Miten aurinkopaneelit toimivat
Reilun 150 miljoonan kilometrin päästä tulee käytännössä loputtomasti ilmaista sähköä. Useimpien suomalaisten ensikosketus aurinkoenergiaan löytyy taskulaskimen yläkulmasta. Tumman kalvon päällystämä kenno tekee ihmeitä: sen ansiosta laite ynnää, vähentää, kertoo ja jakaa ilman paristoja. Monella seuraava kosketus liittyy aurinkopaneeleihin, joiden menekki kasvaa nyt ympäristö- ja taloussyistä. Mutta miten auringon säteilyenergia muuttuu sähköksi?
Aurinkopaneelit muuttavat auringon säteilyn sähköenergiaksi piikennoilla
Aurinkopaneeli on koottu yleensä piikennoista. Niiden hyötysuhde on noin 10–20 %. Luku kertoo, miten suuren osan kenno muuttaa auringon säteilystä sähköenergiaksi. Piikennot valmistetaan yksi- tai monikiteisestä piistä.
Pii on puolijohde, mikä tarkoittaa, että se päästää lävitseen sähköä. Tämä on ratkaisevaa: auringon säteilyn sisältämien fotonien energia irrottaa piikennojen elektroneja, jolloin muodostuu elektroniaukkopareja. Kennon sisäisessä sähkökentässä elektronit kulkeutuvat negatiiviselle elektrodille ja aukot positiiviselle. Kuorma kytketään elektrodien välille johtimilla. Näin syntyy virtapiiri, jonka läpi elektronit kulkevat, ja sitä myöten sähkövirtaa.
Aurinkopaneeli koostuu useammasta sarjaan kytketystä kennosta. Näin tehdään, jotta paneelista saadaan haluttu ulostuloteho.
Paneelin tehoon vaikuttaa auringon säteilyn intensiteetti, eli teho pinta-alaa kohden, paneelin suunta, kulma ja lämpötila. Optimaalisen tuoton saa asentamalla paneelit etelän suuntaan 42 asteen kulmassa. Kaikenlaiset varjot – puiden ja rakennusten – haittaavat aurinkosähkön tuottoa. Suomen toisinaan viileät kesät sopivat hyvin paneeleille, sillä viileä paneeli tuottaa paremmin kuin lämmin. Tämä johtuu puolijohteen ominaisuuksista.
Invertteri muuttaa aurinkosähkön käytettävään muotoon
Paneelien lisäksi tarvitaan myös invertteri, joka muuttaa aurinkopaneelien tuottaman tasajännitteen kiinteistössä käytettäväksi vaihtojännitteeksi.
Teknisesti invertteri eli vaihtosuuntaaja on yksi aurinkosähköjärjestelmän komponenteista siinä missä paneelit ja kiinnitystelineet. Kaikki kolme kuuluvat pakettiin ja ne asennetaan aina yhdessä.
Invertterin tehtävänä on huolehtia verkon suojauksesta. Koska paneelit itsessään eivät tuota sellaisenaan hyödynnettävää ja käyttövalmista sähköä, hoitaa invertteri sähkön muuttamisen käytettävään muotoon.
Toisin kuin paneelit, invertteri ei nauti auringonvalossa kylpemisestä. Useimmiten invertterit sijoitetaankin sisätilaan tai vähintäänkin katoksen alle. Suoralta auringonpaisteelta tai sateelta suojaaminen onkin paras keino estää invertterin ennenaikainen rikkoontuminen.
Invertterin käyttöikä on keskimäärin 8–15 vuotta, sillä sen sisältämä tehoelektroniikka tulee vanhetessaan käyttöikänsä päähän. Jos aurinkopaneelijärjestelmän käyttöikä on 25 vuotta, niin on todennäköistä, että invertterit pitää kertaalleen vaihtaa. Vaihto on yleensä huomioitu aurinkopaneelien takaisinmaksuajassa.
Monimutkaisen kuuloisesta prosessista huolimatta aurinkosähkön tuotanto on käytännössä yksinkertaista.
Usein kysyttyä
Mihin aurinkosähköä voi käyttää?
Tuottamasi aurinkosähkö ohjautuu automaattisesti omaan käyttöösi. Riippuen kotisi varustelusta voit käyttää aurinkosähköä käyttöveden ja tilojen lämmitykseen, jäähdytykseen, kylmäsäilytykseen ja valaistukseen. Tulevaisuudessa myös sähköauton lataamiseen. Ylijäävä aurinkosähkö siirtyy automaattisesti Carunan jakeluverkkoon ja voit myydä sen sähkönmyyjällesi.
Mikä katon ilmansuunta on aurinkosähkön kannalta paras?
Etelä on aina valoisin ja paras ilmansuunta, lounas ja kaakko hyviä kakkosia. Jos katon suunta on pohjoiseen, paneeleita on harvoin järkevää edes asentaa. Jos talo on itä-länsisuuntaisesti, voidaan paneelit kiinnittää molemmille puolille tai valita suunta sen mukaan, keskittyykö sähköntarve enemmän aamu- vai iltapäivään.
Onko Suomessa tarpeeksi valoa, että aurinkosähköä kannattaa tuottaa täällä?
Kyllä on. Aurinkosähkön tuottaminen Suomessa on huomattavasti kannattavampaa kuin äkkiarvaten voisi päätellä.
Kokonaissäteily Carunan alueella on suunnilleen samansuuruinen kuin mitä se on Pohjois-Saksassa. Se vain ei jakaudu aivan yhtä tasaisesti vaan keskittyy voimakkaammin kesäkuukausille. Vaikka siis valoisa vuodenaikamme täällä pohjoisessa on hieman lyhyempi, pitkät kesäpäivämme ja viileämmät olosuhteemme tasoittavat tilannetta huomattavasti.
Kannattavuuden näkee tarjouksen mukana tulevasta kartoittajan tai toimittajan tuottamasta investoinnin takaisinmaksuaikalaskelmasta.
Voiko paneeleilla tuottaa sähköä, jos sähköt katkeavat?
Sähköturvallisuuden vuoksi aurinkovoimala (ilman akustoa) kytkeytyy automaattisesti pois päältä sähkökatkon alkaessa ja takaisin päälle katkon jälkeen. Toisaalta sähkönjakelun keskeytys osuu useimmiten tuuliseen, sateiseen ja hämärään ajankohtaan, jolloin aurinko ei paista eikä paneeleista ole kuitenkaan hyötyä.