Cloud Enhancement Phenomenon : Characteristics of overirradiance events and their effect on photovoltaic power generation
Järvelä, Markku (2023)
Järvelä, Markku
Tampere University
2023
Tieto- ja sähkötekniikan tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2023-09-01
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2970-9
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2970-9
Tiivistelmä
Pilvien auringonsäteilyä vahvistava vaikutus on yleisesti tiedostettu ilmiö, mutta sen vaikutuksia aurinkosähkövoimalaitoksen toimintaan ei ole tutkittu kattavasti. Aurinkosähkövoimalan maksimitehopisteen teho riippuu lähinnä säteilyvoimakkuudesta. Jos säteilyvoimakkuus on odotettua korkeampi, voimalan maksimitehopisteen teho voi olla ajoittain korkeampi kuin voimalan nimellinen teho. Tämä väitöskirja analysoi pilvivahvistusilmiöstä johtuvien auringonsäteilyn vahvistusalueiden ja aurinkosähkövoimalaitosten ylitehotapahtumien ominaisuuksia. Tulokset perustuvat auringon säteilytehon mittauksiin usealla anturilla, sekä ympäristön ja aurinkopaneelien toimintalämpötilan mittauksiin.
Pilvivahvistusilmiön aiheuttamien säteilynvahvistusalueiden halkaisijat ovat tyypillisesti useita kymmeniä metrejä ja enimmillään useita kilometrejä, eli ne voivat vaikuttavaa kaiken kokoisten aurinkosähkövoimalaitosten toimintaan. Vahvistusalueiden halkaisijat ja esiintyvyys kuitenkin pienenee mitä voimakkaammasta tapahtumasta on kyse. Voimakkaimpien vahvistusalueiden halkaisijat ovat joitakin kymmeniä metrejä. Vahvistustapahtumien kesto on tyypillisesti useista sekunneista joihinkin kymmeniin sekunteihin, ja enimmillään näiden kesto voi olla useita minuutteja. Aurinkosähköjärjestelmän koon ei havaittu vaikuttavan vahvistustapahtumien maksimikestoon, mutta tapahtumien esiintyvyys pienenee voimalaitoksen koon kasvaessa. Myös säteilyn voimakkuus pienenee voimalaitoksen koon kasvaessa.
Ylitehotapahtumien kesto on tyypillisesti useista sekunneista joihinkin kymmeniin sekunteihin, ja pisimmillään ne voivat olla joitakin minuutteja. Koska paneelin toimintalämpötilan laskeminen kasvattaa sen toimintajännitettä, auringon säteilyn vahvistustapauksia edeltävien varjojaksojen havaittiin olevan edellytys kaikkein voimakkaimmille ylitehotapahtumille. Ylitehotapahtumat nostavat entisestään paneelien toimintajännitettä, koska aurinkosähköjärjestelmä toimii näiden aikana tehonrajoitustilassa. Koska ylitehotapahtumat ovat kestoltaan lyhyitä, toimintajännitteiden nousulla ei ole merkittävää vaikutusta komponenttien elinikään tai toimintaan.
Pilvivahvistusilmiön aiheuttamien säteilynvahvistusalueiden halkaisijat ovat tyypillisesti useita kymmeniä metrejä ja enimmillään useita kilometrejä, eli ne voivat vaikuttavaa kaiken kokoisten aurinkosähkövoimalaitosten toimintaan. Vahvistusalueiden halkaisijat ja esiintyvyys kuitenkin pienenee mitä voimakkaammasta tapahtumasta on kyse. Voimakkaimpien vahvistusalueiden halkaisijat ovat joitakin kymmeniä metrejä. Vahvistustapahtumien kesto on tyypillisesti useista sekunneista joihinkin kymmeniin sekunteihin, ja enimmillään näiden kesto voi olla useita minuutteja. Aurinkosähköjärjestelmän koon ei havaittu vaikuttavan vahvistustapahtumien maksimikestoon, mutta tapahtumien esiintyvyys pienenee voimalaitoksen koon kasvaessa. Myös säteilyn voimakkuus pienenee voimalaitoksen koon kasvaessa.
Ylitehotapahtumien kesto on tyypillisesti useista sekunneista joihinkin kymmeniin sekunteihin, ja pisimmillään ne voivat olla joitakin minuutteja. Koska paneelin toimintalämpötilan laskeminen kasvattaa sen toimintajännitettä, auringon säteilyn vahvistustapauksia edeltävien varjojaksojen havaittiin olevan edellytys kaikkein voimakkaimmille ylitehotapahtumille. Ylitehotapahtumat nostavat entisestään paneelien toimintajännitettä, koska aurinkosähköjärjestelmä toimii näiden aikana tehonrajoitustilassa. Koska ylitehotapahtumat ovat kestoltaan lyhyitä, toimintajännitteiden nousulla ei ole merkittävää vaikutusta komponenttien elinikään tai toimintaan.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4943]