Paneelin tuotto

Paneelin tuottama energiamäärä

Tarkastelun lähtökohdaksi voimme valita taulukosta Jyväskylän päivittäiset säteilysummat 30° kulmaan kallistetulle tasolle. Säteilysummat on ilmoitettu Wh/m²/vrk. Käytännössä voit verrata päivittäistä tuottoa, noin 120 Wp =1m ²  ja 12% hyöytysuhde.

Auringon säteily W / m² vuorokausi, taso 30° kulmassa, Jyväskylä 

tammi 300 heinä 5400
helmi 1500 elo 4500
maalis 3000 syys 2800
huhti 4300 loka 1500
touko 5500 marras 300
kesä 6100 joulu 200

 

 

 

                                                                                                     

 

 

Säteilymäärien muuttaminen sähköenergiaksi

Mitä matkalla tapahtuu, kun auringon säteilyenergia muutetaan sähköenergiaksi? Käytettävissä olevat mittaustulokset perustuvat seuraaviin lähtöarvoihin:

  • Taso, johon auringon säteily kohdistuu on pinta-alaltaan 1m².
  • Taso on suunnattu suoraan etelään ja on esteetön varjostumilta

Paneelin tuottama sähköenergia

Osuus säteilyenergiasta, joka voidaan muuttaa sähköenergiaksi. Käytetään pinta-alaa laskentapohjana, se on yksi tapa energian määrittelyyn. Meillä hyvin usein tuntuu menevän sekaisin energian säteilymäärät paneelin tuottama teho.

Ensimmäinen  nyrkkisääntö

Ennen: Kun 100 Wp paneelin pinta-ala on 1m² ja hyötysuhde 10%, niin sen vuosituotto on noin  = 100 kWh

Nyt: Kun 180 Wp paneelin pinta-ala on 1m² ja hyötysuhde 18%, niin sen vuosituotto on noin  = 180 kWh

Kahdessakymmenessä vuodessa on tapahtunut kehitystä hyötysuhteen osalta. Tämä tarkoittaa, että saamme pienemmältä pinta-alalta enemmän energiaa hyötykäyttöön.

Toinen nyrkkisääntö: Nimellistehon mukaan

Nimellisteholtaan 100 Wp aurinkopaneeli tuottaa vuodessa noin 100 kWh.

Nimellisteholtaan 180 Wp aurinkopaneeli tuottaa vuodessa noin 180 kWh

Nimellistehon mukaiset muutokset poikkeavat kennon rakenteesta. Mökkikäytössä sillä ei ole olennaista vaikutusta kokonaistuottoon. Tällöin tulee tietää kennon ominaisuudet erittäin tarkkaan, ei riitä, että on "valoherkkä" vaan merkittävää on aallon pituus.

Aurinkopaneelin nimellisteho Wp

Paneelin nimellisteho määritellään seuraavasti:  Standardi  STC;  säteily 1000 W/m², lämpötila +25°C, ilmamassa 1.5 AM.

Edellä mainitun STC standardin mukaan on laskettu energian tuottoarvoja, johdotuksia, komponettien kestoa jne. mutta nyt ollaan siirtymässä lähemmäksi todellisuutta. Säteilyarvona käytetäänkin hyvin paljon 800 W/m², herää kysymys miksi.  Kun auringon säteilyvakio on 1368 W/m²,  niin voidaan todeta, että maan pinnalle saadaan vain erittäin hyvissä olosuhteissa säteilymääräksi 800 - 1000 W/m², johtuen juuri olosuhteista ja niiden muutoksista.

Paneelin hyötysuhde

Tarkempaa laskentaa ja suunnittelua varten voimme käyttää paneelin hyötysuhdetta laskenta - arvona eri säteilymäärillä ja aikajaksoilla. Voit tarkistaa paneelin hyötysuhteen viereisen kaavan perusteella noin arvona. Lähhtökohtana on taas säteilymäärä 1000 W / m² . Otetaan esimerkki  130 Wp paneeli paneelin pinta-ala 0,83m² x säteily 1000 W/m² = 830 W. Nimellisteho 130 Wp jaetaan paneelin kohdistuvalla säteilymäärällä 830 W=0,16 x 100%=16%. Tästä voisimme jatkaa edelleen kuinka paljon saamme enrgiaa heinäkuussa kun vuorokauden säteily on 6100 W /m²  ja panelipinta-ala (kaksi 130 Wp paneelia rannassa ja sarjakytkentä 24 V)  1,66 m² x  6100 x  = 10,126 W paneeleihin kohdistuva säteilyteho, josta saamme hyödynnettyä 16% =1.620 W, joka on paneelin vuorokauden tuotto.On muistettava, että tämä on paneelin tuottama teho +25°C lämpötilassa. Katsotaan mitä muita vaikutteita matkalla tulee.

Lämpötilakerroin

Toinen erittäin mielenkiintoinen tekijä on paneeliin kennon rakenteellinen ominaisuus, kuinka se käyttäytyy eri lämpötiloissa. Meidän olosuhteissa sillä on erittäin suuri merkitys, koska meidän olosuhteet vaihtelevat vuositasolla melko laajalla lämpötila-alueella.

Tässä esimerkkinä erään valmistajan nimellisteholtaan 175 Wp monikideaurinkopaneelin teknisiä tietoja. (selkeä ja hyvä kuva)                        

.

 

Nyt olemme siirtyneet paneelin toiselle puolelle, josta siirretään energiaa lataussäätimelle ja voimme asiaa tarkastella tällä osa-alueella.

Paneelin pintalämpötila      

              - 25°C                                      + 25°C                                     + 75ºC 

                     

  

   Pmax             198  Wp                                   175 Wp                                    143 Wp                                                                                                                                                                                      

   Voc               41,3 V                                       35,0 V                                       28,7 V

   Isc                  4,8 A                                         5,0 A                                        5,2 A

Nyt näemme todellisuuden kuinka suuri osa säteilyenergiasta on muutettu sähköiseen muotoon ja on johdettavissa lataussäätimelle, ei vielä käyttökohteeseen.

Toivon mukaan tämä tieto helpottaa tarkastelemaan mihin paneeli todella kannattaa asentaa. Tähän asti lähtökohtana on ollut poikeuksetta mökkialueen toiseksi kuumin paikka saunan jälkeen - mökin katto tai seinä. Lämpötilakerroin vaikuttaa samansuuruisena, olkoon paneli rakenteeltaan yksikide, monikide tai ohutkalvo. ( TCVoc  - 0,33 )

Kokonaisuus hallinnassa

Sunteknolla asia on tiedostettu jo 25 vuotta ja tunnettu tekniikka ollut käytettävissä. Useimmalla mökillä rantaviiva sijaitsee n. 30m etäisyydellä, sijoitetaan paneelit sinne. Hyödynnetään paneelin tuuletus ilmanvirtauksella ja otetaan lisäenergiaa veden heijastuksesta n.10%.  Aurinkoenergia on haasteellinen yhteistyökumppan,i sen kanssa tulee tutuksi vain eri mahdollisuuksien ja vaihtoehtojen kautta, unohdetaan vanhat oppikirjat ja oppaat.

Hyödynnetään oikein käytettävissä olevaa tekniikkaa ja tietoa

Jo aiemmin kävi ilmi että hyvin harvoin saavutamme 1000 W säteilymääriä, jossa paneelit testataan, vaan paras tuotto saavutetaan kevättalvella. Toistaiseksi harvalla mökillä käyttö kohdistuu talvikaudelle, vaan kesälle ja tällöin mitoitusperusteet voidaan laskea 800 W säteilytason mukaan. Jos satut viemään paneelin kauemmaksi käyttökohteesta, voidaan asennusjohtimen poikkipina-ala laskea seuravasti: Matka x paneelin tehollinen virta A x 0,017. Esim. jos matka on 30 metriä, niin tässä tapauksessa kaapelin poikkipinta-ala on 30 x 4,0 A x 0,017 = 2,04 mm².  Ei kai tämä yllättänyt, mutta totta tämä on. Huomaa, että olemme valinneet kohteeseen sopivan paneelin. Paneeli, jonka tehollinen jännite on poikkeava, => tekniikka ja tieto käyttöön. Miksi käytäisimme perinteistä 12 V paneelia, kun tarjolla on joka kohteeseen sopiva paneeli. Miksi edelleen kielletään aurinkopaneelia asentamasta kauemmaksi käyttökohteesta - siihen on vain yksi syy, tietotaito ei ehkä riitä käytännön hallintaan.

Lataussäädin

Mitä hyvältä lataussäätimeltä vaaditaan? Aiemmin lataussäätimellä oli kaksi merkittävää tehtävää, estää akun ylilatautuminen ja akun "syväpurkautuminen". Samat tehtävät on edelleen sisällytetty nykyisiin lataussäätimiin, mutta siellä on paljon muutakin huomion arvoista. Säätimet on ohjelmoitu lataamaan akkuja oikealla tekniikalla, oli sitten kyseessä avonainen tai suljettu lyijyakku, tai geeliakku. Kaikille näille  on valittavissa oma latausohjelma 

Tekniikka muuttuu

Tänään vielä järjestelmät luokitellaan paneelien ja akkujärjestelmän mukaan 12 tai 24 V järjestelmiksi. Nykyisen tekniikan ansiosta siirrytään järjestelmät luokittelemaan akkujärjestelmän mukaan. Säätimellä on vain tietyt raja-arvo,t joiden sisällä paneelien teho, jännite ja virta-arvot tulee olla. Lisäksi säädin sisältää buusterin, joka voi muuntaa siirrettävää energiaa tehollisesti optimaaliseksi akkuun nähden. On syytä palata takaisn edellä esitettyyn paneelin tehokäyrään, josta käy selville, että kun säteilymäärä laskee, niin suurin pudotus tapahtuu virta-arvoissa eli amppeerit tippuva,t kun vastaavasti jännitetaso pysyy melko vakaana. Nyt säädin voi akun eri latausvaiheessa muutella kyseisiä arvoja lataustarpeen mukaan. Oikein suunnitellussa järjestelmässä voidaan saada buusteritekniikalla nopeutettua akun latausta silloin, kun energiaa on tarjolla ja akku alavireinen. Puhutaan että MPPT- tekniikka lisää energian määrää, ei lisää, vaan käytetään se 15 -30% aiempaa tehokkaamin latausvaiheessa. Todellisuudessa on muistettava  "Ohmin laki", varsinainen energiamäärä ei kasva, vaan se voidaan hyödyntää tehokkaammin määrätyissä olosuhteissa, määrätyissä aikajaksoissa ja toimintamuodoissa.

Tekniikka käytössä 

Edellä esitetyssä tapauksessa oli käytössä paneeli, jonka tehollinen jännite on korkea ja vastaavasti tehollinen virta alhainen. SunSaver MPPT-säätimellä muutetaan tilanne päinvastaiseksi. Näin yksinkertaista tämä on, hyödynnetään uusinta  tekniikkaa oikein ja oikessa paikassa.

Akuston lataaminen 

Aurinkosähköjärjestelmissä pääsääntöisesti käytetään lyijyakkua, ne poikkevat rakenteeltaan verrattuna avonaisiin tai suljettuhin AGM ja geeliakkuihin. Kun lataussäätimet pitävät sisällään kyseiset latausohjelma,t tulee akkujen elinkaari kasvamaan huomattavasti. On kuitenkin huomioitava, että jotkut erikoisakut saattavat poiketa annetuista arvoista, mikä tulee huomioida asennusvaiheessa. Useimmissa suljetuissa  ja geeliakuissa on ilmoitettu lataustasot sekä kuormitettavuus.

Valinnan vaikeus

Nykyinen tekniikka mahdollistaa rakentaa energiatehokas ja toimiva aurinkosähköjärjestelmä, mutta monestiko järjestelmän kokonaisuus on hallinnassa. Tällä hetkellä markkinoita ohjaa yksi merkittävä tekijä, halvin hinta sekä virheellinen tai puutteellinen informaatio tuotteista. Aurinkoenergia on edelleen haasteellinen yhteistyökumppani. Siksi tarvitaan paljon innovaatioita ja käytännön kokemusta.

Paras huijaus tekniikan saralta.

Kun ostat 75 Wp paneelin ja sihhen MPPT 10 A  säätimen niin sinulla on käytössäsi noin 100 Wp tehoinen paneeli.

 

 

  

 

                                                                              

 

 

                                                            

.