Auringonsähkö 101

Aurinkovoima

Mitä on auringonsähkö?

Aurinkoenergia on Auringosta tulevaa sähkömagneettista säteilyä, joka on koko aurinkosähkön tuotannon perusta

Maahan saapuva hetkellinen säteilyteho on kirkkaalla säällä noin 1000 W/m² (STC)

Suomessa vuosituotto on tyypillisesti ~800–1000 kWh per asennettu kWp

Energiavirta on valtava, mutta yksikköpinta-alaa kohden rajallinen → vaatii suunnittelua

Aurinkosäteily koostuu eri komponenteista, joilla on suora vaikutus tuotantoon

Näkyvä valo (~43 %) tuottaa suurimman osan sähköstä

Infrapuna (~52 %) aiheuttaa lämpenemistä ja hyötysuhdehäviöitä

UV-säteily (~5 %) vaikuttaa erityisesti materiaalien vanhenemiseen ja kestävyyteen

Säteily muuttuu ennen kuin se edes osuu paneeleihin

Hajavalo (diffuse) muodostaa Suomessa merkittävän osuuden kokonaistuotannosta

Heijastunut säteily (albedo), erityisesti lumesta, voi lisätä tuotantoa talviolosuhteissa

Aurinkoenergia on ennustettavaa, mutta ei tasaista

Tuotanto vaihtelee vuorokaudenajan ja vuodenaikojen mukaan (Suomessa äärimmäinen kausivaihtelu)

Paneelien suuntaus, kallistuskulma ja varjostukset vaikuttavat suoraan tuotantoon

Lämpötila vaikuttaa negatiivisesti: paneelin hyötysuhde heikkenee tyypillisesti ~0,3–0,5 % / °C lämpötilan noustessa

Aurinkoenergian energiatiheys on matala, mikä tekee toteutuksesta kriittisen

Yksittäinen paneeli tuottaa rajallisesti → pinta-alaa tarvitaan paljon

Virheet suunnittelussa (esim. varjostus, väärä kulma) näkyvät suoraan tuotannon menetyksinä

Laadukas toteutus ja oikea mitoitus ratkaisevat investoinnin kannattavuuden ja turvallisuuden pitkällä aikavälillä

Aurinkopaneeli muuntaa auringon säteilyn sähköksi valosähköisen ilmiön (fotovoltaisen ilmiön) avulla

Paneelin kennot valmistetaan puolijohdemateriaalista, tyypillisesti piistä

Kun valo osuu kennoon, se vapauttaa elektroneja → syntyy tasavirtaa (DC)

Yksittäinen kenno (cell) tuottaa pienen jännitteen (~0,5–0,6 V), joten kennot kytketään sarjaan paneeliksi

Aurinkokennon rakenne perustuu sähköiseen kenttään, joka ohjaa virran syntymistä

Kennossa on p- ja n-tyypin puolijohdekerrokset (pn-liitos)

Tämä liitos muodostaa sisäisen sähkökentän, joka pakottaa elektronit liikkumaan yhteen suuntaan

Ilman tätä rakennetta sähköä ei syntyisi hallitusti eikä hyödynnettävästi

Paneelin tuottama sähkö riippuu suoraan säteilyolosuhteista

Mitä enemmän säteilyä (W/m²), sitä enemmän virtaa syntyy

Jännite pysyy suhteellisen vakaana, mutta virta vaihtelee voimakkaasti

Hajavalo tuottaa sähköä, mutta tietenkin pienemmällä teholla kuin suora säteily

Paneelit toimivat järjestelmänä, eivät yksittäisinä yksiköinä

Paneelit kytketään sarjaan (stringit), jolloin jännite kasvaa järjestelmätasolle

Yhden kennon tai paneelin varjostus voi heikentää koko ketjun tuotantoa ilman optimointia

Tasavirta (DC) muunnetaan myöhemmin vaihtovirraksi (AC), jotta energia on hyödynnettävissä kiinteistössä