som påvirker nivået på soiling i Norge.
Vi har gjort beregninger av soiling flere steder, blant annet på solcelleanleggene vi har installert på vår campus på Kjeller, et større industritakanlegg hos ASKO i Vestby, i tillegg til et større takmontert anlegg på NIBIOs forsøksgård på Toten.
Alle anleggene har opplevd svært lite soiling. Vi tar en nærmere titt på det siste av dem. Til tross for at dette anlegget ligger i et aktivt landbruksområde, der man i utgangspunktet kan forvente en del svevestøv, fant vi svært lite soiling også her.
Ikke mer enn rundt 0,4 % av årsproduksjonen gikk tapt på grunn av soiling, et svært lavt tall. På samme sted stod snø for 2,2 % av tapet i strømproduksjonen året sett under ett.
Selv om soiling i lengre, tørre perioder og i perioder med økt jordbruksaktivitet bygget seg gradvis opp, nådde den aldri spesielt høye nivåer, og regn bidro til å holde anlegget rent.
Generelt ser det ut til at soiling i Norge stort sett holdes på et lavt nivå av seg selv.
Anlegget hos IFE på Kjeller opplevde også mer soiling i lengre, tørre sesonger, men også her ble de totale tapene svært små. Selv når panelene var som skitnest var ikke tapene på mer enn et par prosent. Og soilingen forsvant i stor grad med regnet.
Hvordan holde solcellepanelene rene?
Som nevnt over er det flere faktorer som påvirker hvor skitne solcellepaneler blir i praksis. På samme måte er det også flere faktorer som bestemmer hvor lett panelene er å holde rene.
Regn er ett av dem. Erfaring viser at det er en fordel at solcellepanelene installeres i en vinkel som gjør det mulig for regn å kunne renne av solcellepanelet. Monteres solcellepanelet med en tilstrekkelig stor vinkel vil vann, og dermed også smuss, enklere renne av.
Dette er strengt tatt ikke særlig overraskende. Større rammer og kanter kan både føre til lettere oppsamling av smuss og samtidig være til hinder for vaskingen.
Fasademonterte solcellepaneler er ofte mindre rammet av soilingtap enn takmonterte anlegg, noe som skyldes at det både er vanskeligere for smusset å legge seg på vertikalt monterte flater i utgangspunktet, i tillegg til at regn skyller smusset lett av.
Dersom man monterer panelene liggende helt horisontalt, eller på en annen måte hindrer at vannet renner av kan man risikere at vannet blir liggende igjen på panelet og fordamper, noe som i liten grad bidrar til annet enn å omfordele smuss på panelets overflate.
I Norge, som i verden for øvrig, installeres nesten samtlige solcellepaneler i en vinkel.
Soiling er et svært aktivt forskningsfelt, både internasjonalt og i Norge. Denne typen forskning krever tilgang til langtidsdata fra anlegg som er godt instrumenterte.
Etablering og datainnsamling fra slike anlegg er en viktig aktivitet i forskningssenteret FME SUSOLTECH, som allerede følger en rekke anlegg i Norge.
Om forfatterne
Artikkelen er skrevet av Erik Stensrud Marstein, Heine Nygard Riise og Josefine Helene Selj, alle tre forskere i FME SUSOLTECH og ansatte ved IFEs avdeling for Solkraftsystemer.
Erik Stensrud Marstein er Forskningssjef i solenergi ved Institutt for Energiteknikk (IFE), Professor II i solcelleteknologi ved Universitetet i Oslo og Direktør i forskningssenteret FME SUSOLTECH. FME SUSOLTECH: (Research Center for Sustainable Solar Cell Technology). Dette er et forskningssenter som samler mange av de viktigste aktørene innen solcelleteknologi i Norge fra forskning og næring.
