Aurinkopaneelitodellisuutta

Aurinkopaneeleita kaupitellaan nyt ahkerasti. Pari kuukautta sitten katselin yhtä esitelmää, jossa todettiin Suomeen syntyneen noin yksi uusi aurinkopaneeliasennusfirma joka viikko. Omakotitaloasujana itsellenikin eri aurinkopaneelikauppiaat ovat soitelleet parin viime vuoden aikana, mutta olen epäillyt sitä, että miten tehokkaasti paneeleita voi Suomen olosuhteissa hyödyntää ja siksi en ollut kovin innokas sellaisia hankkimaan. Viime syksynä tuli paneelit sitten kuitenkin hankittua ja syyskuussa piharakennuksen katolle tuli noin 32 neliömetriä paneeleita, joiden nimellistehoksi luvattiin noin 6,5 kilowattia. Muutaman kuukauden ajan on nyt tullut siis käyttökokemusta kerättyä.

Oma paneelikenttäni on kytketty invertterin välityksellä sähköverkkoon, mikä lieneekin tyypillisin ratkaisu ja yksi jonka tehokkuus herätti itsessäni epäilyksiä. Ja kokemusten perusteella vaikuttaa siltä, että ihan aiheesta. Syyskuun lopun aurinkoisina päivinä paneelit tuottivat yli 20 kilowattituntia, mikä oli mielestäni ihan kohtuullisen hyvä lukema. Paneelit näyttää olevan kytketty sarjaan, minkä johdosta ne alkavat tuottaa kunnolla vasta, kun mikään niistä ei ole varjossa. Omassa asennuspaikassani tämä on tilanne vasta noin puolen päivän maissa, toki jatkuu siitä sitten pitkälle iltaan. Hajavalossakin tuottavat jotakin, keskimäärin ehkä noin puolen kilowatin teholla. Talvea kohti mentäessä ja päivän lyhetessä tuotto tietenkin hiipui. Lumi ei ollut talvella suurikaan ongelma ja muutaman kerran tuli harjattua lumet pois paneeleiden päältä, kun ne on asennettu paikkaan, jossa se on kohtuullisen helppo toimenpide. Jo helmikuusta alkaen pienempi lumimäärä näytti sulavan ja liukuvan pois paneeleiden pinnalta aika nopeasti, kun aurinko alkoi paistaa. Samalla päivän pidentyessä tuottokin alkoi kasvaa joka päivä aina yli 30 kilowattitunnin lukemiin saakka, mutta jo maaliskuun lopulla se alkoi vakiintua eikä ole vieläkään noussut yli 37 kilowattitunnin lukemiin, vaikka päivä on pidentynyt lisää aika paljon.

Vaikuttaa siltä, että paneelien lämpeneminen rajoittaa niiden tuottoa, sillä kunnon auringonpaisteella kenttä tuottaa nyt noin 5,5 kilowattia ja suurin näkemäni lukema on ollut hieman yli 7 kilowattia hetkellisesti, kun aurinko alkoi paistaa pienen sadekuuron jälkeen. Paneelien tuottama jännite näyttää vaihtelevan yleensä noin 400 ja 500 voltin välillä, mikä olisi aika sopiva lataamaan suoraan sähköauton akkua, mutta mutta mutta … Paneelit on kytketty invertteriin, joka muuttaa 500 voltin tasajännitteen 230 voltin vaihtojännitteeksi ja lisäksi pilkkoo sen kolmeen vaiheeseen. Invertterin takaosassa on muuten melko jykevä jäähdytysrivasto, joten tuossa prosessissa syntynee ihan huomattava määrä hukkalämpöä. Autossa taas on yksivaiheinen laturi, joka muuttaa 230 voltin vaihtojännitteen noin 500 voltin tasajännitteksi ja taas syntyy hukkalämpöä. En tiedä tarkalleen miten paneelien invertteri toimii, mutta jos se jakaa paneelien tuoton tasan noihin kolmeen vaiheeseen, niin 5,5 kilowatin tuotto tarkoittaa noin 1,8 kilowattia vaihetta kohti, mikä juuri ja juuri riittänee, kun auton akkua ladataan 8 ampeerin virralla. Jos talossa on muuta kulutusta samassa vaiheessa, niin käynee siten, että paneelien tuotto ei riitäkään. Tehokkain tapa hyödyntää paneeleita on käyttää niiden tuotto paikallisesti ja vaikka ylijäämän voikin myydä verkkoon, niin siitä saatava tuotto on hyvin marginaalinen.

Auton akun lataaminen on hyvä tapa hyödyntää paneelien tuottoa ja 5,5 kilowatin teho ja yli 35 kilowattitunnin päivätuotto riittäisi omissa ajoissani noin 300 kilometrin ajoihin. Ongelma usein on se, että auto ei ole paikalla silloin, kun aurinko parhaiten paistaa. Paneeleiden tuoton voisi ohjata toiseen akkuun, josta voisi sitten ladata auton akun, mutta tällöin tarvitaan kaksi latausprosessia ja kun jokainen prosessi kuluttaa akun käyttöikää, niin parempi ratkaisu olisi pikavaihdettava akku , joka ehkä vielä joskus toteutuukin. Uudisrakennuksissa aurinkoenergian hyödyntäminen on mielestäni järkevää täällä Suomessakin, mutta parempaan kokonaistehokkuuteen päästäisiin hyödyntämällä siinä tasajännitettä vaihtojännitteen sijaan.

Vaihtojännitettä alettiin käyttää, kun vesivoimaa alettiin ottaa hyötykäyttöön. Pyörivät generaattorit tuottavat luontaisesti suunnaltaan vaihtuvaa jännitettä, joka myös mahdollistaa muuntajien käytön jännitteen nostamiseen ja alentamiseen tarpeen mukaan. Pitkät johtimet vaativat toimiakseen mahdollisimman korkean jännitteen ja vesivoiman tapauksessa voimalaitos sijaitsi yleensä kaukana käyttökohteista, joten vaihtovirta ja korkea jännite olivat sopiva ratkaisu. Lisäksi Nikola Teslan patentoima oikosulkumoottori pystyi hyödyntämään suoraan vaihtojännitettä ja voitiin kytkeä suoraan verkkoon pyörittämään teollisuuslaitosten koneita. Kotitalouksissakin hehkulamppu toimi myös suoraan vaihtovirralla, vaikka sen patentoija Edison käyttikin aikanaan omassa järjestelmässään tasajännitettä. Nykyään led-valaisimet ovat kuitenkin pitkälti syrjäyttäneet hehkulamput ja ledithän toimivat tasajännitteellä. Ne vaativat siis tasasuuntaajan ja yleensä myös verkkojännitettä alemman jännitteen. Tietokoneet ja monet muutkin kodin laitteet toimivat tasajännitteellä. Sähköverkkoratkaisut perustuvat edelleen pitkälti niihin valintoihin, joita tehtiin 1800-luvun lopulla, mutta muun muassa elektroniikan kehittyminen mahdollistaa nykyään esimerkiksi tasajännitteen tehokkaan nostamisen ja laskemisen, joka ei aiemmin ollut mahdollista. Tasajännitettä voidaan tuottaa esimerkiksi aurinkokennojen avulla, johon nykyään on monenlaisia ratkaisuja kuten erilliset aurinkopaneelit, kattopintaan integroidut aurinkopaneelit ja onpa jopa ikkunoihinkin integroituja aurinkokennoja. Kun on käytettävissä paikallisia tasajännitettä tuottavia keinoja, jota voidaan hyödyntää suoraan valaistuksessa ja muiden laitteiden käytössä, niin miksi mukaan pitäisi sotkea vaihtojännite?

Aurinkoenergian hyödyntäminen on Suomenkin olosuhteissa järkevää, mutta samalla on syytä muistaa se, että mikään kokonaisratkaisu se ei Suomessa ole. Esimerkiksi omakotitalojen käyttöveden lämmitys hoituisi suuren osan vuodesta aurinkokeräimien avulla ja sähköautojen lataus ja monien kodin laitteiden käyttö aurinkopaneelien tuottaman tasajännitteen avulla. Aurinkopaneelien määrän valinta on Suomessa haastavaa, sillä kesällä syntyy helposti hetkellistä ylituotantoa ja toisaalta paneeleiden määrää lisäämällä niiden tuotto riittää kattamaan tarvetta paremmin myös syksyllä ja kevättalvella. Talviajaksi tarvitaan joku muu ratkaisu, joka voisi paremman puutteessa olla esimerkiksi kotimaisella hakkeella toimiva puukaasuaggregaatti, joka tuottaa enimmäkseen lämpöä, mutta juuri lämpöähän talvella tarvitaan. Maalämpö ja puun poltto takassa tai uunissa on myös hyvä ratkaisu. Sähkön varastointi tarvitaan jonkinlainen akku ja paras ratkaisuhan olisi olla standardoituja akkuja, joita voitaisiin käyttää suoraan esimerkiksi autossa. Facebookin keksijäryhmässä peräänkuulutettiin jokin aika sitten keksijöitä laatimaan ratkaisuja juuri näihin ongelmiin, mutta toimivan kokonaisuuden muodostamiseksi tarvittaisiin standardeja ja säädöksiä, joihin yksittäiset keksijät eivät pysty vaikuttamaan. Nyt esimerkiksi aurinkopaneelikauppiaat ovat kiinnostuneita lähinnä vain siitä, että saavat myytyä mahdollisimman paljon paneeleita, vaikka niiden käyttö ei olisikaan asiakkaan ja kokonaisuuden kannalta niin tehokasta kuin se voisi olla.