Vertikale bifaciale solcellepaneler – energiproduksjon for ulike lokasjoner og breddegrader

Hvor mye energi produserer vertikale solcellepaneler?

Det årlige utbyttet fra vertikale solcellepaneler er sterkt avhengig av lokasjonen. Solinnstråling, breddegrad, værforhold, orientering og takoverflatens reflektivitet påvirker alle hvor mye elektrisitet et vertikalt tosidig (bifacialt) system produserer per år.

Det mest nyttige sammenligningsgrunnlaget er det årlige spesifikke utbyttet, uttrykt i kilowattimer per installert kilowatt peak, altså kWh/kWp. Et spesifikt utbytte på 900 kWh/kWp betyr at et solcelleanlegg på 100 kWp forventes å produsere omtrent 90 000 kWh elektrisitet per år.

Det finnes ikke noe entydig svar på hvor mye energi vertikale solcellepaneler produserer. Det samme vertikale solcelleanlegget vil levere et betydelig forskjellig årlig utbytte i Tromsø, London, New York eller Doha, fordi den tilgjengelige solenergien og fordelingen av sollys gjennom året varierer.

VPV Yield Portal presenterer simulerte årlige spesifikke utbytter for et økende antall byer og lokasjoner over hele verden. Resultatene er basert på energimodellen til Over Easy Solar, og gjør det mulig å sammenligne ytelsen til vertikale solcellepaneler ved hjelp av konsekvente systemforutsetninger.

VPV Yield Portal – Oppdag energiutbyttet til vertikale bifaciale solcellepaneler i nærheten av deg.

Denne artikkelen presenterer et representativt utvalg av lokasjoner fra portalen. For hver lokasjon vises det simulerte årlige utbyttet for et skyggefritt Over Easy Solar-anlegg under to scenarier for takoverflaten:

• Lav albedo (0,05), som indikerer en svært mørk og svakt reflekterende overflate.

• Høy albedo (0,70), som indikerer en svært hvit eller reflekterende overflate.

Albedo beskriver prosentandelen av innkommende sollys som reflekteres av en overflate. Ved å velge disse to ytterpunktene, vises det typiske spennet for forventet energiutbytte for et godt designet vertikalt solcellesystem på de aktuelle lokasjonene. Reflektert solinnstråling fra taket kan ha en betydelig effekt på den årlige produksjonen.

Tallene i denne artikkelen beskriver den årlige elektrisitetsproduksjonen i forhold til installert effekt. De må ikke forveksles med virkningsgraden til solcellepaneler, som angir hvor effektivt et panel gjør om sollys til elektrisitet. Når folk søker etter virkningsgrad, utbytte eller ytelse for vertikale solcellepaneler, er de ofte ute etter den årlige produksjonen i kWh/kWp, fremfor solcellenes laboratoriemålte virkningsgrad.

Utbytte fra vertikale solcellepaneler per lokasjon – fra nord til sør

Tabellen nedenfor sammenligner det modellerte årlige spesifikke utbyttet for et skyggefritt Over Easy Solar-anlegg på 15 representative lokasjoner. Alle lokasjoner bruker den samme systemkonfigurasjonen, med vertikale bifaciale moduler orientert mot øst og vest, og en bifacialitet på 95 %. På denne måten kan effekten av lokasjon og takrefleksjon sammenlignes på et konsistent grunnlag.

Tallene viser det årlige spesifikke utbyttet i kWh/kWp, avrundet til nærmeste kWh/kWp. Dette er modellerte resultater, ikke produksjonsgarantier eller faktiske data. For en dypere analyse av dataene og faktorene som påvirker energiutbyttet, samt for en oversikt over data fra ulike lokasjoner, les artikkelen om utbyttet fra vertikal solenergi.

Lokasjon	Breddegrad	Årlig utbytte, lav albedo	Årlig utbytte, høy albedo
Tromsø, Noorwegen	69,65° N	648 kWh/kWp	781 kWh/kWp
Oslo, Noorwegen	59,91° N	748 kWh/kWp	939 kWh/kWp
Kopenhagen, Denemarken	55,68° N	819 kWh/kWp	1.038 kWh/kWp
Berlijn, Duitsland	52,52° N	834 kWh/kWp	1.063 kWh/kWp
Londen, Verenigd Koninkrijk	51,51° N	807 kWh/kWp	1.028 kWh/kWp
Parijs, Frankrijk	48,86° N	903 kWh/kWp	1.158 kWh/kWp
Zürich, Zwitserland	47,38° N	896 kWh/kWp	1.161 kWh/kWp
New York, Verenigde Staten	40,71° N	1.045 kWh/kWp	1.372 kWh/kWp
Madrid, Spanje	40,42° N	1.212 kWh/kWp	1.584 kWh/kWp
San Francisco, Verenigde Staten	37,77° N	1.273 kWh/kWp	1.676 kWh/kWp
Tokio, Japan	35,68° N	949 kWh/kWp	1.252 kWh/kWp
Doha, Qatar	25,29° N	1.241 kWh/kWp	1.710 kWh/kWp
Accra, Ghana	5,60° N	1.239 kWh/kWp	1.712 kWh/kWp
Sydney, Australië	33,87° Z	1.155 kWh/kWp	1.522 kWh/kWp
Kaapstad, Zuid-Afrika	33,92° Z	1.293 kWh/kWp	1.714 kWh/kWp

Tromsø har gunstige solvinkler for vertikale solcellepaneler i bestemte perioder av året, men den begrensede solinnstrålingen om vinteren reduserer den totale årlige produksjonen. Steder som Madrid, Doha, Accra og Cape Town mottar betydelig mer solenergi i løpet av året, og oppnår dermed høyere beregnede spesifikke årlige utbytter.

Scenarioet med høy albedo øker det simulerte årlige utbyttet i øst-vest-retning med omtrent 20 % til 40 % på lokasjonene i tabellen. Denne sammenligningen er bevisst basert på to svært forskjellige albedoverdier for å illustrere det potensielle spennet. Den faktiske overflaten vil normalt ligge et sted mellom disse scenarioene.

Tabellen viser kun et representativt utvalg. Simulerte utbytteresultater for andre byer og land er tilgjengelige i VPV Yield Portal .

Vertikal solenergiproduksjon gjennom hele året – eksempler fra Tromsø, London, New York og Doha.

Det årlige kWh/kWp-utbyttet er nyttig for å sammenligne lokasjoner, men det gir ingen informasjon om når elektrisiteten produseres. De månedlige produksjonsprofilene for Tromsø, London, New York og Doha illustrerer hvor sterkt sesongfordelingen endrer seg med breddegrad og klima.

Modellert månedlig spesifikt utbytte for skyggefrie Over Easy Solar-anlegg i Tromsø, London, New York og Doha. Grafen sammenligner øst-vest- (gul) og sør-nord-orientering (oransje) ved albedoverdier på 0,05 og 0,70.

Den månedlige grafen introduserer også en andre orientering. Ved en øst-vest-orientering peker de to sidene av de vertikale bifaciale panelene mot øst og vest. Ved en sør-nord-orientering peker de mot sør og nord.

Orienteringen påvirker både den årlige totalen og den sesongbaserte produksjonsprofilen. I de fire eksemplene sørger sør-nord-konfigurasjonen for at produksjonen forskyves mer mot månedene med lavere solstand, mens øst-vest-konfigurasjonen generelt er sterkere i perioden med høy solstand. Omfanget av denne effekten avhenger av lokasjon, albedo og systemgeometri.

I denne artikkelen tas det utgangspunkt i en øst-vest-orientering, ettersom dette er det mest vanlige for vertikale solcellepaneler. Som det imidlertid fremgår av de månedlige dataene, kan en sør-nord-orientering gi en jevnere fordelt energiproduksjon gjennom hele året, noe som kan være nyttig eller verdifullt. For en mer utfyllende forklaring av orientering, bifacial innstråling og faktorene som bestemmer utbyttet fra vertikale PV-systemer, se Energiutbytte fra vertikalt monterte bifaciale solcellepaneler.

Den daglige produksjonsprofilen – eksempler for Tromsø, London, New York og Doha.

Vertikale solcellepaneler som er orientert øst-vest, produserer vanligvis to topper per dag: én om morgenen og én om ettermiddagen. Grafen nedenfor viser den modellerte gjennomsnittlige produksjonen for hver time av dagen i juni.

Modellert gjennomsnittlig timeproduksjon i juni for øst-vest-orienterte Over Easy Solar-anlegg i Tromsø, London, New York og Doha. Grafen sammenligner en lav albedo på 0,05 med en høy albedo på 0,70.

En høy albedo øker produksjonen i store deler av dagen og reduserer den relative dybden på dippen midt på dagen. Den karakteristiske produksjonsprofilen for morgen og ettermiddag forblir imidlertid synlig på alle de fire lokasjonene.

De årlige, månedlige og timelige resultatene viser til sammen tre ulike aspekter ved ytelsen til vertikal solenergi: hvor mye elektrisitet systemet produserer i løpet av året, hvordan produksjonen er fordelt over sesongene, og når på dagen systemet produserer elektrisitet.

Fungerer vertikal solenergi bare på høye breddegrader?

Nei. Vertikale solcellepaneler kan produsere en god mengde elektrisitet over et bredt spenn av breddegrader. Høye breddegrader kan gi gunstige solvinkler for vertikale moduler i bestemte perioder av året, men breddegraden alene avgjør ikke det årlige energiutbyttet.

Imidlertid, jo lenger sør vi kommer, desto større rolle spiller overflatens albedo. Grunnen er enkel: lokasjoner lenger sør mottar ofte betydelig mer solinnstråling når solen står høyt på himmelen, noe som gjør at spredt lys fra den underliggende overflaten blir svært viktig.

Som diskutert i en annen artikkel, viser faktiske driftsdata for sørlige lokasjoner som Doha at energiutbyttet kan komme godt over 2000 kWh/kWp, noe som er høyere enn våre estimater basert på modellering.

Også på høye breddegrader finnes det egenskaper som er godt egnet for vertikal solenergi. Lave solvinkler kan gi et sterkt bidrag om våren, høsten, morgenen og ettermiddagen, og nordlige lokasjoner kan tilby verdifulle sesongbaserte eller daglige produksjonsprofiler. Disse fordelene bør imidlertid ikke tolkes dithen at vertikal solenergi utelukkende er en teknologi for nordlige områder.

Vertikal solenergi fungerer både på høye og lave breddegrader. Det årlige resultatet avhenger av det komplette solklimaet, inkludert total innstråling, solbane, skydekke og albedo, og ikke bare av breddegraden.

VPV Yield Portal viser modellerte resultater for lokasjoner som spenner fra Nord-Europa til Midtøsten, Afrika, Asia, Australia og Nord- og Sør-Amerika.

Hvordan VPV-utbyttesimuleringsmodellen ble utviklet

Resultatene i VPV Yield Portal genereres ved hjelp av energisimuleringsmodellen til Over Easy Solar, som er utviklet i samarbeid med Institute for Energy Technology (IFE) i Norge. Formålet med modellen er å estimere hvordan et spesifikt Over Easy Solar-anlegg presterer under ulike sol- og klimaforhold.

Modellen er basert på målinger fra 13 forsknings- og pilotanlegg som ble etablert mellom 2021 og 2023. Disse anleggene dekket ulike lokasjoner, takoverflater, albedoforhold, orienteringer, radavstander og systemgeometrier. På flere av lokasjonene ble både solinnstråling og elektrisitetsproduksjon målt.

Noen av forskningsanleggene var designet som fleksible testoppsett. Dette gjorde det mulig for Over Easy Solar å variere parametere som takets reflektivitet, panelavstand og -orientering, og deretter sammenligne den simulerte effekten med målte endringer i energiproduksjonen.

Denne målemetoden er viktig fordi vertikale bifaciale systemer ikke kan modelleres pålitelig utelukkende ved å ta hensyn til innstrålingen som treffer modulen direkte. Modellen må også ta hensyn til reflektert lys, interaksjonen mellom panelene, solbanen, monteringssystemets geometri og systemtap.

Resultatene fra portalen gir derfor et konsistent grunnlag for å sammenligne lokasjoner. Hver lokasjon simuleres med den samme definerte systemkonfigurasjonen og de samme forutsetningene for Over Easy Solar, noe som gjør det mulig å isolere effekten av klima, breddegrad og overflatens reflektivitet.

Tallene må likevel tolkes som modellerte estimater, ikke som produksjonsgarantier eller faktiske data. Det faktiske prosjektutbyttet vil påvirkes av lokal skygge, takgeometri, omkringliggende bygninger, snø, tilsmussing, elektrisk design, systemtilgjengelighet og værvariasjoner fra år til år.

Konklusjon

Det finnes ikke noe fast årlig utbytte for vertikale solcellepaneler. Med den samme systemkonfigurasjonen varierer det beregnede utbyttet betydelig mellom lokasjoner, ettersom den årlige solinnstrålingen, breddegrad, orientering/asimut, værforhold og takets reflektivitet alle påvirker resultatet.

Simuleringene viser også at vertikal solenergi ikke er begrenset til nordlige områder eller områder på høye breddegrader. Lokasjoner i nord kan i bestemte perioder av året dra nytte av gunstige solvinkler, men lokasjoner lenger sør oppnår ofte et høyere spesifikt årlig utbytte fordi de generelt mottar mer solenergi. I de modellerte eksemplene varierer det årlige øst-vest-utbyttet fra omtrent 650 kWh/kWp i Tromsø med en mørk overflate, til nesten 2000 kWh/kWp på lokasjoner med høy innstråling og en sterkt reflekterende overflate.

Den mest meningsfulle sammenligningen er derfor ikke om vertikal solenergi fungerer i en bestemt breddegradssone, men hvordan et definert system presterer under de faktiske forholdene på en lokasjon. VPV Yield Portal er designet for å levere modellerte resultater for et bredere utvalg av byer og land, ved bruk av konsistente forutsetninger.

--

Ønsker du et tilbud på ditt betongprosjekt? Send inn en prosjektforespørsel her.