Energiaa auringosta

Aurinko tarjoaa loputtomasti puhdasta energiaa luonnonvalon ja lämmön muodossa. Osa tästä ilmaisesta energiasta, eli auringonvalosta, voidaan muuntaa sähköksi aurinkopaneelien avulla.

 

Kuinka aurinkosähkö toimii?

Aurinkosähköjärjestelmät muuntavat valon sähköenergiaksi. Ne ovat pienimmillään esimerkiksi laskimissa ja rannekelloissa käytettäviä muutaman neliösenttimetrin kokoisia kennoja. Suurimmillaan aurinkosähköjärjestelmät ovat aurinkovoimaloissa käytettäviä satojen neliömetrien kokoisia paneelistoja, jotka koostuvat useista yhteen kytketyistä paneeleista.

Auringonvalon fotonit osuvat aurinkopaneeliin ja absorboituvat puolijohdemateriaaleihin, kuten piihin. Ne irrottavat elektronit, joissa on negatiivinen sähkövaraus, atomeistaan. Tällöin elektronit pääsevät virtaamaan vapaasti materiaalissa ja muodostavat näin sähköä. Aurinkokennojen erityisen rakenteen ansiosta elektronit pääsevät liikkumaan vain yhteen suuntaan. Monesta aurinkokennosta koostuva paneeli muuntaa auringonvalon käyttökelpoiseksi määräksi tasavirtaa (DC). Tasavirta johdetaan sähköjohtoja pitkin invertteriin eli vaihtosuuntaajaan, joka muuntaa virran verkkovirran kaltaiseksi vaihtovirraksi (AC), jolloin sitä voidaan käyttää sähkölaitteissa.

 

Monipuoliset asennustavat

Aurinkosähköjärjestelmien paneelistot koostuvat noin 1 x 1,6 metrin kokoisista paneeleista. Järjestelmät voidaan mitoittaa sopivaksi lähes minkä tahansa kokoiseen tai muotoiseen kattoon, tai ne voidaan asentaa telineille maan tasolle. Aurinkopaneelit voidaan asentaa joko pysty- tai vaakasuuntaisesti. 

 

Paneeleiden suuntaus ja asennuskulma

Aurinkopaneelit tulisi ensisijaisesti suunnata etelään. Optimaalinen kulma paneeleiden asentamiseen Suomessa vaihtelee 41-48° välillä sijainnista riippuen. Tämä asennustapa tarjoaa parhaimman sähköntuotannon vuositasolla. Hyviin tuloksiin päästään kuitenkin jo, kun paneelit asennetaan yli 15° kulmaan. Paneelit voi suunnata melko vapaasti kaakon ja lounaan välillä, mutta sähköntuotanto heikkenee kulman suurentuessa etelään nähden. Asennusta ei suositella tehtäväksi katoille, jotka osoittavat pohjoiseen.

 

Mitä kWp ja KWh tarkoittavat?

Aurinkosähköjärjestelmien ja -paneeleiden nimellisteho ilmoitetaan kilowatti- tai wattipeakinä (kWp tai Wp). Tämä on sähköteho, jonka ne tuottavat vakioiduissa testiolosuhteissa (auringon säteilyvoimakkuus 1 000 W/m2, ilmamassa 1,5 ja kennon lämpötila 25 astetta).

Järjestelmän tuottaman sähköenergian määrä mitataan kilowattitunteina (kWh). Tämä määrä riippuu asennetun järjestelmän suuntauksesta, varjostumista ja sijainnista sekä järjestelmän koosta ( kWp ).

Etelään suunnattu järjestelmä, jonka ylle ei lankea varjoja ja joka on kallistettu n. 30° kulmaan, tuottaa vuodessa n. 850 kWh/kWp sähköä. Esimerkiksi järjestelmä, jonka nimellisteho on 5 kWp, tuottaa n. 4 250 kWh sähköä vuodessa. Vertailun vuoksi tyypillinen sähkölämmitteinen omakotitalo kuluttaa n. 20 000 kWh sähköä vuodessa. 

 

Kallistuskulman ja ilmansuunnan vaikutus

Jokainen asennus on yksilöllinen ja tuottaa eri määrän sähköä vuoden aikana. Yllä olevassa taulukossa kuvataan kallistuskulman ja ilmansuunnan vaikutusta järjestelmän sähköntuotantoon.

 

Energiantuotanto kuukausittain (kWh)


Rexelin keskusvaraston aurinkosähköjärjestelmän energiantuotannon kuvaaja esittää 5,88 kWp:n järjestelmän tuotannon jakaantumista eri kuukausille.

Yläpuolella oleva kuvaaja esittää 5,88 kWp:n järjestelmän tuotannon jakaantumista eri kuukausille. Talvella tuotantoa ei juuri ole, sillä päivät ovat lyhyet ja paneeleiden päällä saattaa olla lunta.  

 

 

Sijainti

Auringon säteilyn määrä vaihtelee eri puolilla Suomea. Näin ollen aurinkosähköjärjestelmän tuottaman sähkön määrä riippuu asennuspaikan sijainnista.

 

Paneelistot ja katon muoto

Aurinkopaneelistot koostuvat paneeleista, joiden pinta-ala on noin 1,6 m2 . Näin ollen järjestelmä voidaan asentaa useimmille katoille. Tyypillinen järjestelmäkoko omakotitalossa on 3-5 kWp, joka koostuu 10-20 paneelista. Tällaiset järjestelmät tuottavat sähköä arviolta 2500-4250 kWh vuodessa. 

 

Varjostukset

Yksittäiseen paneeliin lankeavat varjot heikentävät koko paneeliston tehoa, sillä kaikki moduulit on kytketty sarjassa toisiinsa. Pieni varjostus varhain aamulla tai myöhään iltapäivällä ei heikennä merkittävästi järjestelmän sähköntuotantoa vuositasolla. Paneeleiden tulisi kuitenkin olla täysin vapaat varjostuksista keskipäivän aikana. Tavalliset varjojen aiheuttajat, kuten puut, savupiiput ja tuuletusputket, tulisi huomioida jo järjestelmän suunnittelun aikana. Aurinkosähköjärjestelmät eivät edellytä suoraa auringonvaloa ja ne tuottavat jonkin verran sähköä myös pilvisinä päivinä.

 

 


Erilaiset aurinkopaneelit

On olemassa erilaisia aurinkopaneeliteknologioita ja niillä on erilaiset hinnat ja hyödyt.

Yksi- vai monikidekenno?

Puolijohdemateriaalina kennojen valmistuksessa käytetään yleensä yksi- tai monikiteistä piitä. Tästä syystä puhutaan myös yksi- tai monikiteisistä aurinkopaneeleista. Nämä ovat yleisimpiä paneelityyppejä. Paneelin sähköntuotantokyky vaihtelee riippuen siitä, onko paneeli valmistettu yksikiteisistä piikennoista, joka on usein hyötysuhteeltaan parempi, vai monikiteisistä piikennoista.

Päällepäin nähtävä ero on paneeleiden väri. Yksikiteiset paneelit ovat väriltään mustia, kun taas monikiteiset paneelit muistuttavat ulkonäöltään hieman tummansinistä marmoria. Tyypillisesti monikiteiset piikennot ovat edullisempia valmistaa kuin yksikiteiset kennot.

Aurinkokennon hyötysuhde tarkoittaa sitä, kuinka suuri osa paneeliin osuvasta auringon säteilystä voidaan muuntaa sähköenergiaksi. Mitä korkeampi hyötysuhde, sitä paremmin paneeli kykenee muuntamaan auringonsäteilyn sähköksi. 

 

Sähköverkkoon liittäminen

 

Suurin osa järjestelmistä asennetaan kiinteistöihin, jotka on jo liitetty valtakunnalliseen sähköverkkoon.

Aurinkosähköjärjestelmä tuottaa sähköä rakennuksen olemassa olevaan sähköjärjestelmään. Tuotettu sähkö joko käytetään rakennuksessa tai siirretään valtakunnalliseen sähköverkkoon riippuen siitä, miten suuri sähkönkulutus kulloinkin on.

Sähkökatkoksen aikana sähköverkkoon liitetyt invertterit kytkeytyvät automaattisesti pois päältä suojatakseen sähköverkkoa korjaavia asentajia sähköiskuilta.

Ennen aurinkosähköjärjestelmän liittämistä verkkoon asentaja tekee ilmoituksen paikalliselle sähköverkkoyhtiölle.

 

Suunnittelu ja  paneeleiden puhdistaminen

Hyvin suunniteltu ja asianmukaisesti asennettu aurinkosähköjärjestelmä on lähes huoltovapaa. Paneelit tulisi kuitenkin tarkistaa säännöllisesti järjestelmän toimintaa heikentävien syiden, kuten lehtien, runsaan pölyn, lian tai lintujen jätösten varalta. Kertynyt lika on usein pestävissä pois vesisuihkulla tai ne huuhtoutuvat itsestään voimakkaan sadekuuron aikana. Painepesurin tai puhdistusaineiden käyttöä EI suositella.

 

Huolto

Puut ja kasvit voivat kasvaessaan alkaa varjostaa paneelistoa. Tämä heikentää järjestelmän tehoa, joten puut sekä kasvit on ehkä karsittava säännöllisesti, jotta järjestelmän teho säilyy optimaalisena. Paneeliston odotettu käyttöikä on 25 vuotta ja enemmänkin, mutta invertteri on ehkä vaihdettava uuteen paneeleiden käyttöiän aikana. Asentajan tulisi asennustyön lopuksi jättää sinulle kirjalliset ohjeet ajoittain suoritettavista huoltotarkistuksista, jotta voit varmistua, että kaikki toimii oikein. Ohjeisiin sisältyy invertterin tärkeimmät vikailmoitukset ja vianetsintäohjeet. Keskustele paneeleiden puhdistamisesta asiantuntevan asentajan kanssa.