Aurinkopaneelit: lämmön ja sähkön tuottaminen kotona ja teollisuudessa

Aurinkopaneelit – tuota lämpöä ja sähköä kotona ja teollisuudessa. Uusiutuva, kustannustehokas ratkaisu lämmitykseen, lämpimään veteen ja sähköntuotantoon.

Aurinkopaneelit saavat energiaa auringosta ihmisten käyttöön. Aurinkopaneeleita on kahdenlaisia: lämpöä kerääviä (lämpöpaneelit tai aurinkokeräimet) ja sähköä tuottavia (aurinkopaneelit, eli aurinkosähköjärjestelmät). Lämpökeräimillä tuotettu lämpö käytetään usein tilojen lämmitykseen ja lämpimän veden valmistukseen, kun taas aurinkosähköpaneelit muuntavat auringon valon suoraan sähköksi.

Miten aurinkopaneelit toimivat

Aurinkosähköpaneelit perustuvat puolijohdetekniikkaan, jossa auringon fotonit irrottavat elektroneja paneelin materiaalista ja luovat sähkövirran. Tällainen sähkön tuotantotapa on kiinteän olomuodon tekniikkaa: siinä ei ole liikkuvia osia, mikä tekee järjestelmästä yleensä luotettavan ja pitkäikäisen. Aikaisemmin 1900-luvulla käytettiin auringon lämpöä myös höyryn tuottamiseen esimerkiksi höyrykonetta varten, joka pyöritti generaattoria.

Sijoitus ja asennus

Kotien aurinkopaneelit asennetaan usein katoille optimaalisen näkyvyyden saavuttamiseksi. Kaupalliset tai teolliset asennukset ovat usein maahan asennetuissa telineissä, ja niitä voidaan varustaa seurantalaitteilla, jotka suuntaavat paneelit kohti aurinkoa auringon liikkuessa taivaalla. Seurantalaitteet parantavat tuotantoa erityisesti suurissa kentissä, mutta lisäävät myös kustannuksia ja huollon tarvetta. Aurinkosähköpaneeleita käytetään yleisesti myös avaruudessa, jossa ne ovat yksi harvoista saatavilla olevista energialähteistä.

Tehokuuteen, tuotantoon ja käytännön huomioihin

• Orientaatio ja kallistus: Etelään suuntaaminen (Pohjoisella pallonpuoliskolla) ja oikea kallistuskulma maksimoivat vuotuisen tuotannon.
• Varjostus: Puiden, savupiippujen tai lähellä olevien rakennusten aiheuttama varjostus voi pudottaa tuotantoa merkittävästi.
• Hyötysuhde: Aurinkopaneelien hyötysuhde vaihtelee paneeliteknologian mukaan; tavalliset monikide- ja monikiteiset paneelit sijoittuvat tyypillisesti 15–22 %:n hyötysuhteeseen kotimarkkinoilla.
• Tuotantovaihtelu: Sähkön tuotanto vaihtelee vuorokauden ja vuodenajan mukaan; kesällä ja aurinkoisina päivinä tuotanto on suurimmillaan.

Verkkoon liittäminen, varastointi ja käyttö

Useimmat kotitalouksien järjestelmät ovat verkkoon liitettyjä, jolloin ylimääräinen sähkö syötetään sähköverkkoon ja talous saa hyvitystä tuotannosta (nettomittaus tai vastaavat sopimukset riippuen paikallisesta sääntelystä). Off-grid-ratkaisut puolestaan vaativat akustoja tai varavoimageneraattoreita. Akut mahdollistavat oman tuotannon käytön myös yöllä tai pilvisinä jaksoina, mutta lisäävät järjestelmän kustannusta ja vaativat huoltoa.

Taloudellisuus ja tukimahdollisuudet

Aurinkopaneelien kannattavuus riippuu paneelien hinnasta, asennuskustannuksista, paikallisesta sähkön hinnasta, tuotantomäärästä ja mahdollisista tukijärjestelmistä. Useissa maissa on tarjolla erilaisia tukia, verohelpotuksia tai lainoja uusiutuvan energian investoinneille. Paneelien takaisinmaksuaika voi vaihdella muutamasta vuodesta yli 15 vuoteen riippuen edellä mainituista tekijöistä.

Ympäristövaikutukset ja kierrätys

Aurinkopaneelit tuottavat uusiutuvaa energiaa ja vähentävät kasvihuonekaasupäästöjä käytön aikana verrattuna fossiilisiin polttoaineisiin. Paneelien valmistus kuitenkin kuluttaa energiaa ja materiaaleja, joten elinkaarianalyysissa otetaan huomioon valmistus, kuljetus, käyttöaika ja kierrätettävyys. Vanhojen paneelien ja komponenttien kierrätys on kasvava kysymys: metallien, lasin ja puolijohteiden talteenotto vähentää ympäristöjalanjälkeä.

Huolto ja käyttöikä

Aurinkopaneelit vaativat yleensä vain vähän huoltoa: paneelien pinnat kannattaa pitää puhtaina lehdistä, lumesta ja pölystä, ja sähköjärjestelmä kannattaa tarkastuttaa säännöllisesti ammattilaisella. Useimmat paneelit säilyttävät suuren osan nimellistehostaan yli 25 vuotta, mutta teho vähenee ajan myötä (degradointi).

Mihin paneelit sopivat

Aurinkopaneelit toimivat hyvin sekä kotitalouksissa että teollisuudessa. Pienet järjestelmät riittävät kattamaan osan kotitalouden sähköntarpeesta, kun taas suuret maahan asennetut kentät voivat tuottaa merkittäviä määriä sähköä teolliseen käyttöön tai myytäviksi verkkoon.

Yhteenvetona: aurinkopaneelit ovat joustava ja usein kustannustehokas tapa hyödyntää auringon energiaa lämmön ja sähkön tuotantoon. Ennen asennusta kannattaa selvittää paikalliset olosuhteet, tukimahdollisuudet ja vaatimukset sekä vertailla eri teknologioita ja toimittajia.

Käyttö

Aurinkopaneelien kymmenen tärkeintä käyttötarkoitusta ovat,

• lämpöä kotiisi
• voimapumput
• sisä- ja ulkotilojen valoakkujen lataus aurinkoisena päivänä käytettäväksi yöllä.
• kodin, matkailuauton, mökin, työkaluvajan tai minkä tahansa muun rakennuksen virransyöttö.
• uima-altaiden lämmityksessä aurinkoenergialla lämmitettävän veden lämmitysjärjestelmä käyttää aurinkoenergialla lämmitettävän veden lämmityspaneeleita. Ne voidaan sijoittaa katolle keräämään auringon lämpöä, joka sitten tuodaan altaaseen.
• Aurinkopaneeleja käytetään myös avaruustutkimuksessa ja muissa liikennemuodoissa.

STS-97 ISS

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Mihin aurinkopaneeleita käytetään?

K: Kuinka monenlaisia aurinkopaneeleita on olemassa?

K: Mitä eroa on lämpö- ja aurinkosähköisten aurinkopaneelien välillä?

K: Miten ihmiset käyttivät auringon lämpöä 1900-luvulla?

K: Onko sähkön tuottaminen auringon valosta halvempaa vai kalliimpaa kuin höyryn käyttäminen auringon lämmöstä?

K: Mihin kodin aurinkopaneelit usein asennetaan?

K: Mihin kaupalliset tai teolliset aurinkopaneeliasennukset usein sijoitetaan?

Hae kirjaimella