Commercial system-level solar photovoltaic test facilities in Nordic conditions - Current status and suggestions for future

Loading...
Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Date

2024-08-20

Department

Major/Subject

Advanced Energy Technologies

Mcode

SCI3106

Degree programme

Master’s Programme in Engineering Physics

Language

en

Pages

80+5

Series

Abstract

The share of renewable energy in the global energy production profile has been increasing rapidly thanks to global effort to decrease greenhouse gas emissions. Solar photovoltaics (PV) represents a rather small portion of the renewable energy mix. However, due to the constantly decreasing solar cell prices and improvements in technology, the share of PV is expected to increase quickly in the near future. As the solar PV becomes feasible in new locations, it is crucial to minimize the uncertainty related to the energy yield assessments of these projects. By having more accurate information about the energy yield of new PV technologies, more accurate investment decisions are possible to be made. The objective of this thesis is to determine the current status of solar PV test facilities in the Nordics and formulate a suggestion for a PV test facility that would bring added value to a commercial company acting in the energy sector. The research is performed in three stages. The initial stage is to conduct a literature review of the current best practices and existing approaches. The second stage is to conduct a benchmark study about the existing solar PV test facilities, with a focus on Nordic assets. The third stage of the research is an interview round with professionals from the industry about pressing issues and open questions related to solar PV projects. Finally, a suggestion for potential test facility is formulated based on the previous stages. Based on the literature review and benchmark study, two levels of solar PV testing are determined, module-level and system-level. The module-level testing is more relevant to research organizations and module manufacturers while the system-level testing is typically related to energy yield measurements and in general more beneficial for energy producers. In the benchmark study and the interview round, 13 potential test topics are recognized and evaluated. Topics related to bifacial PV modules and artificial increase of the ground albedo are evaluated thoroughly. A suggestion for test facility is formulated for these two topics.

Uusiutuvan energian osuus globaalista energiantuotantoprofiilista on kasvanut nopeasti maailmanlaajuisen ponnistelun takia pyrkiä vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä. Aurinkosähkövoima edustaan vielä pientä osuutta kaikista uusiutuvista energiantuotannon muodoista. Jatkuvasti halpenevien aurinkokennojen sekä teknologian kehittymisen ansiosta aurinkosähkön oletetaan yleistyvän runsaasti lähivuosina. Kun aurinkosähköstä tulee kaupallisesti käyttökelpoista uusilla alueilla, on tärkeä minimoida epävarmuudet liittyen energiatuotantoarviointeihin kyseisissä projekteissa. Tarkempien energiatuotantoarvioiden avulla pystytään tekemään valistuneempia investointipäätöksiä. Tämän diplomityön tavoitteena on määrittää testiaurinkosähkövoimaloiden nykytila pohjoismaissa sekä muodostaa suositus testiaurinkosähkövoimalasta, joka toisi lisäarvoa kaupalliselle yritykselle, joka toimii energiasektorilla. Tämän työn tutkimus toteutetaan kolmessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe kattaa kirjallisuuskatsauksen, jossa käydään läpi nykyiset parhaat käytännöt ja olemassa olevat lähestymistavat. Toisessa vaiheessa suoritetaan vertailututkimus olemassa olevista testiaurinkovoimaloista keskittyen pohjoismaisiin voimaloihin. Työn kolmas vaihe koostuu energiasektorin ammattilaisten haastatteluista liittyen aurinkosähkön ongelmiin ja avoimiin kysymyksiin. Kirjallisuuskatsauksen ja vertailututkimuksen perusteella määritettiin kaksi testaamisen tasoa, moduuli- ja systeemitason testaaminen. Moduulitason testaaminen on olennaisempi tutkimuslaitoksille ja moduulien valmistajille, kun taas systeemitason testaaminen tyypillisesti liittyy energiantuotanto arviointeihin ja on olennaisempaa energiantuottajille. Vertailututkimuksesta ja haastatteluista ilmeni 13 potentiaalista testiaihetta. Testiaiheet liittyen kaksipuoleisiin aurinkokennoihin sekä maan heijastavuuden keinotekoiseen parantamiseen valittiin tarkasteluun. Tarkemassa tarkastelussa näille kahdelle aiheelle muotoiltiin tutkimussuunnitelmat.

Description

Supervisor

Halme, Janne

Thesis advisor

Vartiainen, Eero
Loikkanen, Jan

Keywords

solar PV, outdoors testing, energy yield assessment, test facility

Other note

Citation