Kuvaus
Aurinkopaneeli – PV (Photovoltaics) muuntaa auringosta tulevan säteilyn sähköenergiaksi.
Nykyisin (2020) myynnissä olevat paneelit pystyvät muuntamaan n. 17-19 % auringon säteilyenergiasta sähköenergiaksi
(yli 20% tekniikkakin on olemassa, mutta ei vielä taloudellisesti kannattavaa)
Paneeli tuottaa siis sitä enemmän sähkötehoa, mitä voimakkaammassa auringon valossa se on.
Aurinkopaneelien tehon määrittämiseen on luotu standardi, jolla ilmoitetut tehot voidaan yhdenmukaistaa.
Standardin lähtökohdaksi on valittu säteilyteho 1000 W/m², joka vastaa suunnilleen säteilyn maksimitehoa päiväntasaajalla.
Paneelit testataan siis säteilyttämällä niitä auringon valoa vastaavalla säteillä, 1000W/m² voimakkuudella, ja leimataan saadun sähkötehon mukaisesti.
Suomen sijainnin vuoksi aurinko paistaa yleensä melko viistosti, jolloin auringon säteet joutuvat kulkemaan pidemmän matkan ilmakehässä, joka heikentää niiden tehoa. Keskikesällä, kun aurinko on “korkealla”, maapallon kiertorata kulkee kauempana auringosta, kuin talviaikaan, joten säteilyn voimakkuus on silloinkin heikompi.
Käytännössä maksimi säteilyarvot suomessa ovat 800W/m², mutta yleensä jäädään jopa 600W/m² tasolle.
Tästä johtuen:
Paneelien maksimiteho suomessa on
n. 0,8 x paneelissa ilmoitettu arvo.
Myös lämpötila vaikuttaa paneelin tuottoon. Mitä kylmempi, sen parempi tuotto.
Tuosta johtuen, voi Suomessakin syntyä tilanne, jossa keväthanki heijastaa auringon valon sopivasti paneeliin, jolloin säteilyarvo voi nousta, ja paneelin hetkellinen tuotto – kylmässä säässä – ylittää jopa nimellisen arvon.
Noita hetkiä ei kuitenkaan ole edes joka vuosi, joten sen perusteella paneelimäärää ei kannata määrittää. Tämä täytyy vain huomioida järjestelmän maksimiarvoja mitoitettaessa.
Paneeleiden tuotto Suomessa keskittyy vahvasti kesäaikaan.
Lähes kaikki tuotto saadaan yleensä Maaliskuun ja Syyskuun välillä.
Jos paneeli tuottaisi 100% nimellistehoa ympäri vuorokauden, voisi paneelin tehon laskea kaavalla: (esim. 100W paneeli)
100 wattia (W) * 24 tuntia (h) = 2400 Wh = 2,4 kWh / vuorokausi
Koska aurinko ei paista yöllä, eikä aina päivälläkään, voidaan tuotosta laskea vain keskimääräisiä arvioita.
Kuvaaja alla:
Kuvaaja kertoo keskimääräisen tuoton paneelin tehoon verrattuna Etelä-Suomessa.
Eli 14% tuotto kesällä kertoo, että jos sähköä varastoidaan päivällä akkuun, ja kuorma jaetaan tasaisesti vuorokaudelle, niin esim. 100W paneelista saatu sähkö riittää keskimäärin 14W LED lampun polttamiseen ympäri vuorokaiden.
(Tähän tosin vaikuttaa syntyneet häviöt pienemmissä järjestelmissä enemmän kuin suurissa järjestelmissä.)
Talvella tuo 100W paneeli ei siis riitä välttämättä edes 1W lampulle koko vuorokaudeksi.
Toisin sanoen, kesällä 100W paneeli tuottaa keskimäärin:
100 wattia (W) * 24 tuntia (h) * 14% = 336 Wh = 0,33 kWh
Josta voidaan johtaa:
336W / 100 W = 3,36 kerroin
Eli, kesällä 100 W paneeli tuottaa keskimäärin 100W * 3,36 = 336 Wh / vrk
Tuostaa saadaan vastaava kaavio:
Kaaviosta voidaan johtaa yksinkertaistettu kaava pienellä varmuuskertoimella:
Vuorokausikulutus (Wh) / 3 = Paneeliteho (Wp)
tai
Vuorokausikulutus (Wh) / 2 = Paneeliteho (Wp)
riittää aikaisemmasta keväästä myöhempään syksyyn.
Esimerkki:
- Jääkaapin kulutus 0,5 kWh/vrk
- TV = 0,2 kW * 3 tuntia/vrk = 0,6 kWh/vrk
- Valaistus 100W * 5 tuntia/vrk = 0,5 kWh/vrk
- Kahvinkeitin 3 * 10 min => 0,5 h * 2000 W = 1 kWh/vrk
Yhteensä: 2,6 kWh / vrk
Tarvittava paneeliteho 2,6 kWh / 2 = 1,3 kWp = 1300 Wp
Huomioitavaa on, että paneelien sijoitus ja mahdolliset varjostumat vaikuttavat oleellisesti paneeleiden tuottoon.
Yksi vähäiseltä näyttävä puu – keskipäivän auringon säteiden tiellä – voi helposti pudotaa päivätuoton alle puoleen.
Sääolosuhteet voivat aiheuttaa jopa usean viikon katkoksen sähkön tuottoon myös keskikesällä.
Toisaalta – aurinkoisina jaksoina – sähköenergiaa voi mennä hukkaan, jos akut ovat täynnä, ja tuottoa on enemmän kuin kulutusta.
Tätä vaihtelua voi tasoittaa mitoittamalla akuston riittävän suureksi, ja lisäämällä järjestelmään varavoimaksi aggregaatin, jolla auringottomista jaksoista voi selvitä ilman sähkökatkoja.
