Miten aurinkopaneeli toimii käytännössä?

Aurinkopaneelit muuntavat auringon säteilyenergian sähköksi käyttämällä valosähköistä ilmiötä. Kun auringonvalo osuu paneelin pintaan, piikennoissa olevat elektronit alkavat liikkua, mikä synnyttää tasavirtaa. Tämä tasavirta muunnetaan invertterin avulla vaihtosähköksi, jota voidaan käyttää kodissa tai syöttää sähköverkkoon. Aurinkopaneelit toimivat myös pilvisellä säällä, vaikkakin pienemmällä teholla, ja ne ovat pitkäikäisiä energiantuotantoratkaisuja, jotka vaativat vain vähän huoltoa.

Miten aurinkopaneeli toimii käytännössä?

Aurinkopaneelien toiminta perustuu valosähköiseen ilmiöön, jossa auringon säteilyenergia muuntuu suoraan sähköenergiaksi. Kun auringonvalo osuu paneelin pinnalla oleviin aurinkokennoihin, fotonit eli valohiukkaset vapauttavat elektroneja piiatomeilta. Tämä elektronien liike synnyttää sähkövirtaa.

Aurinkokennot on valmistettu tyypillisesti piistä ja ne koostuvat kahdesta eri tavalla käsitellystä kerroksesta. Näiden kerrosten välille muodostuu sähkökenttä, jonka ansiosta elektronit kulkevat tiettyyn suuntaan. Kun aurinkokenno altistuu auringonvalolle, syntyy sähköketju: fotonit irrottavat elektroneja, jotka siirtyvät kennon toiselle puolelle muodostaen sähköisen epätasapainon, mikä puolestaan tuottaa tasavirtaa.

Aurinkopaneelin tuottama tasavirta (DC) ei sellaisenaan sovellu kotitalouksien sähkölaitteisiin, jotka käyttävät vaihtovirtaa (AC). Siksi järjestelmään kuuluu invertteri, joka muuntaa tasavirran vaihtosähköksi. Vasta tämän muunnoksen jälkeen aurinkopaneelien tuottama energia on käyttökelpoista tavanomaisiin kotitalouksien sähkölaitteisiin.

Mitä komponentteja aurinkopaneelijärjestelmään kuuluu?

Toimiva aurinkopaneelijärjestelmä koostuu useista keskeisistä komponenteista. Itse aurinkopaneelit ovat järjestelmän ydin, joka kerää auringon energian. Markkinoilla on erilaisia paneelityyppejä, kuten monikide- ja yksikidepaneelit, jotka eroavat hyötysuhteeltaan ja ulkonäöltään.

Järjestelmän toinen kriittinen osa on invertteri eli vaihtosuuntaaja, joka muuntaa paneelien tuottaman tasavirran kodin sähkölaitteissa käytettäväksi vaihtovirraksi. Invertterin laatu vaikuttaa merkittävästi koko järjestelmän tehokkuuteen.

Aurinkopaneelit kiinnitetään katolle tai maahan erityisillä kiinnitysjärjestelmillä, jotka on suunniteltu kestämään Suomen vaihtelevat sääolosuhteet, kuten lumikuorman ja tuulen. Kaapelointi yhdistää paneelit invertteriin ja siitä edelleen sähkökeskukseen.

Nykyaikainen aurinkosähköjärjestelmä sisältää myös mittauslaitteistoa, joka seuraa tuotetun sähkön määrää ja järjestelmän toimintaa. Monet järjestelmät voidaan yhdistää mobiilisovelluksiin, jotka mahdollistavat tuotannon seurannan reaaliajassa.

Lisäksi joihinkin järjestelmiin kuuluu akusto, joka mahdollistaa ylimääräisen energian varastoinnin myöhempää käyttöä varten. Tämä on erityisen hyödyllistä kesäaikaan, kun tuotanto on suurinta, mutta sähköä voidaan tarvita myös ilta- ja yöaikaan.

Kuinka paljon sähköä aurinkopaneeli tuottaa Suomen olosuhteissa?

Suomessa aurinkopaneelien tuottama energiamäärä vaihtelee merkittävästi vuodenaikojen mukaan. Kesäkuukausina, kun auringonvaloa on runsaasti saatavilla, tuotanto on huipussaan. Talvella lyhyemmät päivät ja lumen mahdollinen kertyminen paneelien päälle vähentävät tuotantoa.

Tyypillinen 1 kW:n aurinkopaneelijärjestelmä Etelä-Suomessa tuottaa yleensä noin 800–1000 kWh sähköä vuodessa. Pohjois-Suomessa tuotanto on hieman vähäisempää, mutta vastoin yleistä harhaluuloa, pohjoinen sijainti ei merkittävästi heikennä tuottoa – pitkät kesäpäivät kompensoivat talven pimeyttä.

Tavallinen omakotitalon katolle asennettava 5–10 kW:n järjestelmä voi tuottaa 4000–9000 kWh vuodessa, mikä vastaa merkittävää osaa keskikokoisen perheen vuotuisesta sähkönkulutuksesta. On huomattava, että paneelien suuntaus, kallistuskulma ja varjostukset vaikuttavat oleellisesti tuottoon.

Miten aurinkopaneelien asennus tapahtuu?

Aurinkopaneelien asennusprosessi alkaa sopivan sijainnin valinnalla. Ideaalisesti paneelit tulisi suunnata etelään noin 40–45 asteen kulmassa maksimaalisen aurinkoenergian keräämiseksi Suomen olosuhteissa. Asennuksessa tulee huomioida myös mahdolliset varjostukset puista tai rakennuksista.

Ennen asennusta on selvitettävä tarvittavat luvat. Useimmissa kunnissa aurinkopaneelien asentamiseen tarvitaan toimenpidelupa tai vähintään toimenpideilmoitus. Lisäksi verkkoyhtiölle on tehtävä ilmoitus verkkoon kytketystä järjestelmästä.

Asennustyön voi jakaa karkeasti kolmeen vaiheeseen: kiinnitysjärjestelmän asennus, paneelien kiinnitys telineisiin ja sähköinen kytkentä. Vaikka kiinnitysjärjestelmän asennus on mahdollista tehdä itse, sähkötyöt vaativat aina pätevän sähköasentajan.

Tyypillisen omakotitalon järjestelmän asennus kestää yleensä 1–2 päivää ammattilaisten tekemänä. Asennuksen yleisimpiä haasteita ovat katonmuodon ja -materiaalin huomioiminen kiinnitysjärjestelmää valittaessa sekä kaapeloinnin suunnitteleminen siten, että se on sekä turvallinen että esteettisesti hyväksyttävä.

Voiko aurinkopaneeleilla tuotettua energiaa varastoida?

Kyllä, aurinkopaneeleilla tuotettua energiaa voidaan varastoida käyttämällä erilaisia akkuteknologioita. Yleisin varastointimenetelmä on litiumioniakut, jotka tarjoavat hyvän energiatiheyden ja pitkän käyttöiän. Akustojen kapasiteetti valitaan kotitalouden energiantarpeen mukaan, tyypillisesti 5–15 kWh on sopiva määrä omakotitalolle.

Energian varastointi on erityisen hyödyllistä, kun tuotanto ja kulutus eivät kohtaa ajallisesti – päivällä tuotettu energia voidaan käyttää illalla tai yöllä. Tämä lisää omavaraisuusastetta ja vähentää riippuvuutta sähköverkosta.

Vaihtoehtona varastoinnille on ylimääräisen energian syöttäminen sähköverkkoon, jolloin sähköyhtiö hyvittää tuotetun sähkön hinnan sähkölaskussa. Tämä on usein kustannustehokkaampaa kuin suurten akustojen hankinta, mutta ei tarjoa samanlaista energiaomavaraisuutta.

Tulevaisuudessa varastointiteknologiat kehittyvät jatkuvasti: akkujen hinta laskee ja tehokkuus paranee, mikä tekee energian varastoinnista yhä houkuttelevampaa. Myös uusia varastointimenetelmiä kuten vedyn tuotantoa tutkitaan aktiivisesti.

Aurinkopaneelien hyödyntäminen tehokkaasti – käytännön vinkit

Aurinkopaneelijärjestelmän tehokkuuden maksimoimiseksi on järkevää ajoittaa sähkönkulutusta päiväsaikaan, jolloin paneelit tuottavat eniten energiaa. Esimerkiksi pyykinpesu, astianpesukoneen käyttö ja sähköauton lataaminen kannattaa ajoittaa aurinkoisiin päiväsaikaan.

Järjestelmän säännöllinen seuranta auttaa tunnistamaan mahdolliset ongelmat ajoissa. Moni invertterivalmistaja tarjoaa mobiilisovelluksia, joilla voi tarkkailla järjestelmän tuottoa reaaliajassa. Jos tuotanto laskee merkittävästi ilman selkeää syytä, kuten pilvistä säätä, voi olla tarpeen tarkistaa järjestelmän toimivuus.

Paneelien puhdistaminen pölystä, lehdistä tai lumesta auttaa ylläpitämään järjestelmän tehoa. Suomessa paneelien asennuskulma usein auttaa lumen valumista pois, mutta erityisesti pitkien lumisateiden jälkeen voi olla tarpeen poistaa lumi paneelien päältä.

Vuodenaikojen mukaan paneelien kallistuskulmaa voi olla hyödyllistä säätää, mikäli järjestelmä sen mahdollistaa. Kesällä loivempi kulma ja talvella jyrkempi kulma voi optimoida tuottoa, joskin useimmat asennukset tehdään kiinteään kulmaan.

Me Energiatuotteella tarjoamme laajan valikoiman aurinkopaneeliratkaisuja eri tarpeisiin sekä asiantuntevaa neuvontaa järjestelmän suunnittelussa ja komponenttien valinnassa. Valikoimastamme löytyy tehokkaat paneelit, laadukkaat invertterit sekä tarvittaessa akkuratkaisut energian varastointiin.