


Suomessa on uusimman tiedon mukaan arviolta noin 27 MWp aurinkosähköä asennettuna (Energiavirasto 2017). Alla on lueteltu Suomen 50 suurinta aurinkosähkövoimalaa (Aurinkoenergiaa-sivustolle ilmoitetut, sivusto ei vastaa tietojen oikeellisuudesta).
© Aurinkoenergiaa.fi
Aurinkoenergian hyödyntämisessä tärkeintä on säteilyn eli valon määrä. Pilvinen ja sateinen ilmasto ei ole optimaalinen aurinkoenergian tuotannolle. Kylmä ilma ei sen sijaan haittaa, vaan aurinkopaneelien tuottokyky on parempi alhaisessa lämpötilassa. Yleensä aurinkopaneelit asennetaan lappeen suuntaisesti vaikka optimikulma Suomessa on noin 42 astetta. 1kWp paneelisto tuottaa Suomessa (riippuen asennus- ja sääolosuhteista) noin 900kWh sähköä vuodessa. Jos tuotetulla aurinkosähköllä korvataan ostettua sähköä, säästöä kertyy vuodessa noin 100€/kWp.
Etelä-Suomen rannikolla saadaan auringon säteilyä keskimäärin yhtä paljon vuodessa kuin Pohjois-Saksassa, jossa aurinkoenergian käyttö lämmityksessä ja sähkön tuotannossa on yleistä. Lisäksi Suomen pimeää talvea kompensoi valoisa kesä.
Suomessa ala on viime vuosina lähtenyt nousuun ja sen potentiaali on huomattu. Aurinkoenergiajärjestelmiä myyviä ja maahantuovia yrityksiä on maassamme arviolta satakunta. Lisäksi alaan liittyvää valmistavaa teollisuutta on syntynyt Suomeen.
Aurinko on tähti, joka tiivistyi noin viisi miljardia vuotta sitten tähtienvälisen aineen pilvistä. Auringon elinikää on jäljellä vielä toiset viisi miljardia vuotta. Aurinko on kaasupallo, jonka pintakerroksissa on vetyä (71 %), heliumia (27 %) ja muita aineita (2 %). Auringon kuoressa on lisäksi lukuisia muita alkuaineita ja erilaisia kemiallisia yhdisteitä.
Auringon energia tulee fuusiosta eli lämpöydinreaktiosta, kun neljästä vetyatomista muodostuu yksi heliumatomi. Fuusioista yli jäänyt massa muuttuu osittain energiaksi. 10 miljoonan asteen lämpötilassa tapahtuvat fuusiot tuottavat auringolle 3,846 x 1023 kW ominaistehon. Tästä säteilee maapallolle 1,7 x 1014 kW, joka on 20 000 kertaa enemmän kuin ihmiskunnan tämänhetkinen energiankulutus.
Auringon energia on säteilyn lämpö- ja valoenergiaa. Säteily sisältää koko sähkömagneettisen säteilyn spektrin. Energiasta noin 19 prosenttia imeytyy ilmakehään. Lisäksi pilvet estävät säteilyn pääsyä maahan. Suomessa maahan asti pääsee keskimäärin noin vajaa 200 W/m², mutta teho voi olla parhaimmillaan keväällä olla jopa nelin-viisinkertainen.
Aurinkoenergia on uusiutuvaa energiaa, eikä sitä rasita polttoainekustannukset. Sen käytöstä ei myöskään synny hiilidioksidia eikä jätteitä lukuun ottamatta käyttöön tarvittavien laitteiden valmistusta ja kierrätystä.
Aurinkokennot muuttavat auringonsäteilyn energiaksi (photovoltage, PV). Kytkemällä aurinkokennoja yhteen voidaan koota erikokoisia aurinkopaneeleja. Ne voidaan yhdistää yleiseen sähköverkkoon tai käyttää verkosta erillään, jolloin käytetään myös akkuja, kun aurinko ei paista. Vaihtosuuntaajaa käyttämällä on mahdollista tuottaa aurinkosähköjärjestelmän avulla omaa 230 V:n sähköä.
Joissakin maissa sähköyhtiöt ovat myös velvoitettuja ostamaan tiettyyn takuuhintaan yksityisten aurinkovoimaloiden tuottamaa sähköä, ei kuitenkaan vielä Suomessa. Vapaaehtoisesti tätä tapahtuu Suomessakin. Suurin osa verkkoyhtiöistä sallii ylijäämäenergian syötön verkkoon, ja verkkoyhtiöt yleensä maksavat verkkoonsyöteystä energiasta sähköenergian spottihintaa vastaavan hinnan, joka on noin 1/3 kuluttajan ostohinnasta, joka sisältää energian spottihinnan lisäksi verot ja siirtohinnan. Näin ollen tuotettu aurinkosähkö tuottaa eniten rahallista hyötyä kun sillä korvataan ostettua sähköä.
Verkkoyhtiöillä on yleisesti kolme eri tapaa mitata kohteen energiankulutusta: 1) Tuntinetotus, jossa kaikkien vaiheiden tunnin aikana ostettu ja myyty energiankulutus netotetaan ja vain netotettu arvo laskutetaan tai hyvitetään, 2) Hetkellinen netotus, jossa kaikkien vaiheiden kulutukset netotetaan hetkellistasolla ja vain netotettu arvo laskutetaan tai hyvitetään, 3) Vaihekohtainen osto/myynti, jossa kaikkia vaiheita käsitellään erillisinä, ja kunkin vaiheen osto/myynti lasketaan erikseen rekisteriin. Yllämainituista mittaustavoista aurinkosähköä omaan käyttöön tuottavalle mittaustapa yksi on edullisin, ja tapa kolme epäedullisin. Sähkömarkkinalaista johtuen verkkoyhtiöt Suomessa tarjoavat joko mittaustapaa kaksi tai kolme. Mittaustavassa kolme on mahdollista tilanne, jossa aurinkosähköä tuottava joutuu ostamaan energiaa verkosta vaikka hetkellisesti tuottaisikin enemmän kuin mitä kuluttaa. Mittaustavassa kolme saa tuotetun aurinkosähkön yleensä parhaiten omaan käyttöön valitsemalla kolmivaiheinvertterin yksivaiheinvertterin sijaan.
Aurinkosähkö on yksi uusimmista ja ympäristöystävällisimmistä energiantuottomuodoista. Lähes kaikki energiantuottomuodot pohjautuvat auringosta saatuun energiaan, joten miksemme käyttäisi sitä suoraan ilman välikäsiä. Aurinkosähkö on eräs Suomen pientuotantomuodoista ja se on kovaa vauhtia kasvattamassa suosiotaan niin kotimaassa kuin ulkomaillakin. Maailmanlaajuisesti aurinkosähköä on asennettu jo yli 220GWp (228 GWp 2015 loppuun mennessä) ja joka vuosi tuo määrä kasvaa kymmenillä gigawateilla.
Aurinkosähkö soveltuu hyvin niin kotitalouksille, asunto-osakeyhtiöille kuin yrityksillekin. Aurinkosähkövoimalaitoksen takaisinmaksuaika nykyisellä hintatasolla on jo parhaimmillaan reilusti alle 10 vuotta ja sen jälkeen aurinkosähkövoimalaitos tuottaa lähes ilmaista sähköä vielä ainakin toiset 10 vuotta. Kotitalous- ja pientaloasennuksissa takaisinmaksuaika on lähempänä 15 vuotta. Taloudellisimmillaan aurinkosähkö on silloin kun sillä korvataan muutoin verkosta ostettavaa sähköä omaan kulutukseen. Aurinkosähkövoimalaitoksen ylijäämäsähkö voidaan syöttää verkkoon, mutta siitä täytyy tehdä erikseen sopimus verkkoyhtiön kanssa. Tästä syystä aurinkosähkövoimalaitoksen mitoitus ja suunnittelu kannattaa tehdä kunnolla.
Yritykset voivat saada aurinkosähköasennuksesta investointiavustuksen, jos asennuksen hinta ja tietyt ehdot täyttyvät. Lisää tietoa saat meiltä tai paikallisesta ELY-keskuksesta. Yrityksille aurinkosähköasennus on kannattava, ei pelkästään säästetyn sähköenergian kannalta, mutta myös imagon kehittäjänä. Yritys, joka tuottaa ainakin osan käyttämästään energiasta uusiutuvilla energiantuottotavoilla, on kiinnostava yhteistyökumppani vihreitä valintoja arvostavassa yritysmaailmassa.
Kotitaloudet taas saavat kotitalousvähennyksen aurinkosähkölaitteiston asennustyön osuudesta, jolloin kokonaisinvestointi pienenee hiukan. Kotitaloudet hyötyvät aurinkosähköjärjestelmästä myös asunnon arvon nousun myötä. Myyntimarkkinoilla asunto, jossa on aurinkopaneelit on taatusti kiinnostava kohde potentiaalisille ostajille.
Aurinkosähköä voidaan myös hyödyntää rakennuksissa integroimalla aurinkopaneelit rakennuksen seinään, jolloin ne toimivat samalla myös julkisivuna. Tämä tekniikka kehittyy vauhdilla. Tulevaisuudessa kokonainen rakennus voitaneen päällystää kevyellä sähköä tuottavalla ja läpinäkyvällä paneelikerroksella.
Aurinkopaneeleihin saa ostaa myös automaattisia kääntäjiä, joiden avulla paneeli on aina kohtisuorassa aurinkoon nähden. Näitä automaattisesti aurinkoa seuraavia kääntöjärjestelmiä kutsutaan trackereiksi, joita on kahdentyyppisiä: 1-akseli- ja 2-akselijärjestelmä. 1-akselijärjestelmät ovat yleensä toteutettu niin, että paneeli voi kääntyä itä-länsi-suunnassa auringon mukaisesti, kun taas 2-akselijärjestelmät pystyvät pitämään paneelin aina kohtisuorassa auringonsäteilyyn nähden. 1-akselijärjestelmät lisäävät aurinkopaneelin tuottoa noin 20-25% ja 2-akelijärjestelmät noin 35-45%.
Aurinkosähköä voidaan tuottaa myös peileillä tai linsseillä. Suurissa aurinkovoimaloissa paraboloidiset peilit keskittävät lämpöä. Keskittävä aurinkovoimala muuntaa auringon lämmön mekaaniseksi energiaksi ja tuottaa sillä sähköä.
Auringon lämpöä voi hyödyntää useilla eri tavoilla. Aurinkokeräimissä putkistossa kulkeva neste lämpiää auringon säteilyn johdosta. Lämpö voidaan johtaa joko suoraan lämmitettävään kohteeseen tai lämmönvaraajaan, esim. suureen vesisäiliöön.
Passiivinen aurinkoenergian hyödyntäminen tarkoittaa aurinkoenergian hyödyntämistä ilman lisälaitteita. Rakennuksen ikkunoista voidaan tehdä suuret ja suunnata ne etelään. Lisäksi rakennus voidaan sijoittaa tuulelta suojassa olevaan paikkaan.
Niin kutsutut passiivitalot ovat hyvin eristettyjä ja tiiviitä, jotta lämpö ei karkaa ulos. Niissä käytettyjen rakennusmassojen pitää kyetä keräämään ja pitämään lämpöä sisällään riittävän kauan pakkasellakin. Ikkunoiden lähelle voidaan rakentaa betonista, tiilestä, kivestä tai muusta materiaalista hyvin lämpöä varaava rakennusmassa, esimerkiksi ylimääräinen seinä, joka jäähtyy hitaasti ja lämmittää pitkään rakennusta.
Passiivitalo on suunniteltava siten, että lämpimämpien osien ylimääräinen lämpö saadaan hyödynnettyä rakennuksen viileämmissä osissa. Toisaalta talossa täytyy olla hyvin toimiva tuuletus, jotta liika lämpö saadaan ulos tarvittaessa. Kesällä liialta kuumenemiseltä vältytään esimerkiksi siten, että taloon rakennetaan auringolta suojaava katos. Talvella aurinko paistaa matalammalta, ja valo pääsee katoksen alta sisään rakennukseen.
Passiivitalo lämpenee auringonvalon lisäksi ihmisistä, kodinkoneista ja lamppujen tyypistä riippuen myös valaistuksen hukkaenergiasta. Jos sähkö tuotetaan aurinkopaneeleilla, rakennus on energian suhteen omavarainen, ja tällöin puhutaan nollaenergiatalosta. Jos energiaa syntyy enemmän kuin kulutetaan, kyseessä on plusenergiatalo.
Taipuisia ohutkalvo-aurinkopaneeleita voidaan käyttää joustavasti rakennusten erimuotoisten parvekkeiden, porraskäytävien tai katosten pinnoilla. Ohutkalvopaneeleita hyödynnetään nykyään myös esimerkiksi laukuissa ja vaatteissa. Ikkunalasien paikalle sopivia läpikuultavia aurinkopaneeleja on niin ikään olemassa.
Aurinkolämmön saralla on niin ikään viime vuosina nähty useita uusia innovaatioita. Yritys nimeltä Conserval Engineering on kehittänyt ”aurinkoseinä”-teknologian, jossa metallinen lämpöä keräävä levy asennetaan rakennuksen ulkoseinän päälle. Levyn lämmittämä ilma jää levyn ja seinän väliin, josta se puhalletaan normaaliin tuuletusjärjestelmän kautta sisälle rakennukseen.
Aurinkolämpöjärjestelmän voi myös yhdistää kalliolämpöjärjestelmään: Aurinkokeräimet lämmittävät vettä, joka johdetaan kalliossa kiertävään putkistoon. Kallio pitää veden lämpimänä ympäri vuoden, ja vettä voi käyttää talon lämmitykseen talvellakin.
Vastaava lämmön varastoinnin ideaa on hyödynnetty Australiassa sijaitsevassa keskittävässä aurinkovoimalassa. Tuhannet peilit heijastavat auringon säteilyn voimalan keskellä oleviin grafiittijärkäleisiin. Niiden läpi pumpataan vettä, joka höyrystyy kovassa kuumuudessa. Höyry ohjataan turbiineihin, jotka tuottavat sähköä. Lämpöä varastoituu grafiittiin pitkäksi aikaa, joten voimalalla voidaan tuottaa sähköä myös öisin ja pilvisellä säällä.
Mikrotuotannolla käsitetään kohteen omaa käyttöä varten tuottama sähköenergia. Mikrotuotantolaitos voi tuotannon ylittäessä kohteen kulutuksen syöttää energiaa myös verkkoyhtiön sähkönsiirtojärjestelmään. Mikrotuotannon energian verkkoon syöttäminen ei kuitenkaan ole Suomessa järin kannattavaa valtiollisen tuen puutteen takia. Energiaa verkkoon syötettäessä on siitä tehtävä erillinen sopimus verkkoyhtiön kanssa. Mikrotuotannon tehoraja on Energiateollisuus Ry:n mukaan noin 11kW (3 x 16A). Yksivaiheisen järjestelmän teho rajoittuu näinollen 3,7kVA:iin.
Pientuotantolla tarkoitetaan pienimuotoista hajautettua energiantuotantoa, jossa energia käytetään lähialueella, ei välttämättä kuitenkaan tuotantokohteessa. Energia syötetään yleensä pienjänniteverkon kautta käyttökohteisiin. Pientuotannon teho mikrotuotantoon verrattuna on yleensä monikymmenkertainen.
Mikro- ja pientuotannon tuotantomuodot: Mikro- ja pientuotannossa energia saadaan vesi- tai tuulivoimasta, aurinkosähköstä tai polttamalla biopolttoaineita (lämmön ja sähkön yhteistuotanto). Suomessa mikrotuotannon tuotantomuotona aurinkosähkö on nostamassa suosioaan. Aurinkopaneelien hintojen laskiessa yhä useampi kiinteistö on kiinnostunut tuottamaan osan tarvitsemastaan energiasta edullisesti ja luontoa säästäen.
Aurinkokeräin tuottaa lämpöä, ei sähköä, kuten aurinkopaneeli. Aurinkokeräimiä käytetään yleensä lämpimän käyttöveden tuottamiseen ja rakennusten lämmittämiseen. Aurinkokeräin tuottaa samankokoista aurinkopaneelia enemmän energiaa.
Auringon säteilyä otetaan talteen keräimessa olevan tumman ja kuumenevan matallisen tai muovisen pinnan avulla, jolloin auringon valo muuttuu lämmöksi.
Yleisessä nestekiertoisessa tasokeräimessä kierrätetään vesi-glykoliseosta pumpun avulla. Lämmennyt neste kulkee putkien kautta lämmönvaraajaan. Varaajasta lämpö siirtyy lämpimään käyttöveteen tai talon lämmitysjärjestelmään. Systeemin toimintaa säädellään ohjausyksiköllä.
Markkinoilla on myös tavallisia tasokeräimiä hieman tehokkaampia tyhjiöputkikeräimiä, joiden etuna on se, että auringon valo osuu putkiin hyvässä kulmassa vuorokauden kaikkina aikoina.
Suomalainen Savosolar Oy on kuitenkin kehittänyt tasoaurinkokeräimen, joka on tällä hetkellä markkinoiden tehokkain aurinkokeräin ja jonka tehokkuus perustuu nano-pinnoitteeseen.
Aurinkokeräimiin perustuvaan lämmitysjärjestelmään voi yhdistää esimerkiksi lämpöpumpun tai öljy- tai bioöljykattilan, jolloin rakennus pysyy lämpimänä myös talven pimeimpinä kuukausina.
Aurinkopaneelit muuttavat auringosta tulevan säteilyn sähköksi. Aurinkopaneelissa on useita yhteenkytkettyjä aurinkokennoja, joissa on kahta, atomien varauksen suhteen toisistaan eroavaa puolijohdemateriaalia.
Auringon säteily sisältää fotoneja eli valokvantteja. Osuessaan aurinkokennon puolijohdemateriaaliin ne synnyttävät kennoon elektroni–aukko-pareja. Irronneet elektronit voidaan viedä ulkoiseen virtapiiriin, jolloin kennosta saadaan sähköä. Haluttu jännitteen taso saadaan kytkemällä tarpeellinen määrä kennoja peräkkäin sarjaan.
Aurinkosähköjärjestelmä voidaan yhdistää yleiseen sähköverkkoon, josta saadaan tarvittaessa varavoimaa ja jota pitkin tuotettu ylijäämäsähkö voidaan myydä sähköyhtiölle. Verkkojännitettä käytettäessä aurinkopaneelin tuottama tasasähkö muunnetaan invertterillä 230 voltin vaihtovirraksi.
Jos yhteyttä sähköverkkoon ei ole, käytetään yleensä varavoimana akkuja. Lyijyakut ovat yleisimmin käytettyjä, koska painolla ei ole merkitystä. Pienempiin mökkisähköjärjestelmiin riittää yleensä myös 12 voltin akkujännite.
Aurinkopaneeli yhdistetään akkuihin lataussäätimellä, joka estää akuston syväpurkauksen ja ylilatautumisen sekä virran vuotamisen takaisin paneeliin. Järjestelmään voidaan liittää myös jokin toinen energiantuotantomuoto, kuten tuulivoimala, tuomaan lisäenergiaa.
Aurinkokennot pohjautuvat yleensä kiteiseen, monikiteiseen, nauhamaiseen tai amorfiseen piihin. Yksikiteisestä piistä tehdyt aurinkopaneelit ovat tällä hetkellä markkinoiden tehokkaimpia, mutta kalliimpia valmistaa kuin esimerkiksi monikiteiseen piihin perustuvat kennot.
Ohutkalvopaneelit voidaan tehdä mm. amorfisesta piistä, kadmiumtelluurista, galliumarsenidistä, kupari-indiumdiselenidistä tai kupari-indiumgalliumdiselenidistä. Ohutkalvopaneelien sähköä tuottava kerros on vain noin tuhannesosamillimetrin paksuinen, minkä vuoksi kerroksia voi myös olla useita, jolloin kennojen teho kasvaa. Monikerroksisilla ohutkalvopaneeleilla on laboratorio-oloissa saavutettu erittäin hyviä hyötysuhteita, kun ne on yhdistetty aurinkoa seuraaviin ja säteet keskittäviin peileihin.
Ohutkalvopaneelien osuus markkinoista on edelleen pieni. Markkinaosuuden kasvua on häirinnyt perinteisten piipaneelien raju hinnanlasku vuoden 2010 jälkeen. Alan tuotekehitykseen on kuitenkin tästä huolimatta investoitu edelleen paljon.
Lisäksi kehitteillä on orgaanisista ja polymeerisistä rakenteista tehtyjä ohutkalvopaneeleja. Myyntiin on jo tullut taipuisia ja läpinäkyviä orgaanisia ohutkalvopaneeleita, joita voi käyttää esimerkiksi ikkunoissa tai yhdistää kankaisiin.
1838: 19-vuotias ranskalainen Edmund Becquerel onnistui muuttamaan valon sähköksi. Hänen valosähköilmiötä (photovoltaic, PV) koskevat tutkimukset eivät kuitenkaan johtaneet käytännön sovelluksiin.
1865: Auguste Mouchout kehitti aurinkoenergialla toimivan höyrykoneen, jonka teho oli puoli hevosvoimaa.
1883: Amerikkalaiskeksijä Charles Fritts ideoi ensimmäiset seleenikiekoista tehdyt aurinkokennot ja pystyi muuttamaan auringon energiasta 1–2 prosenttia sähköksi.
1885: Ranskalainen Charles Tellier asensi aurinkolämpöjärjestelmän käyttöveden lämmittämiseen omalle katolleen.
1892: Aubrey Eneas perusti ensimmäisen aurinkoenergiayrityksen, The Solar Motor Co., joka valmisti aurinkoenergialla toimivia moottoreita.
1923: Albert Einstein sai Nobelin palkinnon valosähköilmiötä selittävistä teorioistaan.
1954: Calvin Fuller, Gerald Pearson and Daryl Chaplin keksivät vahingossa käyttää piitä puolijohteena. Keksinnön avulla kyettiin rakentamaan aurinkopaneeli, jonka tehokkuus oli kuusi prosenttia.
1956: Ensimmäinen kaupalliseen käyttöön suunnattu aurinkokenno esiteltiin. Hinta oli 300 dollaria wattia kohden, ja sitä käytettiin radioissa ja leluissa.
1958: Ensimmäinen aurinkoenergiaa sähkön tuotantoon käyttävä satelliitti laukaistiin.
1960-luku: Avaruusohjelmissa käytettiin runsaasti aurinkoenergiateknologioita.
1970-luku: Energiakriisit johtivat vaihtoehtoisten energialähteiden etsintään. Aurinkopaneelisähkön hinta putosi noin 20 dollariin watilta.
1982: maailmanlaajuinen aurinkosähkötuotanto ylitti 9,3 MW. 200-kW järjestelmä asennettiin tehtaaseen ja 1-MW:n voimala yhdistettiin verkkoon Kaliforniassa.
1983: maailmanlaajuinen aurinkosähkön tuotanto ylitti 21,3 MW ja myynti 250 miljoonaan dollaria.
1990- ja 2000-luvut: Aurinkoenergiateknologiat kehittyvät huimasti, 2000-luvun lopussa ja 2010-luvun alkupuolella oli suorastaan kansainvälinen aurinkoenergiabuumi, jonka seurauksena järjestelmien hinnat laskivat reilusti (2-3€/Wp).
2015: Maailmanlaajuinen aurinkosähköntuontanto ylitti 200MW:n rajapyykin.
© 2017. | Toteutus & Design: uudetkotisivut.fi