Miten aurinkosähköjärjestelmä toimii?
Aurinkoenergian hyödyntäminen kannattaa Suomessakin, sillä meillä aurinko säteilee suunnilleen yhtä tehokkaasti kuin esimerkiksi Saksassa. Huimin harppauksin kehittyneen tekniikan ja laskeneiden kustannusten ansiosta aurinkosähköjärjestelmä on nykyään oiva sijoitus puhtaaseen energiaan.
Aurinkosähköjärjestelmän toiminta perustuu valohiukkasten eli fotonien sisältämän energian hyödyntämiselle. Aurinkopaneelit muuntavat auringonsäteilyn tuoman energian käyttökelpoiseksi sähköksi valosähköisen ilmiön avulla. Aurinkosähköjärjestelmän olennaisimmat osat ovat:
Aurinkopaneelit
Aurinkopaneelien telineet
Invertteri eli vaihtosuuntaaja
Optimisaattori eli tehostin
Älysovellus, jonka ansiosta järjestelmästä saadaan kaikki hyöty irti
Lue alta lisää aurinkosähköjärjestelmän osista sekä siitä, miten ne yhdessä muuttavat valoenergian kodin laitteissa hyödynnettäväksi sähköksi.
Aurinkopaneelit lyhyesti
Aurinkopaneelit koostuvat aurinkokennoista, jotka yleensä valmistetaan piistä. Aurinkokennojen tyypillinen elinikä on kymmeniä vuosia, minkä ansiosta aurinkopaneelit ovat pitkäikäinen investointi puhtaaseen energiaan.
Tavallisesti paneeleita asennetaan katolle useita, jolloin ne yhdessä kykenevät tuottamaan hetkittäin jopa kaiken kodin tarvitseman sähkön. Yksittäisen aurinkopaneelin teho riippuu sen koosta ja ominaisuuksista – esimerkiksi Turku Energian pienten paneelien maksimiteho on 310 wattipiikkiiä ja isojen paneelien 375 wattipiikkiiä. Koko aurinkosähköjärjestelmän maksimiteho riippuu käytettävien paneelien koosta ja määrästä.
Aurinkopaneelit ovat käytännössä huoltovapaita. Jos ilmenee tarvetta puhdistaa paneelit roskista, se kannattaa tehdä hellävaraisesti ja turvallisuus huomioon ottaen.
Yksikiteinen vai monikiteinen aurinkopaneeli?
Aurinkopaneeleita on kahta päätyyppiä: joko yksikiteisestä (mono) tai monikiteisestä (poly) piistä valmistettuja. Yksikiteisestä piistä valmistetut paneelit ovat tehokkaampia, kun taas monikidepaneelien valtiksi on perinteisesti luettu parempi kyky hyödyntää epäsuoraa valoa.
Nykyään epäsuoran valon hyödyntämisen suhteen aurinkopaneelityyppien välillä ei ole enää merkittäviä eroja, sillä kehittyneen lasiteknologian myötä yksikidepaneelien kyky tuottaa energiaa vaihtelevissa olosuhteissa on parantunut huomattavasti.
Monikidepaneelit ovat olleet pitkään kaikkein suosituimpia ennen kaikkea edullisuutensa vuoksi. Nykyään yksikide- ja monikidepaneelien välinen hintaero on kuitenkin minimaalinen, ja ennusteiden mukaan yksikiteisestä piistä valmistetut aurinkopaneelit tulevat syrjäyttämään monikidepaneelit lähitulevaisuudessa.
Nykyään yksikidepaneeleja pidetään myös eettisesti kestävämpänä valintana. Suuri osa maailman monikidepiistä valmistetaan Kiinassa, missä tuotanto-olosuhteet ovat nykytiedon mukaan paikoin kehnolla tolalla. Turku Energian valikoimissa on nykyään vain yksikidepaneeleita, joiden raaka-aine valmistetaan Taiwanissa ja joiden vastuullisuus voidaan taata.
Aurinkopaneelien teho ja järjestelmän mitoitus
Aurinkosähköjärjestelmän koko (eli paneelien määrä ja käytettävä invertteri) valitaan kotitalouden sähkönkulutuksen mukaan. Liian pienitehoinen järjestelmä ei pysty hyödyntämään saatavilla olevaa aurinkoenergiaa kunnolla, kun taas ylimitoitetun järjestelmän takaisinmaksuaika on turhan pitkä suhteessa sen tuottamaan hyötyyn. Oikean kokoisen järjestelmän valinnassa asiakasta auttaa aurinkopaneelien myyjä.
Mikä tekee aurinkopaneelista laadukkaan?
Aurinkosähköjärjestelmää hankkiessa on tärkeää varmistaa, että se on valmistettu pohjoisia oloja silmällä pitäen. Esimerkiksi paneeleissa käytettävän juotoslangan laatu saattaa vaihdella merkittävästikin, mikä taas vaikuttaa paneelien kestävyyteen.
Turku Energian myymät aurinkopaneelit valmistetaan Salossa, Salo Tech Oy:n automaattilinjastolla. Robottikäsi huolehtii kennojen virheettömästä latomisesta, kun taas rivit juotetaan yhteen käsityönä. Jokainen paneeli testataan kahteen otteeseen; sekä valmistusprosessin aikana että sen päätteeksi, jolloin todennetaan, että tuote on virheetön, sähköturvallinen sekä teholtaan oikea. Näin ollen varmistutaan siitä, että paneelit ovat teknisesti tasalaatuisia ja pohjoisiin oloihin hyvin soveltuvia.
Salo Tech Oy:llä on käytössä testikenttä, jossa on koekäytössä useiden aurinkopaneelitoimittajien valmistamia paneeleja. Näin yritys pystyy varmistamaan, että sen valmistamat paneelit ovat koko ajan alan huippua.
Telineet pitävät paneelit paikallaan
Aurinkopaneelit asennetaan rakennuksen katolle siten, että ne vastaanottavat auringonvaloa mahdollisimman suuren osan päivästä. Katon materiaali, kunto ja kallistus vaikuttavat asennukseen ja kiinnitystapaan. Tasakatto esimerkiksi edellyttää useimmiten paneelien kallistamisen optimaalisen sähköntuoton takaamiseksi. Kevyet alumiinitelineet ovat kestävät ja kuormittavat kattoa vähemmän.
Turku Energian valikoimassa on jokaiselle kattomateriaalille oma kiinnitystelineensä. Sen ansiosta asiakas voi olla varma, ettei kiinnityksestä tai yhteensopivuudesta paneelien kanssa ole tingitty. Turku Energian myymät telineet valmistetaan laadukkaista materiaaleista, minkä ansiosta niille myönnetään kolmenkymmenen vuoden takuu – toisin kuin monen muun toimijan telineille.
Aurinkoa seuraavat paneelit – kannattavatko ne?
Aurinkosähköjärjestelmän energiantuoton maksimoimiseksi on olemassa niin sanottuja aurinkoa seuraavia paneeleita. Ne kääntyvät sitä mukaa, kun aurinko liikkuu päivän aikana ja tuottavat siten enemmän sähköä.
Aurinkoa seuraavalla järjestelmällä on myös kääntöpuolensa. Se sisältää enemmän tekniikkaa ja liikkuvia osia kuin kiinteästi katolle asennettu paneelisto, joten se vaatii enemmän huomiota ja todennäköisesti huoltotoimenpiteitä kuin perinteinen järjestelmä.
Aurinkoa seuraava järjestelmä on myös taloudellisesti isompi investointi. Näin ollen perinteinen aurinkosähköjärjestelmä on keskivertokuluttajalle kenties se huolettomin valinta.
Invertteri muuttaa aurinkoenergian käyttökelpoiseksi
Aurinkopaneeleista saatava energia kulkee invertteriin eli vaihtosuuntaajaan, joka tavallisesti asennetaan talon ulkoseinään. Invertteri muuttaa aurinkopaneelien tuottaman tasavirran vaihtovirraksi ja liittää aurinkosähköjärjestelmän osaksi kodin sähköjärjestelmää. Useimmiten kotitalouksissa käytetään kolmivaiheista invertteriä, joka mahdollistaa aurinkoenergian tasaisen hyödyntämisen kodin sähkölaitteissa.
Jokaiseen aurinkosähköjärjestelmään on tarjolla sille sopiva invertteri – sen on oltava oikeanlainen suhteessa paneelien tuottamaan tehoon. Turku Energian valikoimissa on kahden valmistajan inverttereitä, joista valitaan aina kokonaisuuteen sopiva.
Jos invertteri on varustettu nettiyhteydellä, sen kautta voi seurata aurinkopaneelien tuottoa verkkosovelluksella. Seuranta-alusta myös antaa automaattisia varoituksia vikatilanteissa. Sovellusta on helppo käyttää tietokoneen, älypuhelimen tai tabletin avulla.
Perinteisissä aurinkosähköjärjestelmissä on auringon paistaessa aina korkea DC- eli tasavirtajännite myös silloin, kun invertteri ei ole toiminnassa tai järjestelmää ei ole kytketty verkkoon. Turku Energian valikoimissa oleva SolarEdge-järjestelmä pitää huolen, että jos invertteri sammutetaan, järjestelmän jännite laskee automaattisesti turvalliselle tasolle. Toiminto antaa suojaa asentajille, huoltohenkilökunnalle ja rakennuksille.
Tehostimet ratkaisevat varjostusongelmat
Aurinkosähköjärjestelmän suorituskykyä voivat heikentää esimerkiksi paneeleihin osuvat varjostumat. Perinteisessä, sarjaankytketyssä systeemissä varjostuma yhdelläkin paneelilla vaikuttaa kaikkien paneelien tehontuottoon – toisin sanoen, jos yksi aurinkopaneeli tuottaa energiaa vain 80 prosentin teholla, kaikki muutkin paneelit tekevät niin.
Ratkaisuna ongelmaan ovat yksittäisiin paneeleihin asennettavat optimisaattorit eli tehostimet. Niiden ansiosta varjostuma vaikuttaa ainoastaan yksittäisen paneelin tehontuotantoon ja muut paneelit jatkavat toimintaansa normaalisti. Tehostimien ansiosta paneeleista saadaan jopa 25 prosenttia enemmän energiaa kuin ilman niitä.
Miten aurinkosähköä kannattaa hyödyntää?
Aurinkosähköjärjestelmä tuottaa eniten sähköä silloin, kun valoa on eniten tarjolla. Aurinkoisina kesäpäivinä paneelit saattavat tuottaa energiaa hetkellisesti yli kotitalouden tarpeen. Yli jääneen sähkön ostaa energiayhtiö, mutta taloudellisesti kaikkein kannattavinta on käyttää järjestelmän tuottama sähkö itse.
Aurinkosähköjärjestelmien yhteydessä on jo pitkään puhuttu akkuteknologian hyödyntämisestä ylijäämäsähkön varastoimiseksi. Akun liittäminen osaksi järjestelmää on toki teknisesti mahdollista, mutta se nostaa investoinnin hintaa sen verran merkittävästi, ettei se keskivertokuluttajalle ole edelleenkään kovin kannattava valinta.
Akun sijasta aurinkopaneelien tuottamaa sähköä kannattaakin suunnata sinne, missä sille on tarvetta myös keskellä kesäpäivää. Tällaisia ovat esimerkiksi uima-allas ja lämminvesivaraaja. Aurinkosähköä voi hyödyntää myös täyssähköautojen ja hybridien käyttövoimana.
Aurinkosähkön käyttöä eri laitteissa voidaan ohjata ajastimen avulla. On mahdollista esimerkiksi määrittää, että uima-altaan vettä lämmitetään päivittäin kello 11–17, kun aurinkoenergiaa on eniten saatavilla. Asia ei ole kuitenkaan niin yksinkertainen: kun toisena päivänä uima-allas saa kaiken tarvitsemansa sähkön paneeleista, toisena päivänä joudutaan turvautumaan ostettuun sähköön. Näin ollen ajastimella ohjattu aurinkosähkön käyttö ei aina täytä tarkoitustaan.
Aurinkosähkö on kestävää energiaa
Aurinkopaneelit ovat oiva valinta, kun haluaa tuottaa sähköä itse ja hiilidioksidivapaasti. Paneelien takaisinmaksuaika on lyhentynyt roimasti takavuosiin verrattuna, joten ne ovat myös taloudellisesti järkevä investointi. Lisäksi ne nostavat kiinteistön arvoa.
Moni aurinkopaneeleja harkitseva pohtii, kuinka paljon järjestelmä todellisuudessa tuottaa. Salo Solarin verkkosivuilta kuka tahansa voi seurata reaaliajassa 4,7 kWp:n (omakotitalon tarpeisiin mitoitetun) aurinkosähköjärjestelmän tuottoa.