Aurinkopaneeleiden valmistajat muuttivat koronataudin aikana valmistustekniikkaansa, ja vaikutus paneeleiden tehoon on huima
Koronaepidemia sulki aasialaisia aurinkokennotehtaita muutamiksi kuukausiksi. Valmistajat käyttivät tauon muuttaakseen valmistustekniikkaansa, ja nyt markkinoille tulleet paneelit ovat entistä tehokkaampia.
Tilaajille
TEKSTI LAURI LEHTINEN
Tämä artikkeli on maksumuurin takaista aineistoamme.
Vuoden 2020 jälkipuoliskolla aurinkopaneelien tehot nousivat selvästi ylöspäin. Syynä ei ollut materiaalien kehittyminen vaan kytkentätekniikkaan liittyvä oivallus. Nyt on siis nopeasti yleistynyt puolikennojen käyttö, jolloin kennojen sisäistä vastusta on pystytty leikkaamaan ja vastaavasti samasta materiaalista saatiin enemmän tehoa ulos.
”Nyt vakiokokoisesta, 1750-milliä pitkästä paneelista ilmoitetaan saatavan 400 watin teho. Suuremmilla ja kaksipuolisilla kennoilla ilmoitettu teho on tätäkin suurempi”, kertoo PlayGreen Oy:n toimitusjohtaja Jouni Penttinen.
Sisäinen vastus myös lämmittää kennoa, ja sähköntuoton hyötysuhde heikkenee lämpötilan kohotessa. Myös siksi puolikennoista kokoonpantu paneeli on tehokkaampi.
Suuressa asennuskohteessa paneelien ja muiden tarvittavien komponenttien laatu korostuu. Aurinkosähkön erikoispiirre on, että investoinnin käyttöikä on poikkeuksellisen pitkä, ja nyt asennettavat laitteet voivat hyvin ylläpidettynä tuottaa sähköä vielä 2060-luvulla. Näin pitkällä aikavälillä talteen saatavan energian määrä kuittaa helposti parempien komponenttien kalliimman hinnan.
Penttinen kertoo, että kohonnut teho laskee yleensä järjestelmän hintaa. Pientalokohteissa järkevä laitekokonaisuuden koko määräytyy lähinnä oman kulutuksen mukaan. Kun sama teho saavutetaan vähemmillä paneeleilla, säästöä syntyy asennustyöstä ja kiinnitysmateriaaleista.
Puolikennon etu on myös sen pienempi koko ja edelleen lujempi rakenne. Kun yksittäisen kennon mitat pienevät suunnilleen A5-lehtiöstä luottokortin kokoon, myös kuorman alla tapahtuvat taipumat ovat pienemmät. Tämä puolestaan vähentää vaaraa mikrohalkeamista, jotka tärvelevät kennon sähköntuottokykyä.
Kaksipuolinen kenno on kaksiteräinen miekka
Suurissa aurinkosähköjärjestelmissä pyritään suuriin tehoihin, sillä esimerkiksi liiketilojen katoille asennettavien voimaloiden koko tuotto voidaan käyttää kiinteistön erilaisiin tarpeisiin. Suuriin nimellistehoihin päästään esimerkiksi käyttämällä kaksipuoleisia aurinkopaneeleita.
Kaksipuolisessa kennossa takapinta on lasia, jolloin siihen osuva hajasäteily tuottaa myös sähköä. Esimerkiksi maatiloilla on investoitu suurehkoihin aurinkovoimaloihin, jotka on usein asennettu katon sijasta maan pinnalle. Tällöin myös niiden takapuolet saavat osansa taivaalta tulevan valon hajasäteilystä.
Penttinen huomauttaa kuitenkin, että joissakin tapauksissa nimellistehoa ei ole mahdollista saavuttaa. Jos suuren kauppakeskuksen katolle asennetaan kaksipuoleiset paneelit, saattaa olla, ettei haluttua ja laskelmissa huomioon otettua hajasäteilyä tule, kun katon musta bitumikate imee kaiken siihen osuvan valon.
Yksi- vai monikide?
Aurinkosähkössä on pitkään puhuttanut ero yksi- ja monikidekennojen paremmuudesta. Yksikiteinen piimateriaali valmistetaan samoin kuin puolijohteet sirutekniikassa: piimateriaali sulatetaan, ja sulan päähän istutetaan yksikiteinen piipala. Kun piitanko sitten jäähtyy, se kiteytyy tämän siemenkiteen jatkoksi kokonaan yksikiteisenä rakenteena.
Yksikiteisen piin valmistus nostaa sen hintaa, mutta toisaalta myös hyötysuhde paranee. Monikiteinen puolestaan kykenee hyödyntämään paremmin hajasäteilyä.
Konesaumattu peltikatto on erityisen hyvä asennusalusta. Samalla paneelit muodostavat sen päälle ikään kuin uuden vesikatteen, joten esimerkiksi huoltomaalauksien tarve muuttuu vähäiseksi.
Salossa toimiva Solar Finlandin tytäryhtiön Salo Techin tavoitteena on luoda standardit aurinkoenergia-alan moduuleiden tehokkuudelle ja kestävyydelle. Yhtiön oman testikentän uudet tulokset osoittavat, että monopaneelien tuottavuus on parempi kuin polypaneelien.
Mittaustulos vahvistaa sikäli aikaisempia tietoja, että yksikiteisellä kennolla saavutetaan parempi teho, mutta prosentuaalisesti ero on hyvin pieni. Solar Finland on parantanut tuotettaan muiden muassa uuden teknologian paneelilasilla, joka ohjaa valon säteitä tarkemmin kennoihin, jolloin paneelit tuottavat hyvin myös vaihtelevissa sääolosuhteissa.
Virtuaaliakku vaatii laskutikkua
Kuluttajille on jo muutaman vuoden ajan tarjottu mahdollisuutta hankkia kotiakku, jonne ladataan oman voimalan hellepäivinä kehittämä ylituotanto. Vaikka akuston kapasiteetti vaikuttaa suurelta verrattuna esimerkiksi auton akkuun, kiinteistön sähkönkulutuksessa se ei kykene suuriin saavutuksiin. Jotta kotiakusta olisi rahallista hyötyä, sitä pitäisi vähintäänkin voida käyttää hyödyksi talvella, jolloin pörssisähkön hinnoissa voi olla suuriakin heilahteluja. Tämä vaatisi kuitenkin kehittynyttä automaatiota ja taajuusmarkkinoita käyttävää sähkösopimusta.
Paneelien kehitys on ollut nopeata, ja markkinoille on tullut muiden muassa erilaisilla sähköisillä kytkennöillä toteutettuja tuotteita. Hyvin merkityksellinen asia on kuitenkin sekä paneelien että muiden komponenttien laatu – se korostuu, kun kokonaisuuden käyttöiäksi kaavaillaan 25–40 vuotta. Kuvassa suomalaisen Valoen Zircon ultra-kevyt IBC-taustajohdin paneeli.
Virtuaaliakku on ostettava palvelu, joka tarjoaa sähköverkossa olevan kuvitteellisen varastokapasiteetin pientuottajan käyttöön. Katolle asennetut paneelit tuottavat ajoittain enemmän sähköä kuin kotitalous ehtii käyttää. Tällöin ylijäämän voi myydä verkkoon niin sanottuun virtuaaliakkuun. Asiakas voi saada tämän energian takaisin samaan hintaan kuin sen on myynyt, tai alennusta myöhemmin takaisin ostetusta sähköstä.
Virtuaaliakku on kuvitteellinen, verkossa oleva tallennuskapasiteetti – valtakunnanverkkoon sähköä mahtuu. Tästä kapasiteetista asiakas maksaa sopimuksen mukaan yleensä kiinteän hinnan.
Tällä kohdalla aurinkosähkön tuottajan on oltava tarkkana, sillä kiinteä kuukausimaksu syö helposti saavutetun edun korkoineen. On toki lämmittävää, jos ”omaa” sähköä voi ostaa talvella takaisin tuotantohintaan, mutta sähkö on kaiken kaikkiaan halpaa. Jo viiden euron kuukausimaksu merkitsee vuodessa 60 euron kulua, jota on vaikea kuroa umpeen, vaikka oma järjestelmä olisi reilusti ylimitoitettu. Virtuaaliakun kuukausimaksu yleensä kohoaa varastointikapasiteetin kasvaessa.
Sähkömittarit uudistuvat eri tahtiin
Sähkön pientuottajalle edullisimpia vaihtoehtoja on sähkölaskun niin sanottu vaihenetotus. Jos kiinteistö on kytketty kaksi- tai kolmivaiheiseen vaihtoverkkoon, kulutus eri vaiheissa voi olla hyvinkin erilaista.
Voimme yksinkertaistaen ajatella, että rintamamiestalon kolmesta kerroksesta kukin on kytketty omaan vaiheeseensa. Kellarin pesukone ja kuivausrumpu käyvät eri aikaan kuin asuinkerroksen liesi ja jääkaappi, ja ullakon ilmalämpöpumppu jäähdyttää ylintä kerrosta omaan tahtiinsa.
Katolle sijoitettu aurinkovoimala puolestaan tuottaa jokaiseen kolmesta vaiheesta suunnilleen yhtä paljon energiaa. Kun pesukone ei käy, sen vaihe tuottaa ylijäämäsähköä samaan aikaan, kun pullanpaistoon tarvittavaa sähköä ostetaan toisesta vaiheesta.
Vaihenetotuksessa sähköyhtiö suostuu ”siirtämään” laskennallisesti sähköä talon sisällä eri vaiheiden kesken. Silloin kulutusta tarkastellaan yhtenä, koko talon käsittävänä nettokulutuksena.
Useat sähkön myyntiyhtiöt ovat tarjonneet vaihenetotusta jo muutaman vuoden ajan. Ongelmana on ollut sähköverkkoyhtiöiden valmius netottamisen mittaamiseen, sillä kaikki sähkömittarit eivät ole tähän kyenneet. Siksi aurinkosähköä harkittaessa kannattaa olla yhteydessä omaan verkkoyhtiöön, jotta kaikki liittymiseen liittyvät detaljit ovat kunnossa ennen asentamisen alkamista.
Kotimaisen Valoen toimittama aurinkopaneeliseinä tuottaa sähköä myös talvella kun tavalliset paneelit ovat lumen alla. Eteläseinän vuosittainen tuotto on noin 80 prosenttia kattovoimalan tuotosta, mutta ajoittuu tasaisesti lähes koko vuodelle. Aurinkopaneeleilla voi myös korvata perinteisiä julkisivumateriaaleja.
Kilpailutus on taitolaji
Nyrkkisääntö on, että aurinkosähköhanke kannattaa aina kilpailuttaa. Oven taakse ilmestynyt myyjä osaa tehdä edulliselta kuulostavan tarjouksen, koska ”asentajamme sattuvat olemaan juuri näillä seuduilla”. Tarjous kannattaa kuitenkin pyytää useammalta alan yritykseltä ja vertailla paperilla annettujen tarjousten numeroarvoja toisiinsa.
Penttinen kertoo, että numeroarvojen lisäksi tarjoukseen liittyy myös suuri määrä yksityiskohtia, joita ostajan on vaikeata arvioida. Puhdas hintakilpailu johtaa siihen, että valituksi tulee halvin ratkaisu. Kun viimeisiä euroja tingitään, säästäminen kohdistuu usein passiivisiin komponentteihin, kuten sähköliittimiin ja kattokiinnikkeisiin.
Aurinkosähkön markkinat vaikuttavat kuumentuneen, jolloin alalle on tullut paljon uusia yrittäjiä. Sähköteknistä osaamista tärkeämmäksi on noussut katto-osaaminen, eli tehokas asennustyö ja taloteknisten yksityiskohtien hallitseminen. Vesikatteeseen tai läpivientiin syntynyt vuoto voi tulla seurausilmiöineen hyvin kalliiksi.
Tulipalovaaraa liioiteltu?
Ajoittain puheeksi nousee aurinkosähköön liittyvä henkilö- ja paloturvallisuus. Katolta invertterille saakka energia kulkee tasasähkönä, joten hengenvaarallisen sähköiskun vaaraa ei juuri ole.
Omakotiluokan aurinkokennosto antaa kauniina päivänä useiden satojen volttien jännitteen ja kymmenen ampeerin luokkaa olevan virran. Näillä eväillä syntyy kunnon valokaari, joten ainekset tulipalon syttymisellekin ovat olemassa.
Kuvassa Raaseporin aurinkopaneelikenttä. Teholtaan yhden MW:n laitoksessa on 2722 paneelia, joista 676 on vuokrattavissa,
Suomessa on syttynyt muutama aurinkosähköön liittyvä palo, mutta pelastuslaitosten kirjauksista ei ole voinut vetää kovin tarkkoja tietoja syttymissyistä. Sama ongelma liittyy ulkomaisiin tapauksiin, tilastotiedot ovat liian epätarkkoja. Yleisesti ottaen paloja on ollut suhteellisen vähän.
Motiva on koonnut aurinkosähkön turvallisuuteen liittyen ohjeet. Niissä huomioidaan esimerkiksi se, mitä järjestelmän urakoineelta yritykseltä pitää saada laitteiston mukana. Näihin kuuluvat muiden muassa taloon tulevat merkinnät sekä itselle jäävä dokumentointi ja pelastuslaitokselle toimitettava selostus järjestelmästä.