Miten aurinkopaneelin tuottama sähkö varastoidaan?

Aurinkopaneelien tuottama sähköenergia voidaan varastoida useilla tavoilla. Yleisimpiä menetelmiä ovat akut, erityisesti litiumioniakut, jotka tarjoavat tehokkaan varastointikapasiteetin kotitalouksille. Vaihtoehtoisesti ylimääräinen energia voidaan syöttää sähköverkkoon ja hyödyntää myöhemmin. Varastointi mahdollistaa tuotetun energian käytön silloin, kun aurinko ei paista, tehostaen järjestelmän kannattavuutta ja energiaomavaraisuutta.

Miten aurinkopaneelin tuottama sähkö varastoidaan?

Aurinkoenergiajärjestelmien tuottaman sähkön tallentaminen on olennainen osa tehokasta aurinkoenergiaa hyödyntävää kokonaisuutta. Ilman varastointia tuotettu energia on käytettävä välittömästi tai se menee hukkaan. Varastoinnin perusperiaate on yksinkertainen: muuntaa sähköenergia sellaiseen muotoon, jossa sitä voidaan säilyttää ja käyttää tarpeen mukaan.

Yleisin tapa varastoida aurinkosähköä kotitalouksissa ovat erilaiset akkujärjestelmät. Nämä järjestelmät keräävät ylimääräisen energian päivän aikana ja vapauttavat sen käyttöön yöllä tai pilvisinä päivinä. Akkujärjestelmät vaihtelevat yksinkertaisista lyijyhappoakuista kehittyneisiin litiumioniakkuihin.

Toinen vaihtoehto on verkkoon kytketty järjestelmä, jossa ylimääräinen sähkö syötetään valtakunnan verkkoon. Tässä mallissa verkko toimii ikään kuin varastona, johon energia tallentuu virtuaalisesti. Kun tarvitset sähköä, voit hyödyntää verkkoon aiemmin syöttämääsi energiaa.

Varastointi on erityisen tärkeää Suomen olosuhteissa, jossa auringonvalon määrä vaihtelee vuodenaikojen mukaan merkittävästi. Tehokas varastointijärjestelmä mahdollistaa kevät- ja kesäkuukausina tuotetun ylimääräisen energian hyödyntämisen pimeämpinä aikoina.

Mitkä akkutyypit soveltuvat parhaiten aurinkoenergian varastointiin?

Aurinkoenergian varastointiin on tarjolla useita erilaisia akkutyyppejä, joilla kaikilla on omat etunsa ja haasteensa. Litiumioniakut ovat nousseet suosituimmaksi vaihtoehdoksi kotitalouksien aurinkosähköjärjestelmissä. Niiden etuja ovat korkea energiatiheys, pitkä käyttöikä ja vähäinen huoltotarve. Litiumioniakut voivat kestää tyypillisesti 5000-8000 latauskertaa ja niiden hyötysuhde on erinomainen, noin 90-95%.

Perinteiset lyijyhappoakut ovat edullisempi vaihtoehto, mutta niiden käyttöikä on lyhyempi (tyypillisesti 500-1000 latauskertaa) ja ne vaativat säännöllistä huoltoa. Lyijyhappoakkujen hyötysuhde on myös heikompi, yleensä 70-80% luokkaa. Ne soveltuvat parhaiten pieniin järjestelmiin tai tilanteisiin, joissa alkuinvestointi halutaan pitää matalana.

Suolavesiakut (saltwater batteries) ovat uudempi, ympäristöystävällinen vaihtoehto, joka ei sisällä myrkyllisiä materiaaleja. Niiden etuna on turvallisuus ja ympäristöystävällisyys, mutta energiatiheys on toistaiseksi matalampi kuin litiumioniakuilla.

Kotikäyttöön suunniteltuja aurinkosähkön varastointiratkaisuja ovat esimerkiksi seinälle asennettavat akustot, jotka integroituvat saumattomasti aurinkopaneelijärjestelmään. Näissä tyypillisesti käytetään litiumioniakkuja niiden kompaktin koon ja tehokkuuden vuoksi.

Kuinka paljon akkukapasiteettia tarvitsen aurinkovoimajärjestelmääni?

Akkukapasiteetin mitoitus on keskeinen tekijä toimivan aurinkosähköjärjestelmän suunnittelussa. Kapasiteetin tarve määräytyy pääasiassa kolmen tekijän perusteella: kotitalouden päivittäinen sähkönkulutus, aurinkopaneelien tuottama energia ja ajanjaksot, jolloin haluat olla omavarainen.

Laskentakaava akkukapasiteetin mitoitukseen lähtee tyypillisesti päivittäisestä energiankulutuksesta. Esimerkiksi jos kotitaloutesi kuluttaa keskimäärin 15 kWh päivässä ja haluat kahden päivän omavaraisen käytön, tarvitset vähintään 30 kWh varastointikapasiteettia. Käytännössä akustoa ei kuitenkaan kannata purkaa täysin tyhjäksi, joten todellinen tarve on noin 20-30% suurempi.

Pieni mökkijärjestelmä voi tulla toimeen 2-5 kWh akustolla, joka riittää valaistukseen ja pieniin kodinkoneisiin. Keskikokoinen omakotitalo tarvitsee tyypillisesti 10-15 kWh akuston kattaakseen peruskulutuksen. Suurempi omakotitalo, jossa on esimerkiksi sähkölämmitys, voi vaatia 20-30 kWh varastointikapasiteettia.

On tärkeää myös huomioida, että akkukapasiteetin kasvattaminen nostaa merkittävästi järjestelmän kokonaiskustannuksia. Siksi optimaalinen mitoitus huomioi sekä tarpeet että kustannustehokkuuden.

Mitä tarkoittaa aurinkosähkön verkkoon syöttäminen?

Verkkoon kytketyssä aurinkosähköjärjestelmässä ylimääräinen tuotettu energia ohjataan takaisin valtakunnan sähköverkkoon sen sijaan, että se varastoitaisiin akustoon. Tämä on yleinen tapa ”varastoida” energiaa virtuaalisesti, erityisesti jos akkujärjestelmä ei ole taloudellisesti kannattava vaihtoehto.

Suomessa sähkön verkkoon syöttäminen edellyttää sopimusta verkkoyhtiön ja sähkön ostajan kanssa. Pientuottajan täytyy asentaa kaksisuuntainen sähkömittari, joka mittaa sekä verkosta otetun että verkkoon syötetyn sähkön määrän. Mikrotuotantolaitoksen (alle 100 kVA) liittäminen verkkoon on tehty suhteellisen yksinkertaiseksi.

Verkkoon syötetystä sähköstä saatava korvaus määräytyy sähköyhtiön kanssa tehdyn sopimuksen mukaan. Tyypillisesti korvaus on lähellä sähköpörssin spot-hintaa, mutta ilman siirtomaksuja ja veroja. Tämä tarkoittaa, että verkkoon myydystä sähköstä saatava hinta on yleensä pienempi kuin verkosta ostetun sähkön hinta.

Verkkoon syöttämisen etuna akustoon verrattuna on matalampi alkuinvestointi ja huoltovapaus. Varsinkin kesäaikaan, kun tuotanto ylittää kulutuksen, verkkoon syöttäminen mahdollistaa ylimääräisen energian hyödyntämisen ilman suuria akkuinvestointeja.

Mitä muita vaihtoehtoja on aurinkoenergian varastointiin kuin akut?

Vaikka akut ovat yleisin tapa varastoida aurinkosähköä pienissä järjestelmissä, on olemassa myös muita teknologioita, joita kehitetään ja käytetään erityisesti suuremmassa mittakaavassa. Pumppuvoimalaitokset käyttävät ylimääräistä sähköenergiaa veden pumppaamiseen ylemmälle korkeudelle, josta se voidaan juoksuttaa turbiinien läpi energiatarpeen kasvaessa.

Paineilmavarastoinnissa sähköä käytetään ilman kompressointiin, joka varastoidaan korkeassa paineessa. Kun energiaa tarvitaan, paineilmaa vapautetaan generaattorin pyörittämiseen. Vauhtipyörät varastoivat energiaa mekaanisena pyörimisenergiana ja soveltuvat erityisesti lyhytaikaiseen varastointiin.

Vetyteknologia tarjoaa kiinnostavan vaihtoehdon pidemmän aikavälin varastointiin. Ylimääräisellä aurinkosähköllä tuotetaan vetyä elektrolyysin avulla, jota voidaan myöhemmin käyttää polttokennoissa sähkön tuottamiseen. Vedyn etuna on pitkä varastointiaika ilman energiahäviöitä.

Kotitalouksiin soveltuvista vaihtoehtoisista varastointimenetelmistä lämpöenergiavarastointi on käytännöllisin. Ylimääräinen aurinkosähkö voidaan ohjata lämminvesivaraajaan, jolloin energiaa varastoidaan lämpönä. Tämä on erityisen hyödyllistä Suomen olosuhteissa, jossa lämmitystarve on suuri.

Mikä on aurinkosähkön varastoinnin takaisinmaksuaika Suomessa?

Aurinkosähköjärjestelmän ja varastointiratkaisun takaisinmaksuaikaan vaikuttavat monet tekijät: järjestelmän hankintakustannus, aurinkopaneelien tuotto, sähkön hinta, varastointiratkaisun tehokkuus sekä mahdolliset tuet. Suomessa tyypillisen kotiakuston hankintahinta on noin 5000-15000 euroa kapasiteetista riippuen.

Nykyisillä sähkön hinnoilla ja teknologiakustannuksilla pelkän aurinkopaneelijärjestelmän takaisinmaksuaika on tyypillisesti 10-15 vuotta. Kun järjestelmään lisätään akusto, takaisinmaksuaika pitenee usein 15-20 vuoteen. Tämä johtuu akkujen korkeasta hankintahinnasta suhteessa saavutettuun hyötyyn.

Takaisinmaksuaikaa voi lyhentää Business Finland -energiatuki, jota voidaan myöntää yrityksille ja yhteisöille energiajärjestelmien uudistamiseen. Kotitalouksille on ollut ajoittain tarjolla kotitalousvähennys asennustyön osuudesta.

On myös huomioitava, että sähkön hinnan noustessa ja varastointiteknologioiden kehittyessä ja halventuessa takaisinmaksuajat lyhenevät. Lisäksi varastointijärjestelmän tuoma energiaomavaraisuus ja suoja sähkökatkoilta ovat arvoja, joita ei voi mitata pelkästään rahassa.

Aurinkoenergian varastoinnin tulevaisuudennäkymät

Aurinkoenergian varastointiteknologiat kehittyvät nopeasti, ja lähitulevaisuudessa voimme odottaa merkittäviä parannuksia sekä kustannusten alenemista. Akkuteknologioiden kehitys on avainasemassa – uudet materiaalit ja valmistusmenetelmät tulevat parantamaan akkujen kapasiteettia, käyttöikää ja turvallisuutta samalla kun kustannukset laskevat.

Erityisen lupaavia ovat kiinteän elektrolyytin akut, jotka tarjoavat paremman turvallisuuden ja pidemmän käyttöiän kuin nykyiset litiumioniakut. Myös virtausakut, jotka erottavat energian varastoinnin tehosta, ovat kiinnostava kehityssuunta erityisesti suuremman mittakaavan sovelluksissa.

Älykkäät energianhallintajärjestelmät tulevat integroitumaan tiiviimmin varastointiratkaisuihin, mahdollistaen tehokkaamman energian käytön ja jopa osallistumisen sähkömarkkinoille kysyntäjouston kautta. Tämä avaa uusia ansaintamahdollisuuksia aurinkoenergian tuottajille.

Me Energiatuotteella seuraamme jatkuvasti alan kehitystä ja tuomme markkinoille uusimpia varastointiratkaisuja, jotka soveltuvat pohjoisen olosuhteisiin. Uskomme, että aurinkoenergian varastoinnin kehitys on avainasemassa uusiutuvan energian laajemmassa käyttöönotossa ja puhtaamman energiatulevaisuuden rakentamisessa.