Aurinkoenergia
Windesol - Tuuli- & aurinkovoima tietosanakirja
|
Aakkosellinen hakemisto sekä kaikki Windesolin luokat |
Sisällysluettelo |
Yleistä
Aurinkopaneli koostu useista rinnan sekä sarjaan kytketyistä kennoista. Kennojen määrä panelissa määrää käytettävän jännitteen sekä panelin tuoton. Paneleiden teho ilmoitetaan wateissa mitä paneli voi maksimissaan tuottaa tunnissa kun auringon säteily osuu kohtisuoraan paneliin. Huonoon hyötysuhteeseen osa syyllisenä on säteilyn lämmittävä vaikutus jota ei sähkön tuottamiseen käytettävissä paneleissa voida hyödyntää. Vuonna 2007 paneleiden hyötysuhteet olivat maksimissaan 20% luokkaa. Auringonsäteily on kesäisin yli 1000 wattia neliölle ja talvisin muutamia kymmeniä watteja neliölle.
Auringon säteilyllä voidaan myös lämmittää aurinkopanelilla tällaista panelia kutsutaan aurinkokeräimeksi. Aurinkokeräimen sisällä on putkia jotka ovat tyhjiössä. Putkissa kulkee pakkasen kestävä neste/kaasu joka lämpenee aina auringon paistaessa jopa 300 asteiseksi. Lämmönvaihtimella saadaan aurinkokeräimen nesteestä/kaasusta lämpö talteen vesivaraajaan.
Käyttö
Paneleiden käyttö on helppoa ja vaivatonta jos energiaa saadaan varastoitua. Suuressa mittakaavassa paneleiden käyttö on ongelmallista sillä tuotto on verrannollinen panelin pinta-alaan sekä suuntaukseen. Monikide paneleiden tuotto ei ole yhtä riippuvainen suorasta auringon säteilystä sillä monikide paneli ei ole yhtä herkkä varjoille. Yksikide paneli tuottaa aina huonoimman kennon mukaan. Tämä tarkoittaa sitä että jo yksi puun lehti tiputtaa merkittävästi panelin tuottoa. Pöly ja lika yleensä aiheuttaa molemmille paneli tyypeille tuoton alenemista joten on syytä sillointällöin puhdistaa panelin absortointi pinta tuoton maksimoimiseksi. Sähkön tuottoon tarkoitettuja saneleita ei käytetä juuri muualla kuin kesämökeillä.
Aurinkokeräimillä voidaan lämmittää suurin osa käyttövedestä kesäaikana näin korvaten muulla energialla tapahtuvaa lämmitystä. Tämä kuitenkin vaatii lämminvesivaraajan jotta lämmittimien hyöty saataisiin kokonaisuudessa käyttöön. Jo vähäinenkin auringon säteily tuottaa lämpöä joten aurinkokeräimistä on hyötyä myös keväisin sekä syksyisin jolloin lämmitystarve nousee ilmojen kylmetessä. Laitteistoja alkaa saamaan maailmalta jo kohtuuhintaisina kiinalaisvalmisteina, joskin suomessa myytävät ovat vielä varsin korkeissa hinnoissa. Aurinko keräimissä tuottoon vaikuttavat samat asiat kuin sähkön tuottoon tarkoitetuissa paneleissa. Lika ja pöly ovat kuitenkin suurin ongelma varjojen lisäksi. Tyhjiöputkikeräimet tuottavat lämpöä auringonpaisteesta vaikka ulkona olisi pakkanen. Ne ovat siten parempi valinta suomen olosuhteisiin. Rikkoutuneet putket ovat myös vaihdettavissa yksitellen, joten koko keräin ei mene pilalle vauriosta, kuten panelikeräimet.
Keräimien hyötysuhde on merkittävästi parempi kuin sähkön tuotantoon tarkoitetuilla paneleilla sillä keräimet hyödyntävät lähes kaiken säteilystä muodostuvan lämmön. Hyötysuhteeseen vaikuttaa keräimen lämmösiirtokyky sekä järjestelmän eristys. Tyypillisesti tyhjiöputkikeräimillä päästään n. 60% hyötysuhteeseen.
Keräinten mitoitus on tehtävä lämmöntarpeen mukaan. Tyypillisesti pienellä varaajalla katetään yhden vuorokauden tai viikonlopun energiatarve, yöllä ja joka päivähän ei paista edes kesällä. Keräimien määrän lisääminen ja varastointikyvyn nostaminen parantaa järjestelmän selviytymistä paisteettomien aikojen yli. Jopa sellainen on mahdollista, että tehdään niin suuri lämpövarasto, että sen turvin pärjätään lokakuusta helmikuulle. Tänä aikana lämmitysenergian tarve tyypillisessä omakotitalossa on n. 10Mwh. Esim vesivarastona 50C lämpömuutoksella tarvitaan n. 200m³ vettä nollahäviöillä. Siis n. 7x7x4m varastoallas. Tyhjiöputkikeräinten tuottama korkea lämpö mahdollistaa myös esim kivaraston käyttämisen. Kivellä on hivenen vettä huonompi lämpökapasiteetti per kuutio, mutta se voidaan haitatta lämmittää kuumemmaksi, jolloin varaston koko jää pienemmäksi.
Ruotisissa on kuulema 80-luvulla tehty talo, jossa iso hyvin eristetty kellari on täytetty soralla ja aurinkolämpö johdettu sinne. Lämpö on riittänyt helmikuulle kellarin ovea raottamalla ja vasta sitten on ollut tarve käynistaa kiertovesipumppu. Tälläinen on kumminkin kovin epämukava kesähelteillä jos kellarissa on kiuas kuumana. Siten lämpövarasto on edullista perustaa autotallin tms. haitattoman tilan yhteyteen.
Muuta
Paneleita voidaan myös itse tehdä. Yksi sovellus on kierrättää ilmaa mustaksi maalattujen tölkkien lävitse ja lämmenneellä ilmalla voi lämmittää vaikka autotallia tai muuta tilaa.
Tehokkaampi keräin muodostuu laudoista tehdystä raamista esim 1x5x0.1m, jonka tausta päällystetään katekankaalla (mansikkamaat), sitten katteen päälle laitetaan esim 1cm paksut rimat ja laatikko päällystetään kauttaaltaan kasvihuonemuovilla. Tämän jälkeen etupuolella ja taustapuolelle laitetaan rimat ja uusi kerros kasvihuonemuovia, jotta saadaan kaksikertainen eristysrakenne. Laatikon sisään voi sijoittaa mustaa vesiputkea tai laatikon kautta kierrättää ilmaa. Ilma pitää kumminkin olla suodatettua, jotta muovit ei likaanu. Hyvin tehtynä laatikon elinikä n. 5v tienoilla jonka jälkeen muovit on vaihdettava.
