Tutkimus lumihäviöistä ja lumen mallinnuksesta kohtasi hankekehittäjät

RealSolar järjesti 20.11.2025 Ilmatieteen laitoksella yrityksille ja hankekehittäjille suunnatun tapahtuman, jossa pureuduttiin siihen, mitä tiedämme tällä hetkellä lumen vaikutuksesta aurinkosähkön tuotantoon. 

Käsittelimme tilaisuudessa hankkeessa tehtyä tutkimusta lumen vaikutuksesta aurinkosähkön tuotantoon nykyisissä ja tulevaisuuden sääoloissa. Esittelimme myös sitä, miten mallinnamme lumen vaikutusta tällä hetkellä ja miten malleja kehitetään hankkeessa. Lopuksi teimme katsauksen siihen, miten hyvin aurinkopaneelit kestävät Suomelle tyypillisiä lumikuormia.

Lumen kasautuminen selittää lumihäviöitä

Lumen aiheuttamia häviöitä on tutkittu kolmessa Ilmatieteen laitoksen tutkimusvoimalassa Helsingissä, Kuopiossa sekä Sodankylässä, jossa on tarkasteltu kahta erilaista asennusta. Tutkimuksissa on havaittu, että paneelien sijainnin lisäksi  niiden asennuksella on merkittävä vaikutus lumihäviöihin. Voit tarkistaa alta, miten erilaiset asennuskulmat vertautuvat toisiinsa:

• Helsinki: Kattoasennus (kallistuskulma 15 astetta), lumihäviö -3 % vuosituotannosta
• Kuopio: Kattoasennus (kallistuskulma 15 astetta), lumihäviö -10 %
• Sodankylä: Kattoasennus (kallistuskulma 20 astetta), lumihäviö -4 % vuosituotannosta
• Sodankylä: Seinäasennus (kallistus 90 astetta), ei lumihäviöitä

”Järjestelmän suunnittelulla voi vähentää lumen haitallista vaikutusta.”

Vertailun mukaan pystyyn asennettu paneeli ei kärsi lumen aiheuttamista häviöistä tuotannossa, sillä lumi ei pääse kasautumaan sen päälle vaan liukuu pois pystysuoralta paneelipinnalta. Lumen kasautumiseen asennuskulmalla on siis merkitystä. Kiinnostavaksi kysymykseksi nousee kuitenkin se, miksi pohjoisessa Sodankylässä 20 asteen kulmaan asennetun paneelin lumihäviöt ovat pienemmät kuin Kuopion lähes samanlaiseen kulmaan asennetun paneelin?

”Järjestelmän suunnittelulla voi vähentää lumen haitallista vaikutusta”, sanoi Ilmatieteen laitoksen tutkija Juha A. Karhu tilaisuudessa.

Karhun mukaan Sodankylän paneelin kohdalla lumihäviöitä ehkäisee se, että paneeli on asennettu sen verran korkealle, että lumi ei pääse kasautumaan paneelin alaosaan ja estämään sen valumista pois.

”Vuositasolla aurinkosähkön tuotantoon vaikuttaa merkittävästi se, jos keväällä paneelit pysyvät pitkään lumen peitossa”, Karhu sanoi tilaisuudessa.

Tulevaisuudessa vähemmän lumihäviöitä keväisin

Tulevaisuudessa lumesta aiheutuu vähemmän häiriötä aurinkosähkön tuotannolle, sillä ilmastonmuutoksen vaikutuksesta lumisten päivien määrä pohjoisissa olosuhteissa vähenee. Ilmatieteen laitoksen tutkijan Kimmo Ruosteenojan mukaan muutos osuu juuri keväälle.

”Vuosisadan loppuun mennessä aurinkoenergian tuotannon kannalta suotuisia kevätpäiviä tulee jopa kymmenen lisää kuukaudessa”, Ruosteenoja sanoi.

Ilmiössä on maantieteellisiä eroja. Etelä-Suomessa lumisuus vähenee jo maaliskuun osalta, huhtikuussa suotuisia päiviä voidaan odottaa enemmän Keski-Suomessa ja toukokuussa puolestaan Pohjois-Lapissa.

Ohuetkin paneelit kestävät lumikuormia

Aurinkopaneeleja valmistetaan nykyisin yhä ohuemmasta lasista. Siinä missä aiemmin lasin paksuus on saattanut olla jopa 3,2 millimetriä, nykyään paneeleissa saatetaan käyttää vain 1,6 millimetrin paksuisia laseja. Tällaista ohutta lasia ei voi karkaista täysin, mikä heikentää sen mekaanista lujuutta.

Turun ammattikorkeakoulun Uuden energian tutkimuskeskuksessa selvitettiin, miten ohuesta lasista valmistetut paneelit kestävät lumikuormia.

”Testien mukaan nämä paneelit kestävät hyvin Suomelle tyypillisiä lumikuormia”, kertoi Uuden energian tutkimuskeskuksen tutkimusvastaava Samuli Ranta tilaisuudessa.

”Ohuiden paneelilasien vaurioita on vaikea havaita visuaalisesti.”

Se, mitä tutkimuksessa kuitenkin havaittiin 1,6 millimetrin paksuisten lasien kohdalla oli se, että siitä valmistetut paneelit rikkoutuivat tavalla, jota on vaikeaa havaita visuaalisesti. Siinä missä paksummasta lasista valmistetut paneelit menivät selkeästi säröille ja jopa taipuivat paineen alla, ohuemman lasista valmistetun paneelin säröt olivat huomaamattomia ja ilmenivät lähellä paneelin reunaa.

”Tällaisia vaurioita on vaikeampi havaita kentällä”, Ranta sanoi.

Kehitämme lumihäviöiden ja tehon mallinnusta

Lumen vaikutuksen mallintaminen tutkimuksessa on kompleksista. Nykyisillä malleilla esimerkiksi kaksipuoleisten aurinkopaneelien ja puolikennopaneelien (half-cut cell) lumihäviöitä on haastavaa mallintaa, kertoi Turun ammattikorkeakoulun erityisasiantuntija Hugo Huerta Medina tilaisuudessa. Tässä hankkeessa kehitämme lumihäviöiden mallinnusta hyödyntämällä kuva-analyysia ja syväoppimista. Tavoitteenamme on rakentaa malli, jolla on korkea aikaresoluutio eli se pystyy mallintamaan lumihäviötä ajallisesti tarkemmin ja joka pystyy mukautumaan erilaisiin ilmastoihin, lumiolosuhteisiin ja järjestelmiin. 

Myös aurinkosähköjärjestelmien tehon mallinnusta voidaan käyttää tuotannon häiriöiden, kuten lumihäviöiden tai lumesta aiheutuvan vikaantumisen havaitsemiseen. Tehon mallinnuksesta saa parhaimman hyödyn irti, jos malli koulutetaan ottamaan huomioon ne järjestelmän yksilölliset ominaisuudet, jotka saattavat alentaa tuotantoa, mutta jotka ovat järjestelmän toiminnan kannalta odotettavia. 

Mallien kouluttamisella pyritään siihen, että järjestelmän mallinnettu tuotanto vastaisi mahdollisimman hyvin todellista tuotantoa. Tällöin tuotannon häiriöt saadaan tarkemmin ja nopeammin huomattua.

”Jotta voimme reagoida tuotannon häiriöön, eli esimerkiksi huoltaa tai puhdistaa paneelit, meidän täytyy ensin tunnistaa, että jokin on vialla”, sanoi Turun yliopiston materiaalitekniikan väitöskirjatutkija Väinö Anttalainen tilaisuudessa.