Auringon säteilyenergia
On syytä käydä kokonaisuus perusteellisesti ja kansanomaisesti lävitse ja siksi käytän tässä osiossa hyväksi alueellista tutkimusta, joka ei tuloksiltaan olennaisesti poikkea muista vastaavista Suomessa tehdyistä tutkimuksista
Vuotuiset säteilymäärät keskiarvot vuositasolla
Helsinki 940 kWh / m²
Kuopio 870 kWh / m²
Sodankylä 780 kWh / m ²
Tästä taulukosta voimme tarkastella säteilymääriä eri vuoden aikoina ja myös vuorokauden aikana. Monella asiakkaalla tuntuu olevan tarve irtisanoa sähkösopimus ja rakentaa omavarainen sähköjärjestelmä. Tarkastellaan tilannetta marras - helmikuu säteilymäärä n 200 W/m² ja kun todellinen järjestelmän hyötysuhde on 7%, tuotto on 14 W/m². Kuinka monta neliötä tulisi olla paneelia, jolla tyydytetään päivittäinen sähköntarve kotitaloudessa kyseisellä aikajaksolla? Tiedän, että monessa 0-talohankkeessa energian tuotto-odotukset on laskettu ns. hatusta tempaamalla. Jälkiseurannssa on myös huomattu muuttuvat olosuhteet; paneelit eivät ole tuottaneet energiaa, koska ne ovat lumen ja jään peitossa joulukuusta helmikuun loppuun saakka. Myös aikajaksolla loka - helmikuu säteily tulee erittäin alhaisesta kulmasta, joka jää monesti myös huomioimatta. Myös esteet varjostavat suoraa energian saatavuutta.
Jos asiaa tarkastellaan kaamosaikaa ja samalla esim. mökin energiatarvetta, valaistus, lämmitys ja muu kulutus, tarvitaan pitempiaikaisessa käytössä korvaavaa energialähdettä.
Toinen merkittävä tekijä on ns. kesäkauden säteilymäärät; kuvasta huomaamme, että keskikesällä saavutamme noin 800 W/m² . Meille on syntynyt pienoinen harhakäsitys, että säteily olisi noin 1000 W/m². Todellisuudessa meillä saatetaan saavuttaa kyseinen arvo muutaman kerran vuodessa, mutta seuratkaamme taas aikajaksoa montako tuntia meillä todellisuudessa saadaan esimerkiksi 900 W /m². Todellisuudessa tehokas säteilymäärä jää muutamaan tuntiin vuorokaudessa. Olen yrittänyt saada selvitystä esim. Ilmatieteenlaitokselta siitä, kuinka monta tuntia meillä on 1000 W/m2 säteilyä vuodessa. Valitettavasti en ole saannut. Eräästä tiedostosta olen löytänyt, että 13.08.2006 Tampereella on mitattu noin 1100 W /m² säteilyä erittäin lyhyenä aikajaksona eli piikkinä.
Oiheinen mittaustulos kesäkuulta, jolloin hetken aikaa säteily saavuttaa liki 1000W / m² hetkellisesti, taas pienenä piikkinä - herää kysymys kuinka suuri vaikutus sillä on kokonaistuottoon. Samoin kun vertaamme taas aikajaksoa ja säteilymäärä 900 W/m² jää tämäkin tuottoaika melko lyhyeksi 1 - 2 tuntiin. Käytössäni ei ole laskennallisia arvoja säteilymääristä eri tehoalueilta aikajaksottain. Vastaavasti laskennalliset aurinkotunnit eivät anna todellista kuvaa kun haemme todellista tehokkuutta. Aurinkotuntien määrä muistaakseni perustuu mittaustekniikkaan, kun säteily ohjataan poltolasiin joka polttaa paperiin määrtyn palojäljen, josta on laskettavissa aurinkotuntien määrä. Todellisuudessa meillä on hyvin vähän käytettävissä todella tarkkaa tiedostoa jota voisimme hyödyntää teknisesti aurinkoenergian hyödyntämisessä.
Miten hyödynnämme säteilymääriä eri laskentaesimerkeissä.
Ottakaamme esimerkki Savo: verkkoon syöttävä järjestelmä:
Nimellisteholtaan 27,600 Wp toteutetaan seuraavasti: 120 kpl 230 Wp aurinkopaneelia paneelien minimi hyötysuhde 15 % tuottovaatimus järjestelmän ehdoton tuottovaatimus on 70 % nimellistehosta. Laskennallisesti etenisin seuraavasti: 230 Wp paneelin pintala 1,5m² = käytettävissä olevien paanelien pinta-ala on 180 m², siihen kohdistuava säteilymäärä 870 kWh / vuosi. Vuotuinen säteilymäärä on siis 180 m² x 870 kWh = 156,600 kWh ja kun paneelin hyötysuhde 15 % kentästä on saatavissa noin 23,490 kWh vuositasolla energiaa. Kun järjestelmä syöttää käytettävissä olevan energian verkkoon invertterin kautta tulee vähentää ns. kynnysjännite - 20 % on oletettavissa että järjestelmä tuottaa noin 18,800 kWh vuositasolla" teoriassa". Mutta mutta, tuliko kaikki olennaiset tekijät huomioitua jotka vaikuttavat lopputulokseen; paneelien sijoittelu, ympäristön lämpötila jne. Lopulliset todelliset tulokset saamme parin vuoden kuluttua ja voimme arvioda kokonaisuutta. Parasta tässä kohteessa on jälkiseuranta josta saamme paljon todellista tietoa joka auttaa suunnittelua ja kokonaisuuksien toteuttamista, tähän saakka todellisen tiedon saanti tahtoo olla kiven alla.