Paneelin tuottama energiamäärä
Tarkastelun lähtökohdaksi voimme valita taulukosta Jyväskylän päivittäiset säteilysummat 30 ° asteen kulmaan kallistetulle tasolle. Säteilysummat on ilmoitettu Wh /m²/ vrk. Käytännössä voit verrata päivittäistä tuottoa noin 120 Wp = 1 m ² ja 12 % hyöytysuhde.
Auringon säteily W / m² vuorokausi taso 30 ° kulmassa Jyväskylä
| tammi | 300 | heinä | 5400 |
| helmi | 1500 | elo | 4500 |
| maalis | 3000 | syys | 2800 |
| huhti | 4300 | loka | 1500 |
| touko | 5500 | marras | 300 |
| kesä | 6100 | joulu | 200 |
Säteilymäärin muuttaminen sähköiseksi energiaksi
Mitä matkalla tapahtuu, kun säteilyenergia eli valo muutetaan sähköiseen muotoon? Käytettävissä olevat mittaustulokset perustuvat seuraaviin lähtöarvoihin:
- Taso johon auringon säteily kohdistuu on pinta-alaltaan 1 m².
- Taso on suunnattu suoraan etelään ja on esteetön varjostumilta
Paneelin tuottama energia
Osuus säteilyenergiasta, joka voidaan muuttaa sähköenergiaksi, kun käytetään pinta-alaa laskenta pohjana on yksi tapa energian määrittelyyn. Meillä hyvin usein tuntuu menevän sekaisin energian säteilymäärät paneelin tuottama teho.
Ensimmäinen nyrkkisääntö
Ennen 100 Wp pinta-ala on 1m² ja paneelin hyötysuhde 10 % niin sen vuosituotto on noin = 100 kWh
Nyt 180 Wp pinta-ala on 1 m² ja paneelin hyötysuhde 18 % niin sen vuosituotto on noin = 180 kWh
Kahdessakymmenessä vuodessa on tapahtunut kehitystä hyötysuhteen osalta. Tämä tarkoittaa että saamme pienemmältä pinta-alalta enemmän energiaa.
Toinen nyrkkisääntö Nimellistehon mukaan
Nimellisteholtaan 100 Wp aurinkopaneeli tuottaa vuodessa noin 100 kWh.
Nimellisteholtaan 180 Wp aurinkopaneeli tuottaa vuodessa noin 180 kWh
Nimellistehon mukaiset muutokset poikkeavat cellin rakenteesta ja mökkikäytössä ei ole olennaista vaikutusta kokonaistuotton. Tällöin tulee tietää cellin ominaisuudet erittäin tarkkaan, ei riitä että on " valoherkkä " vaan aallon pituus.
Aurinkopaneelin Nimellisteho Wp
Paneelin nimellistehon määritellään seuraavasti: standardi STC säteily 1000 W / m² lämpötila + 25 °C ilmamassa 1.5 AM.
Edellä esitetyn STC standardin mukaan on laskettu energian tuottoarvoja johdotuksia, komponettien kestoa jne. mutta nyt ollaan siirtymässä lähemmäksi todellisuutta. Säteilyarvona käytetäänkin hyvin paljon säteilyarvoa 800 W / m² herää kysymys miksi ? Kun auringon säteilyn vakio on noin 1368 W / m² niin voidaan todeta että maan pinnalle saadaan vain erittäin hyvissä olosuhteissa sätelymääräksi 800 - 1000 W / m² .
Paneelin hyötysuhde
Tarkempaa laskentaa ja suunnittelua varten voimme käyttää paneelin hyötysuhdetta laskenta - arvona eri sät
eilymäärillä ja aikajaksoilla. Voit tarkistaa paneelin hyötysuhteen viereisen kaavan perusteella noin arvona. Lähhtökohtana on taas säteilymäärä 1000 W / m² . Otetaan esimerkki 130 Wp paneeli paneelin pinta-ala 0,83 m² x säteily 1000 W /² = 830 W . Nimellisteho 130 Wp jaetaan paneelin kohdistuvalla säteilymäärällä 830 W = 0,16 x 100 % = 16 % . Tästä voisimme jatkaa edelleen kuinka paljon saamme enrgiaa heinäkuussa kun vuorokauden säteily on 6100 W /m² ja panelipinta-ala ( kaksi 130 Wp paneelia rannassa ja sarjakytkentä 24 V ) 1,66 m² x 6100 x = 10,126 W paneelleihin kohdistuva säteilyteho josta saamme hyödynnettyä 16 % = 1.620 W on paneelin vuorokauden tuotto. Mutta on muistettava että tämä on paneelin tuottama teho + 25 ° C lämpötilassa katsotaan mitä muita vaikutteita matkalla tulee.
Lämpötilakerroin.
Toinen erittäin mielenkiintoinen tekijä on paneeliin cellin rakenteelinen ominaisuus kuinka se käyttäytyy eri lämpötiloissa. Meidän olosuhteissa sillä on erittäin suuri merkitys koska meidän olosuhteet vaihtelevat vuositasolla melko laajalla lämpötila - alueella.
Tässä käytämme esimerkkinä erään tuottajan nimellisteholtaan 175 Wp monikide aurinkopaneelin teknisiä tietoja. ( oli nimittäin harvinaisen selkeä ja hyvä kuva )
.
Nyt olemme siirtyneet paneelin alapuolelle josta siirretään energiaa lataussäätimelle, voimme asiaa tarkastella tällä osa-alueella.
Paneelin pintalämpötila
- 25 °C + 25 °C + 75 ºC
Pmax 198 Wp 175 Wp 143 Wp
Voc 41,3 V 35,0 V 28,7 V
Isc 4,8 A 5,0 A 5,2 A
Nyt näemme todellisuuden kuinka suuri osa säteilyenergiasta on muutettu sähköiseen muotoon ja on matkalla latasusäätimelle ei vieläkään käyttökohteeseen.
Toivon mukaan tämä tieto helpottaa tarkastelemaan mihin todella paneelii kannattaa asentaa, tähän saakka lähtökohtana on ollut poikeuksetta mökkialuuen toiseksi kuumin paikka saunan jälkeen - mökin katto tai seinä. Lämpötilakerroin vaikuttaa samansuuruisena olkoon paneli rakenteeltaan yksikide, monikide tai ohutkalvo. ( TCVoc - 0,33 )
Kokonaisuus hallinnassa.
Sunteknolla asia on tiedostettu jo 25 vuotta ja tekniikka on ollut käytettävissä. Useimmalla mökillä rantaviiva sijaitsee noin 30 m etäisyydellä sijoitetaan paneelit sinne. Hyödynnetään paneelin tuuletus ilmanvirtauksella ja otetaan lisäenergiaa veden heijastuksesta n. 10 %. Aurinkoenergia on haasteellinen yhteistyökumppani sen kanssa tulee vain tulla tutuksi eri mahdollisuuksien kautta, unohdetaan ne vanhat oppikirjat ja oppaat.
Hyödynnetään oikein käytettävissä olevaa tekniikkaa ja tietoa.
Jo aiemmin kävi ilmi että hyvin harvoin saavutamme 1000 W säteilymääriä jossa paneelit testaan vaan paras tuotto saavutetaan kevät talvella. Harvalla mökillä käyttö kohdistuu talvikaudelle vaan kesäjaksolle ja tällöin mitoitusperusteet voidaan laskea 800 W säteilytason mukaan. Jos satut viemään paneelin kauemmaksi käyttökohteesta voidaan asennusjohtimen poikkipina-ala laskea seuravasti. Matka x paneelin tehollinen virta A x 0,017 jos matka on 30 metriä niin tässä tapauksessa kaapelin poikkipinta-ala on 30 x 4,0 A x 0,017 = 2,04 mm² Ei kai tämä yllättänyt mutta totta tämä on. Huomaa olemme valinneet kohteeseen sopivan paneelin. Paaneli jonka tehollinen jännite on poikkeava, eli tekniikka ja tieto käyttöön. Miksi käytäisimme perinteistä 12 V paneelia kun tarjolla on joka kohteeseen sopiva paneeli. Miksi edelleen kielletään aurinkopaneelia asentamasta kauemmaksi käyttökohteesta - siiheen on vain yksi syy tietotaito ei ole hallinnassa käytännön kanssa.
Latausäädin
Mitä hyvältä lataussäätimeltä vaaditaan. Aiemmin lataussätimellä oli kaksi merkittävää tehtävää estää akun ylilatautuminen ja akun "syväpurkautuminen". Samat tehtävät on edelleen sisälletty nykysiin lataussäätimiin mutta on sielä paljon muutakin huomion arvoista. Säätimet on ohjelmoitu lataamaan akkuja oikealla tekniikalla oli sitten kyseessä avonainen tai suljettu lyijyakku sekä geeliakku kaikille näille on valittavissa oma latausohjelma
Tekniikka muuttuu
Tänään vielä järjestelmät luokitellaan paneelien ja akkujärjestelmän mukaan 12 tai 24 V järjestelmiksi. Nykyisen tekniikaan ansiosta siirrytään järjestelmät luokittelamaan akujärjestelmän mukaan. Säätimellä on vain tiettyt raja-arvot joiden sisällä paneelien teho, jännite ja virta -arvot tulee olla. Lisäksi säädin sisältää buusterin joka voi muuntaa siirretävää energiaa tehollisesti optimaaliseksi akkuun nähden. On syytä palata takaisn edellä esitettyyn paneelin tehokäyrään josta käy selville kun säteilymäärä laskee niin suurin pudotus tapahtuu virta-arvoissa eli amppeerit tipuvat kun vastaavasti jännitetaso pysyy melko vakaana. Nyt säädin voi akun eri latausvaiheessa muutella kyseisiä arvoja lataustarpeen mukaan. Oikein suunnitellussa järjestelmässä voidaan saada buusteri tekniikalla nopeutettua akun latausta silloin kun energiaa on tarjolla ja akku alavireinen. Puhutaan että MPPT tekniikka lisää energian määrää ei vaan käytetään se 15 -30 % aiempaa tehokkaamin latausvaiheessa. Todellisuudessa on muistettava " Ohmin laki " varsinainen energiamäärä ei kasva vaan se voidaan hyödyntää tehokkaammin määrätyissä olosuhteissa, määrätyssä aikajaksoissa, ja toimintamuodoissa.
Tekniikka käytössä
Edellä esitetyssä tapauksessa oli käytössä paneeli jonka tehollinen jännite korkea ja vastaavasti teholline virta alhainen. SunSaver MPPT säätiellä muutetaan tilanne päinvastaiseksi. Näin yksinkertaista tämä on hyödynnetään uusinta tekniikkaa oikein ja oikessa paikassa.
Akuston lataaminen 
Aurikosähköjärjestelmissä pääsääntöisesti käytetään lyijyakkua ne vaan poikkevat rakenteeltaan avonaisiin, suljettuhin AGM ja geeli. Kun lataussäätimet pitävät sisällään kyseiset latausohjelmat tulee akkujen elinkaari kasvamaan huomattavasti. On kuitenkin huomioitava että jotkut erikoisakut saattavat poiketa annetuista arvoista joka tulee huomioida asennusvaiheessa. Useimmissa suljetuissa ja geeliakuissa on ilmoitettu lataustasot sekä kuormitettavuus.
Valinnan vaikeus
Nykyinen tekniikka mahdollistaa rakentaa energiatehokas ja toimiva aurinkosähkäjärjestelmä mutta monastikko järjestelmän kokonaisuus on hallinnassa. Tällä hetkellä markkinoita ohjaa yksi merkittävä tekijä halvin hinta sekä virheellinen informaatio tuotteista. Aurinkoenergia on edelleen haasteellinen yhteistyökumppani siksi tarvitaan paljon innovatioita ja käytännön kokemusta.
.