Solenergi erbjuder en lovande, förnybara alternativ till fossila bränslen. Men solenergiproduktion är komplicerad och påverkas av ständigt föränderliga faktorer som molntäckning, tiden på dygnet, och även dammpartiklar i luften.

Professor Mahesh Bandi vid Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) har varit med och utvecklat en roman, standardiserat sätt att kvantifiera och jämföra dessa variationer i solenergi. Hans nya studie, publiceras i Fysisk granskning tillämpas , kan hjälpa till att styra utvecklingen och prestanda för solcellsanläggningar – system som utnyttjar solens energi och omvandlar den till elektricitet.

"Vi har för närvarande ingen standard för att jämföra fluktuationer i solcellsenergi eftersom de ändras beroende på var de mäts, sa Bandi, som arbetar inom OIST:s enhet för icke-linjär och icke-jämviktsfysik. "Att hitta den jämförande grunden är oerhört viktigt."

I Flux

Forskare använder en kvantitet som kallas kraftspektrum för att studera fluktuationer i solcellseffekten - den energi som genereras när solljus omvandlas till elektricitet.

Forskare kan använda kraftspektrumet för att kvantifiera omfattningen av fluktuationer i kraften som genereras av enskilda solcellsanläggningar över hela planeten. Dock, det finns ingen standard för att jämföra dessa distinkta värden mellan växter eftersom avläsningarna varierar baserat på egenskaper som molntäckning och damm i luften. Precis som guldmyntfoten användes för att värdera valuta på 1800- och 1900-talen, en standardmätning är nödvändig för att meningsfullt bedöma energiproduktionen över anläggningarna.

För att identifiera en sådan standard, Bandi och hans medarbetare, Professor Golan Bel vid Ben Gurion University of the Negev i Israel, analyserade clear-sky index, som kvantifierar solens energiutgång som elektromagnetiska vågor, utan störningar från moln eller damm.

Forskarnas analys av klarskydata från 2009 visade att denna grundläggande solinstrålning följde ett mönster som berodde på förändringar i dagsljusets varaktighet från en dag till en annan.

Bandi och Bel drog slutsatsen att mätning av den grundläggande solstrålningen på en specifik plats på jorden utgör en pålitlig jämförelsestandard för fotovoltaiska kraftspektrum på samma plats. Det här är för att, även trots varierande moln och andra bullerkällor, geografiskt läge påverkar på ett tillförlitligt sätt fotovoltaisk kraftproduktion.

Bandis nästa steg är att studera hur bullerkällor som passerande moln påverkar fluktuationer i solenergi. I sista hand, han hoppas att denna forskning kan ge information om teknik och policy för att optimera solcellsproduktionen.

"Vi har passerat den första barriären för att förstå karaktären av solcellers fluktuationer genom att hitta denna guldstandard, sa Bandi. Nu har vi en linjal att mäta med.