Aurinkopaneeleista

Olen keskustellut viimeaikoina paljon aurinkopaneeleista ja yritän koota tähän kokemuksiani. Olen tutustunut kahdenlaisiin järjestelmiin: 12V mökkijärjestelmiin sähköverkon ulkopuolella ja sähköverkkoon liitettyyn pientuotantolaitokseen.

Mökkijärjestelmät

Mökkijärjestelmissä keskeistä on mitoitus käyön mukaan. Koska joka päivä aurinko ei paista riippuu järjestelmän käytettävyys akkujen kapasiteetista. Aurinkopaneelien kokonaisteho on näissä järjestelmissä kyky palautua. Jos mökillä ollaan keskimäärin vain viikonloppuisin palautumisaika on käytännössä viikon muut päivät, jolloin voidaan pärjätä jopa yhdellä paneelilla. Mikäli käyttöä on enemmän, voidaan lisätä paneeleja palautumisen nopeuttamiseksi.

Paneelit

Paneelien jännite on korkeampi kuin akkujännite, jotta lataaminen onnistuu. Avoimen piirin jännite on tyypillisesti esim. 35V. Aivan kuten autossa laturin jännite on akkujännitettä korkeampi. Jos paneeleita on useampi, olen päätynyt siihen että ne kannattaa kytkeä rinnan. Sarjaankytkettäessä jännite nousee ja samalla usein myös hyötysuhde, mutta varjon osuessa jompaan kumpaan paneeliin molemmat lakkaavat tuottamasta eli rinnankytketty sietää kaikenlaisia varjoja paremmin. Lisäksi sarjaankytkiessä pitää varmistaa lataussäätimen jännitteen kesto. Paneelit kannattaa varustaa omalla turvakytkimellä, jolloin ei tarvitse kiivetä katolle peittämään paneeleja matolla, jos pitää tehdä jotain muutoksia kytkentöihin.

Kaapelointi

Kaapelointiin on syytä kiinnittää huomiota erikseen. Yleensä valmiiden pakettien mukana tulee 4mm² keippi ja muutama metri 6mm² kaapelia. Näistä paksumpi on yleensä opastettu käytettävksi akun ja lataussäätimen ja paneelin välillä ja ohuempi lataussäätimeltä kulutuslaitteiden suuntaan. 10A-15A lataussäätimellä tämä on yleensä lyhyillä kaapeloinneilla ok, mutta jos kaapeli vedetään poikki tuvan ja virran tarve on suuri, jännite putoaa yllättävän helposti. Jos esimerkiksi pistorasian jännite putoaa alle 8 volttiin, ei välttämättä saakaan televisiota toimimaan. Samoin käy jääkaapin kanssa ja varmasti myös invertterin kanssa. Lähemmäs lataussäädintä sijoittaminen ja paksumman kaapelin käyttö saa jännitteen pysymään lähempänä 12V:n tasoa. Pistorasioiksi tulee valita polarisoituja rasioita, jottei tule kytkeneeksi kulutuslaitteita vahingossa väärinpäin.

Akku

Akkuja on huoltovapaita, jotka ovat parempia sisätiloissa säilytettäväksi, mutta yhtälailla voi käyttää tavallisia autonakkuja, jolloin ne on viisainta sijoittaa ulos vapaaseen ilmanvaihtoon. Yhtä kaikki aurinkopaneelien akkujen ei tarvitse sietää suuria käynnistysvirtoja, joten siltä pohjalta on hyvä valita edulinen vapaa-ajan akku. Jos akkuja kytkee rinnan kapasiteetin kasvattamiseksi, kannattaa käyttää samankokoisia ja ikäisiä akkuja. Itselläni on käytössä eri kohteissa 110-200Ah:n akkuja, jotka ovat toimineet moittettomasti jo useita vuosia.

Lataussäädin

Lataussäätimiä on monenlaisia. Itselläni on eniten kokemusta Steca-merkistä. 10-30A NAPS NC on itseasiassa täysin samaa elektronikkaa eri kotelossa. Edullisemmista malleista puuttuu yleensä virta-mittaukset ja ne on korvattu yksinkertaisilla status-ledeillä. Kaikkein edullisimpia kiinalaismalleja kannattaa vältellä, koska niiden luvatut maksimivirrat eivät välttämättä täsmää. Lataussäätimen mitoituksessa on tärkeintä, että maksimi virta on suurempi kun kulutuslaitteiden summa ja paneelien maksimivirta.

Sulakkeet

Tärkein osa koko järjestelmässä on sulakkeet eli johdonsuojat eli tulipalon välttäjät. Pääsulake kannattaa laittaa lähelle akkua. 250V järjestelmistä tuttuja automaattisulakkeita löytyy mm. 10A, 16A ja 25A kokoisina. Tätä voi käyttää myös pääkytkimenä. Kulutuslaitteille kannattaa laittaa omat sulakeet esim 6A tai 10A ja sijoittaa ne kiinteästi koteloituna lataussäätimen perään, josta vedetään kaapelit kulutuspisteelle. Tällöin mahdollinen oikosulku kulutuslaitteessa ei pääse lataussäätimelle asti. Lataussäätimetkin on yleensä suojattu, mutta huonossa tapauksessa lataussäädin voi vioittua. Tällä tavoin myös jos pitää tehdä muutoksia, voidaan sulkea vain tarvittava osa kulutuspiiristä.

Invertteri

Invertterin tarkoitus on tuottaa 230V AC-jännite sellaisille laitteille jotka eivät toimi 12V tasavirralla. Nykyaikaisissa inverttereissä on kohtuullinen hyötysuhde, mutta niitäkään ei kannata jättää tyhjäkäynnille vaan kytkeä aina vain tarvittaessa. Tehokkaammat invertterit kannattaa kytkeä suoraan akkuun, ohi lataussäätimen, hyvin lyhyillä kaapeleilla. 230V voidaan sitten viedä pitkälläkin jatkojohdolla siitä eteenpäin, koska siinä jännitehäviö on ihan toista luokkaa kuin 12V:n kohdalla.

Pientuotantolaitos

Pientuotantolaitokset ovat nyt muodissa eli paneelit omakotitalon katolle, jotta sähkölaskut pienenisivät edes keväällä ja kesällä. Ideologisesti näiden kanssa on helppo tuottaa CO2 vapaata sähköä. Takaisinmaksuaika on näissä mielenkiintoinen kysymys, mutta jos on mahdollisuus investoida, säästöä alkaa syntyä heti. Etenkin jos katon lape on sopivassa kulmassa ja etelän suuntaan. Kaakko tai lounaskaan ei ole huono, vähän vaan jää pois ilta- tai aamuauringosta. Nykyaikaiset paneelit tuottavat jotain jo pilviselläkin säällä. Talvella on tietysti pimeä kausi jolloin tuotanto on tauolla. Järjestelmän paneelien yhteenlaskettu maksimiteho on teoreettinen, koska se on ilmoitettu yleensä 25C lämpötilassa, ja kesähelteillä peltikatolla paneelin pintalämpötila voi nousta tästä merkittävästi. Jokainen asteen nousu vähentää hyötysuhdetta lineaarisesti. Paneelit "himmenevät" hitaasti ajan saatossa. Valmistajat antavat tuottotakuun esimerkiksi 25 vuoden päähän vähintään 80% alkuperäisestä. Paneelin lasi kestää hyvin rasitusta, esim. raekuurot ja  päältä kävelyn, mutta itse kide on se joka kuulemma haurastuu kuin mummolan posliiniastioiden lasitus ajan myötä.

3-vaiheinvertteri kytketään näissä järjestelmissä syöttämään virtaa rinnan sähköverkon kanssa. Mikäli kulutus on pienempää kuin katolta tuleva virta, se synkronisoidaan kulkemaan verkkoon päin, eli käytännössä naapurit saavat sen käyttöönsä. Sähkön myynnistä maksetaan/hyvitetään vielä toistaiseksi aika heikosti, joten on fiksua yrittää käyttää tuotettu sähkö itse.

Mielenkiintoisena piirteenä näissä sähköverkkoon kytkettävillä invertterillä on logiikka, joka sähkökatkon sattuessa katkaisee myös paneeleilta tulevan syötön. Äkkinäinenhän ajattelisi, että olisihan se kiva, jos sähkökatkon aikana saisi sähköä katolta, mutta kyseessä on turvallisuustekijä. Jos vika on sähköverkossa, sen korjaajien pitää olla varmoja, ettei sähköä tule mistään suunnasta. Siksi on pientuotantolaitoksen velvollisuutena seurata herätejännitettä verkon suunnasta ja katkaista virransyöttö välittömästi, jos verkko menee pimeäksi.

Kulutuksen optimointi on ainakin säännöllisten kulutuskohteiden kannalta hyödyllistä ajoittaa auringon parhaimman keskituoton kohtaan, erityisesti lämminvesivaraajat, koska ostettu kilowatti on paljon kalliimpi kuin myyty kilowatti. Lisäksi ruoanlaittoa ja pyykinpesuakin kannattaa mahdollisuuksien rajoissa harrastaa juuri silloin kun aurinko paistaa, jotta saa hyödyn suoraan katolta kulutukseen.