Hem - Solenergi - Solceller solinstrålning
Sammanfattning:
Solinstrålning är ett mått på den effekt per ytenhet som solen utstrålar i form av elektromagnetiskt strålning. Det uttrycks i Watt per kvadratmeter (W/m2). Solinstrålning kan även mätas som den energimängd som träffar en yta under en viss tid, till exempel kilowatt-timmar per kvadratmeter och år (kWh/m2/år).
Den genomsnittliga solinstrålningen i Sverige är cirka 1 000 kWh per m2 och år. Sedan mitten på 1980-talet har solinstrålningen i Sverige ökat med cirka 10 %. Denna ökning förklaras delvis av en förbättrad luftkvalitet och delvis av ett mer högtrycksbetonat väder med mindre molnighet under sommaren.
Globalt sett är solinstrålningen i Sverige relativt låg. Till exempel är solinstrålningen i södra Spanien cirka 1 900 kWh/m2/år, eller ungefär dubbelt så hög som i Sverige. Högst solinstrålning i världen erhållen områden nära vändkretserna med runt 2 500 kWh/m2/år, enligt Solargis solar resource map (2). Se också: Solenergi i Sverige.
Solinstrålningen i Sverige ett enskilt år kan variera med upp till cirka +/- 10 % från årsmedelvärdet. Variation i solinstrålning mellan olika år beror framförallt på skillnader i molnighet. Eftersom merparten av solinstrålningen sker på sommaren ger mulna somrar i regel låga årsvärden för solinstrålningen.
Under de senaste 41 åren (1983–2023) är det dock endast år 1998 och år 2018 som mängden solinstrålning avvikit med mer än +/- 6 % från årsmedelvärdet. Därtill har Sverige också ofta liknande molnighet över stora områden. Därför blir variationen i solinstrålning ett enskilt år ofta likartad för stora delar av landet.
Karta 1 visar den genomsnittliga globala solinstrålningen på olika platser i Sverige under ett år för perioden 1991–2020. Av Karta 1 framgår att solinstrålningen generellt är högre i södra Sverige än i norra Sverige och att den är högst i områden nära kusten. Att solinstrålningen är högre vid kusterna förklaras av sjöbrisen, vilken under soliga sommardagar gör att moln bildas en bit in mot land.
Mängden solinstrålning i Sverige per månad varierar kraftigt. I normala fall har maj, juni och juli högst solinstrålning och tillsammans står dessa månader för cirka hälften av solinstrålningen i Sverige under ett år. I Bild 2 visas global solinstrålning i Sverige per månad för Kiruna, Stockholm och Lund.
Se också: Så mycket producerar solceller per månad
Den genomsnittliga globala solinstrålningen i Sverige är cirka 2,2–3,0 kWh per kvm och dag. Bortsett från temporära effekter som skillnader i molnighet är det solens vinkel över horisonten (solhöjden) som bestämmer solinstrålningen vid en viss tidpunkt. Solinstrålningen är därför i regel högst mitt på dagen.
I Bild 3 visas ett så kallat solbanediagram för Stockholm, som visar hur solhöjden varierar vid olika tidpunkter på året och solens vinkel. Av bilden framgår att solhöjden, och därmed i regel solinstrålningen, är högst när solen står i söder (180°). Se också: Så mycket producerar solceller per dag.
Solinstrålningen i Sverige under vintern (dec–feb) svarar för cirka 2–5 % av den årliga globala solinstrålningen. Som jämförelse sker uppemot 50 % av den årliga solinstrålningen under sommaren (jun–aug). Ju längre norrut i Sverige, desto lägre andel av den globala solinstrålningen sker under vintern (Bild 4).
Se också: Så funkar solceller på vintern
Solinstrålning mäts med en pyranometer. Pyranometern har en glaskupa som släpper igenom solinstrålning. Denna solinstrålning värmer sedan en absorptionsyta inne i pyranometern. Mängden solinstrålning beräknas genom temperaturskillnaden mellan absorptionsytan och en referensyta som inte träffas av solstrålning.
De viktigaste faktorerna som gör att solinstrålningen i Sverige varierar är:
Solinstrålning kan delas upp i tre olika typer:
Direkt solinstrålning är den solinstrålning som färdats direkt från solen, det vill säga utan att riktningen ändras av till exempel reflektion mot vattenånga i luften. Den direkta solinstrålningen mäts på en yta som är orienterad vinkelrätt mot solstrålarna. Vid klar himmel utgör den direkta instrålningen cirka 80–90 % av den globala solinstrålningen i Sverige.
Diffus solinstrålning är solinstrålning som reflekteras (byter riktning) i atmosfären av till exempel molekyler och partiklar såsom vattenånga och föroreningar. Diffus solstrålning mäts på en horisontell yta mot marken. Är himlen täckt med tjocka moln är så gott som all solinstrålning som når jordytan diffus.
Indirekt (även kallad reflekterad) solstrålning är den solinstrålning som når en yta efter att ha reflekterats exempelvis mot mark, natur eller närliggande byggnader. På till exempel snötäckt mark reflekteras i normala fall över 60 % av den infallande solinstrålningen enligt SMHI (5).
Global solinstrålning är summan av den diffusa solinstrålningen och den direkta solinstrålningen som når en yta som är horisontell mot marken. När det endast talas om solinstrålning är det i normala fall den globala solinstrålningen som avses.
Den totala solinstrålning som når en yta som är placerad med vinkel mot horisontalplanet, som till exempel en solpanel placerad på ett sadeltak, är dock i regel högre än den globala solinstrålningen. Anledningen till det är att den direkta solinstrålningen mäts på en yta som är vinkelrätt mot de oreflekterade solstrålarnas riktning.
En uppvinklad yta riktad mot söder kan därför tillgodogöra sig en större andel av den direkta solinstrålningen än en horisontell yta. Därtill ingår inte den indirekta strålningen, till exempel solinstrålning som reflekteras från snöbeklädd mark, i måttet för global solinstrålning.
Sambandet mellan global-, direkt och diffus solinstrålning ges av formeln:
G = I x sin(h) + D där,
G = Global solinstrålning, mätt i W/m2.
I = Direkt solinstrålning, mätt i W/m2.
D = Diffus solinstrålning, mätt i W/m2.
h = solens höjd över horisonten, mätt i vinkelgrader.
Som exempel på sambandet mellan global-, direkt- och diffus solinstrålning har Hemsol valt att använda värden som ungefär motsvarar en solig förmiddag i Norrköping i maj (Tabell 1).
Till skillnad från global- och diffus solinstrålning mäts den direkta solinstrålningen på en yta som är orienterad vinkelrätt mot solstrålarna. Detta innebär att ju lägre över horisonten som solen står, desto mindre andel av den direkta solinstrålningen träffar den horisontella yta som används för att mäta den globala solinstrålningen (se Bild 6).
Diffus solinstrålning svarar för cirka hälften av den globala solinstrålningen i Sverige. Andelen varierar dock mellan olika platser i Sverige och från år till år. Sedan 1980-talet har andelen diffus solinstrålning minskat till följd av mindre föroreningar i luften och ett mer högtrycksbetonat väder (Bild 7).
HemSol är ett litet företag. Hjälpa oss att kunna skriva fler utförliga artiklar genom att recensera oss.
Ditt omdöme gör stor skillnad!
Total solinstrålning (TSI) är effekten per ytenhet hos den solstrålning som träffar övre delen av jordens atmosfär. TSI mäts vinkelrätt mot det inkommande solljuset. Totala solinstrålningen varierar mellan 1361–1362 W/m2. På grund av den låga variationen benämns TSI ofta som solkonstanten.
Den vinkel solinstrålningen i Sverige har mot horisonten (solhöjd) varierar med tidpunkten på året och dygnet samt var i Sverige mätningen görs. Mäts solhöjden vid den tidpunkt på dygnet när solen står som högst över horisonten, varierar vinkeln över året med cirka 0°–46° i Kiruna och med cirka 11°–58° i Malmö.
Vid sommarsolståndet (den 21 juni) är solinstrålningens vinkel som högst och ges av formeln: 90° + jordaxelns lutning (23,5°) – latitud på platsen där mätningen görs.
I Tabell 2 visas solinstrålningens vinkel vid sommar- respektive vintersolstånd för Kiruna, Stockholm och Malmö. I Kiruna, som är beläget strax norr om norra polcirkeln, stiger solen överhuvudtaget inte upp över horisonten vid vintersolståndet. Eftersom hela Sverige är beläget norr om norra vändkretsen når solens vinkel aldrig zenit (vinkelrät mot jordytan) i Sverige.
* Eftersom solen inte går upp över horisonten i Kiruna under vintersolståndet, går det också, något förenklat, att säga att solhöjden är 0 grader.
Solskenstid är den tid då energin från den direkta solstrålningen överstiger 120 W/m². Måttet används av SMHI och motsvarar den sammanlagda tiden under dagen då solen inte skyms av något moln eller endast täcks av endast tunna moln. Solskenstid uttrycks vanligtvis i minuter per timme eller i timmar per år.
Solskenstiden varierar mellan olika delar av landet. Mitt på dagen under sommarmånaderna har till exempel Kiruna en genomsnittlig solskenstid på 20–25 minuter per timme medan den genomsnittliga solskenstiden i Visby är cirka 40 minuter per timme under samma period, enligt SMHI (6). När solskenstid mäts i timmar brukar uttrycket soltimmar användas.
Ja, solceller kan utnyttja alla typerna av solinstrålning (direkt, diffus och indirekt solinstrålning) för att producera el. Tack vare den diffusa solinstrålningen producerar solceller el även de dagar då himlen är helt täckt med moln. Dock är elproduktionen cirka 70–80 % lägre då än vid klar himmel.
Vid alltför låga nivåer på solinstrålning producerar dock inte en solcellsanläggning el. Anledningen till det är att växelriktare kräver en viss effekt på solinstrålningen för att gå igång. För mer information se solceller
I regel är det bäst att placera solceller i söderläge eftersom solinstrålningen i genomsnitt är högst när solen står i söder. Ju högre över horisonten som solen står, desto kortare är solinstrålningens väg genom atmosfären. Därigenom sprids en lägre andel av solstrålningen i atmosfären innan den når jordytan.
För solceller placerade i söderläge är en vinkel på cirka 30–50° mot horisontalplanet optimal eftersom då fångas en maximal andel av den direkta solinstrålningen upp. Placeras solceller istället i öster eller väster är det i regel bättre ju längre vinkel mot horisontalplanet som de har, givet allt annat lika. Läs mer: optimal lutning och väderstreck för solceller.
Jämför offerter från pålitliga installatörer verksamma på din ort.
Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse. Genom att använda siten godkänner du att cookies används för detta ändamål. Läs mer.
