29. märts 2011

Tähelepanu! Artikkel on enam kui 5 aastat vana ning kuulub väljaande digitaalsesse arhiivi. Väljaanne ei uuenda ega kaasajasta arhiveeritud sisu, mistõttu võib olla vajalik kaasaegsete allikatega tutvumine.

See, et päikeseenergia abil saab sooja vett toota, ei ole enam ammu mingi uudis ja Eestimaal ringi liikudes jäävad juba üsna tihti silma eramajade katustele paigaldatud päikesekollektorid.

Nendelt, kes päikeseenergial toimiva veeküttesüsteemi oma eramajale paigaldanud on, olen kuulnud vaid positiivset hinnangut: aprillikuust septembrini saavat praktiliselt kogu elamu oma tarbesoojavee päikesest.

See, kui suure osa tarbevee soojendamisest saab suvisel perioodil katta päikeseenergiaga, sõltub paneelide pinna suurusest katusel; sellest, kui mitme päeva jagu on olemas sooja vee varu boileris ning pere tarbimisharjumusest. Päikesekollektorite kasutegurid jäävad vahemikku 50–85 protsenti.

Oluliselt vähem on Eestis levinud päikeseenergiast elektri tootmine, samal ajal kui mujal maailmas ehitatakse pidevalt juurde nii suuri kui ka väikseid päikeseelektrijaamu.

Eestimaal tegelikult päikest jagub ja tootlikkus oleks olemas. Miks siis on Eestis päikesest elektri tootmine nõnda vähe levinud? Siinkohal lükkaksin ümber müüdi, et Eestis ei ole piisavalt päikest.

Teatavasti on Saksamaa suurim päikeseenergia tootja maailmas, seal asub umbkaudu 50 protsenti kogu maailma päikeseelektrijaamadest. Kui võrrelda Eesti ja Saksamaa päikeseenergia tootlikkust, siis on see üsna sarnane. Näiteks Saksamaal Berliinis on 1 kW päiksepaneelide tootlikkus aastas 829 kWh, Tallinnas aga 835 kWh. Meie eripära on see, et talvekuudel on siin päikeseenergiat võrreldes suvise ajaga ligi kaheksa korda vähem. Samuti on päikeseenergiat Eestis võrreldes Saksamaaga vähem, aga seda kompenseerib keskmisest madalam õhutemperatuur, mis omakorda suurendab päikesepaneelide tootlikkust.

Praegu kasutatakse Eestis päikeseenergiat elektri tootmiseks peamiselt autonoomsetes süsteemides, kus talvekuudel on optimaalne lahendus kompenseerida vähest päikseenergiat tuule- või diiselgeneraatoriga.

Eestis on peamised päikeseelektrijaamade arengut pidurdavad tegurid elektrienergia väike ostuhind ja eraisikule kui väikesele tootjale keerukas üldvõrguga liitumise protsess.

Soomes näiteks saab lihtsustatud korras väikesed päikese- ja tuuleenergiasüsteemid võrguinverteriga üldvõrku liita. Saksamaal makstakse hoone katusel asuva ja kuni 30 kW võimsusega PV-paneelide võrku ühendatud süsteemi puhul kuni 0,33 €/kWh ja Tšehhis 0,47 €/kWh. Eestis makstakse päikeseenergiast toodetud elektri eest praegu 0,09 €/kWh.

Taastuvenergia praeguste ostuhindade puhul oleks võrku ühendatud süsteemi tasuvus Eestis umbkaudu 30 aastat, kuid Eesti päikese ja Saksamaa hindadega umbes kümme aastat. Päikesepaneelide eluiga on 25–30 aastat.

Veebruaris tehti algust põneva ettevõtmisega: Keskkonnainvesteeringute Keskuse kaasabil alustati Lõuna-Eestis Eesti esimese päikeseelektrijaama paigaldamist. 

Kui jaam valmis saab ja tööle hakkab, toob sealt saadav statistika kindlasti selgust ka laiemale pinnale – kas Eestimaa on sobilik regioon päikeseenergiast elektri tootmiseks või pigem mitte.

Päikesepaneeli paigaldus tuleb hoolega läbi mõelda

Päikesepaneelide statsionaarsel paigaldamisel Eestis on optimaalne suund otse lõunasse (kagu või edela suunal väheneb tootlikkus umbes 5% ja ida või lääne suunal umbes 20%) ja maapinna suhtes 40° nurga all. 

Miinuseks on siin talvel mõnevõrra väiksem tootlikkus ja paneelidele ladestuv lumi. Kui tegemist on autonoomse lahendusega, mida kasutatakse aasta ringi ning suvisel ajal on süsteemis energia ülejääk, siis võiks paneelid paigaldada seinale 90° nurga all maapinna suhtes või leida kompromiss 40–90° nurga vahel.

Novembrist veebruarini on vertikaalselt paigaldatud päikesepaneelide tootlikkus umbes 7% suurem kui 40° nurga all ja sellise paigutuse juures ei saja ka lumi paneelidele. Parim lahendus meie regioonis oleks, kui suvisel perioodil saaks seinale paigaldatud paneelidele anda kas või mingil määral väiksema nurga.

Katusele paigaldatud paneelide puhul pole nurga muutmine soovitatav, sest nii tekib paneeli taha suur hulk lund. Mida kõrgemale katuse pinnast või kaugemale seinast PV-paneelid paigaldada, seda rohkem energiat need toodavad, sest nõnda on paneelidel parem jahutus.

Tehniliselt lihtsaim ja odavam viis paneelide paigaldamiseks on puidust alusraami ehitamine otse maapinnale. Eelduseks on, et puud või hooned paneelidele varju ei tekita. Maapinnale paigaldatud paneelide puhul on tagatud ka hea jahutus. Mõne paneeliga süsteemi võib paigaldada ilma alusraamita otse katusele või seinale.    

Paneele mitut liiki

Päikesepatarei elemente valmistatakse erinevatest materjalidest ja sellest on tingitud ka nende nimetused: monokristall – efektiivsus 11–17%; polükristall – efektiivsus 11–15%; õhukesekileline (thin film) – viit erinevat alaliiki, mille tüüpiline efektiivsus jääb vahemikku 3–11%.

Kõige enam on levinud monokristall- ja polükristall­paneelid. Ei ole vahet, mis on paneeli efektiivsus, peamine on 1 W maksumus. Efektiivsus iseloomustab, mitu protsenti suudab päikesepaneel päikeseenergiat ümber muundada elektrienergiaks. Paneeli efektiivsusega puutub tavatarbija kokku läbi paneeli mõõtmete: kindla suurusega pinnaühikult (nt hoone katus) toodavad suurema efektiivsusega paneelid rohkem energiat. Nii mono- kui ka polükristallpaneelide tootlikkus Eestis on üldjoontes sama. Tähelepanu võiks pöörata sellele, kui tuntud on tootja ja mis tulemuse on tema paneelid saanud testides. Samuti on oluline, missugused on garantiitingimused.

Tehnilised andmed pole raketiteadus

Lahkame näitena autonoomsesse süsteemi sobiva 80 W päikesepaneeli andmestikku.  saame teada paneeli maksimaalse võimsuse ja päikesepatarei elemendi liigi. Näites on firma SolarWorld 80 W polükristall­paneel. (STC: 1000 W/m², 25 °C, AM 1,5): paneeli testimisel on kasutatud standardtingimusi, kus pinnale langeb päikesekiirgust (spekter AM 1,5) 1000 W/m² ja päikesepateri elemendi temperatuur on 25 °C.: PV-paneeli maksimaalne võimsus. See on päikesepaneeli tehniliste andmete peamine kriteerium ning näitab Umpp ja Impp suhet. -5 / +10% on paneeli võimsuse tolerants, mis näitab lubatud kõikumist tehnilistes andmetes. Umpp 17,9 V: pinge maksimaalse võimsuse puhul. Impp 4,49 A: vool maksimaalse võimsuse puhul. Uoc 21,9 V: avatud ahela pinge. Isc 4,78 A: lühisahela vool. SC II 1000 V: süsteemi maksimaalne pinge paneelide jadaühenduse puhul.

SolarWorld SW 80 poly:

Performance under standard test conditions

Maximum power Pmax 80 Wp

Power tolerance

Maximum power point voltage

Maximum power point current

Open circuit voltage

Short circuit current

Maximum system voltage

TC Isc 0,034 %/K; TC Uoc –0,34 %/K; TC Pmpp –0,48 %/K: iseloomustab päikesepaneeli parameetrite muutumist selle elemendi temperatuurist sõltuvalt.

Autor: Sven Lõoke