Behovet av att byta till förnybara energikällor som vind och sol har aldrig varit mer akut. I takt med att gaskranen långsamt stängs av, elen blir dyrare och dyrare, och effekterna av det värmande klimatet blir smärtsamt synliga, allt fler skaffar solpaneler.

Prestandan hos solpaneler har testats omfattande i laboratoriet. Men levererar dessa PV-system verkligen vad de lovar? Forskaren Bin Meng bestämde sig för att testa solpanelerna i verkligheten. Han fann att prestandan hos de testade PV-systemen i genomsnitt är 6 procent lägre än förväntat. Vi pratade med Meng för att ta reda på vad som händer.

I Nederländerna har ett av fem hushåll redan solcellspaneler (PV) installerade på sina tak, vilket gör detta land till en europeisk ledare inom installerad solenergikapacitet per capita.

Innan folk bestämmer sig för att installera solpaneler på sina tak, ofta spenderar tusentals euro, vill de veta hur mycket ström de kommer att generera. En korrekt uppskattning av avkastningen kommer att berätta för dem hur många år det kommer att ta att tjäna tillbaka sina värdefulla investeringar. Rätta förutsägelser har också betydelse för tillverkarna av solcellsanläggningarna. De ger vanligtvis garantier på sin produkt och vill inte ställas inför en mängd anspråk från sina kunder.

I praktiken är dock avkastningsuppskattningar ofta baserade på standardtestförhållanden som inte tar hänsyn till den exakta situationen på marken. Den faktiska prestandan är ofta mindre än vad folk förväntar sig, på grund av variationer i solstrålning, värmeeffekter, smuts, skuggning och modulförsämring.

Testa effektivitet på marken

För att få en mer exakt uppfattning om faktisk PV-effektivitet, Ph.D. kandidat Bin Meng från forskargruppen Building Performance vid avdelningen för byggd miljö kontaktade MorgenWonen, en dotter till det holländska byggföretaget VolkerWessels.

Under de senaste åren har Morgen Wonen byggt hundratals prefabricerade bostäder över hela Nederländerna, varav en del är utrustad med solpaneler. Eftersom både bostäderna och panelerna är standardiserade erbjöds forskaren en unik möjlighet att jämföra effektiviteten hos 256 identiska solcellssystem för bostäder på 19 platser, både under samma förhållanden och mellan olika förhållanden.

"Det här gjorde det möjligt för mig att inte bara bedöma skillnaden mellan utlovad och faktisk effektivitet, utan också att reta ut vad som exakt orsakade denna skillnad", säger Meng. Totalt tittade forskaren på fem faktorer:läge, orientering mot solen, årstidsvariationer, klarhet i himlen och åldrande.

Inverkan av maskering

"Det första jag kunde se från min analys är att den faktiska prestandan inte är vad som generellt förutsägs av simuleringsmodeller. Faktum är att vi hittade en skillnad på 6 procent mot förväntad prestanda! Detta innebär att säljare av solcellssystem tenderar att överskatta effektiviteten av solcellssystem på taket i typiska holländska bostadsområden."

"Detta är inte bara dåliga nyheter för kunderna, det kan också innebära problem för tillverkare och installatörer, om underlåtenhet att leverera förväntad prestanda leder till kontraktsbrott", säger Meng.

För att ta reda på vad som hände tittade forskaren sedan på de enskilda faktorerna. "Vi såg snabbt att standarduppskattningar tenderar att förbise effekten av maskering på prestanda. Detta hänvisar till mängden indirekt ljus som faller på PV-systemet, och beror på den del av himlen som är synlig för panelerna. Även i förortsområden, där höghus är sällsynta, tenderar blockeringen av luftens diffusa strålning att minska PV-effektiviteten ganska avsevärt."

Förbättra simuleringsmodeller

Så vad betyder dessa resultat för potentiella köpare och säljare av solcellsanläggningar? En uppenbar lösning är att testa panelerna först i verkligheten, istället för att bara lita på uppskattningarna av simuleringar under idealiska omständigheter.

"Jag tittade på effekten av att testa panelerna under en månad under högsommaren. Redan har vi kunnat minska det relativa felet för konventionella PV-simuleringsmodeller nästan till hälften, med nästan fem procentenheter", säger Meng.

Forskaren erkänner att detta kanske inte är en praktisk lösning för många nya köpare. Han hoppas dock att tester i verkligheten kan bidra till att förbättra nuvarande simuleringsmodeller, så att framtida köpare kommer att kunna uppnå mer exakta uppskattningar av maskeringseffekten, utan att behöva installera dem först.

Detta kommer också att hjälpa tillverkarna, som vill vara säkra på sina påståenden. Detta kommer att ingå i framtida forskning.

Äldre system

En annan grupp som kan gynnas är nuvarande ägare av solcellssystem, säger Roel Loonen, arbetsledare för Meng, tillsammans med Jan Hensen.

"Många människor tenderar att glömma bort sina paneler när de väl har installerat dem. De misslyckas med att regelbundet kontrollera sin app på telefonen och är omedvetna om och när panelerna slutar fungera. Att göra regelbundna kontroller av dessa äldre system, med hjälp av godkända riktmärken, kan hjälpa dessa användare."

"De kan också använda data för att bestämma när de ska byta ut sina paneler. Standardlivslängden för PV-system uppskattas till cirka 25 år, men vi vet inte säkert. Att ha realtidsdata om prestanda kan hjälpa användare att informera om den optimala tiden för byte. Inte för sent, men inte heller för tidigt, med tanke på miljöpåverkan från använda solpaneler. Vi vill använda dem så länge de fungerar bra", säger Loonen.

Forskningen publicerades i Applied Energy . + Utforska vidare

Färgglada solpaneler kan göra tekniken mer attraktiv