Mittaustekniikoita ja -tuloksia valosähköisten energiakeruujärjestelmien suunnittelun tueksi

Erilaisten uusiutuvien sähköenergian tuotantovaihtoehtojen tutkimus on nykyisin suuren kiinnostuksen kohteena. Aurinkoenergia on yksi lupaavimmista energialähteistä, josta toivotaan osittaista korvaajaa fossiilisista polttoaineista, kuten öljy, hiili ja maakaasu, saatavalle energialle. Aurinkoenergian saatavuudessa on kuitenkin suurta alueellista vaihtelua globaalisti ja esimerkiksi Suomessa aurinkoenergian potentiaali on merkittävästi heikompi kuin vaikkapa Keski-Euroopassa ja Afrikassa.

Christian Schussin väitöstutkimus keskittyy erilaisiin välineisiin ja metodeihin, joiden avulla pyritään parantamaan aurinkoenergiantuotannon hyötysuhdetta. Auringon säteilemän energian maksimimäärään ei ole mahdollisuutta vaikuttaa, mutta sen sijaan aurinkopaneelista säteilyenergian sähköenergiaksi muuntavaa elektroniikkaa voidaan optimoida. Tällä tavoin aurinkoenergian keräämisen hyötysuhdetta voidaan parantaa ja siten esimerkiksi lyhentää aurinkosähköntuotannon investointien takaisinmaksuaikaa. Tämän tuloksena aurinkoenergiatuotannosta saadaan entistä toteuttamiskelpoisempi myös alueilla, joilla auringosta saatava säteilyenergia on alhaisempi, kuten esimerkiksi Skandinaviassa.

Väitöstutkimuksessaan Schuss tutkii aurinkopaneelien potentiaalia energiatuotannossa niin ulkona kuin sisätiloissa. Tutkimuksessa arvioidaan aurinkoenergiatuotannon potentiaalia aurinkopaneelin ollessa asennettuna liikkuvaan ajoneuvoon kuten henkilöautoon ja polkupyörään. Tutkimus esittää myös simulointitulokset, joiden avulla arvioidaan saatavilla olevan aurinkoenergian määrää. Tässä painopiste on näytteistystaajuudessa ts. siinä kuinka usein säteilyn irradianssi tulee mitata, jotta saadaan riittävän täsmällinen arvio saatavilla olevasta säteilyenergiasta. Näiden lisäksi esitetään infrapunakamerakuvaan perustuva visuaalinen mittausmenetelmä aurinkopaneelin fyysisten vikojen havaitsemiseksi. Kyseistä mittausmenetelmää voidaan hyödyntää aurinkopaneelien valmistuksessa tuotteen laadun parantamiseksi.

Yhteenvetona tutkimuksesta voidaan todeta aurinkoenergiatuotannon hyötysuhteen parantamiseksi olevan tarjolla useita erilaisia mahdollisuuksia. Väitöstutkimuksen tulokset ovat myötävaikuttamassa aurinkoenergian hyötysuhteen parantamisessa ja siten myös parantamassa ko. uusiutuvien energiamuotojen toteuttamiskelpoisuutta.