|
Mikä on heterojunktio (HJT) aurinkokenno? Heterojunction (HJT) on erityinen PN-liitos, joka yhdistää kaksi erilaista teknologiaa yhdeksi kennoksi: kiteinen piikenno, joka on kerrostettu kahden amorfisen "ohutkalvon" piikerroksen välissä. Käytännössä yhdessä kennossa on kaksi eri aurinkopaneelia. Verrattuna mihin tahansa teknologiaan yksinään, näitä tekniikoita voidaan käyttää yhdessä saadakseen enemmän energiaa.  Miten HJT-solu verrataan PERC-kennoon? Yleisesti ottaen HJT-kennon edut verrataan alla lueteltuihin PERC-kennoihin:
Miten HJT-kennot lisäävät tehokkuutta?
Aurinkokennot ovat valmistettu ohuesta materiaalista, joka voi imeä osan auringonvalosta. Se ei kuitenkaan ole täysin läpinäkymätön. Osa auringonvalosta kulkee suoraan läpi, kun taas osa auringonvalosta heijastuu myös pinnalta pois päin. HJT-kenno hyödyntää tätä rakentamalla aurinkokennon kolmeen eri kerrokseen PV-materiaalia. Keskimmäinen N-tyypin monopiikerros suorittaa suurimman osan auringonvalon muuntamisesta sähköksi.
0 Comments
Keskiverto aurinkoenergian ostaja ei todennäköisesti kiinnitä huomiota siihen, tehdäänkö aurinkopaneelit p- vai n-tyypin aurinkokennoilla. On tärkeämpiäkin huolenaiheita, kuten teho ja estetiikka. Mutta jos joku ihmetteli, mitä nämä kirjaimet tarkoittavat ja miten ne voivat vaikuttaa aurinkopaneelien ostamiseen tulevaisuudessa, tässä on pikakurssi aurinkokennojen takana olevasta tieteestä.
Mutta yhä useammat aurinkoenergian valmistajat ottavat käyttöön n-tyypin rakenteita niiden lisäetujen vuoksi. Ensinnäkin, koska n-tyypin solut käyttävät fosforia boorin sijasta, ne ovat immuuneja boori-happivirheille, jotka aiheuttavat p-tyypin rakenteiden tehokkuuden ja puhtauden heikkenemistä. N-tyypin solut ovat puolestaan tehokkaampia, eikä valon aiheuttama hajoaminen (LID) vaikuta niihin. Vaikka Bell Labsin vuonna 1954 keksimä ensimmäinen aurinkokenno oli n-tyyppinen, p-tyypin rakenteesta tuli vallitsevampi aurinkoteknologian kysynnän vuoksi avaruudessa. P-tyypin solut osoittautuivat kestävämmiksi avaruussäteilyä ja hajoamista vastaan. Koska niin paljon tutkimusta tehtiin avaruuteen liittyvään aurinkoteknologiaan, oli luonnollista, että p-tyypin kennojen dominanssi valui alas asuinrakennusten aurinkoenergiamarkkinoille.
Aurinkovoimala tuottaa sähköenergiaa yhteensä auringon säteilyn määrän, josta vähennetään järjestelmän itsensä häviöt. Häviöissä on valtavia eroja, joista tässä blogisarjassa kerrotaan. Raloksen visio ja strategia on aina ollut minimoida aurinkovoimalan häviöitä ja sitä kautta parempaan tuottoon. Tuotto vaikuttaa investoinnin kanssa voimalan takaisinmaksuaikaan. Kannattaa siis panostaa häviöiden minimoimiseen. Vertaillaan esimerkiksi kohdetta, jossa on kaksi erilaista järjestelmää. Toinen järjestelmä on perinteiselle invertterillä toteutettu markkinoiden keskimääräisillä 17,5 % hyötysuhteella olevilla paneeleilla ja toinen on Ralos Aurinkovoimala mikroinvertteriteknologialla ja 20,5 % hyötysuhteella olevilla paneeleilla. Ero on huomattava.  Kohteen kattokulma on 20 astetta ja ilmansuunta etelään. Kohteen ympärillä ei ole varjostavia rakennuksia tai puita ja se sijaitsee Espoossa. Ympäristöolosuhteet ovat samat, paitsi tietysti mikroinvertteriteknologia parantaa hyötysuhdetta lian, lumen ja varjojen osalta. Molemmissa tapauksissa aurinkosäteily on 1270 kWh neliömetriä kohden. Tästä luvusta vähennetään voimalan häviöt, jonka jälkeen voidaan vertailla kahden erilaisen järjestelmän tuottoa. Kyseisen kohteen kohdalal Raloksen aurinkovoimalalla on 17,27 % hyötysuhde ja perinteisellä järjestelmällä hyötysuhde on 13,11 %. Lopullisessa vuosituotossa ero on lähes 32 % parempi.  Järjestelmien hyötysuhde ilman paneeleiden hyötysuhdetta on Ralos aurinkovoimalalla 84,25 % ja perinteisellä järjestelmällä 12,5 % huonompi, 74,91 %. Aurinkovoimaloiden vuosituotossa on valtavia eroja, joten ostohetkellä ei kannata vertailla pelkästään aurinkopaneelien nimellistehoa. Mikroinvertteriteknologia vähentää järjestelmähäviöitä merkittävästi.
Ralos aurinkovoimala alkaa tuottamaan asennuksen jälkeen päästötöntä energiaa. Voimalan ympäristövaikutukset riippuvat kuitenkin valmistusprosessista, kuljetuksista ja siitä, mitä sille tapahtuu käytöstä poiston jälkeen. Aurinkopaneelien valjastaminen tuottavaksi voimalaksi vaatii paljon energiaa, josta aiheutuu hiilidioksidipäästöjä.  Ralos aurinkovoimalan CO2 päästöt ovat 818,30 kg hiilidioksidia jokaista asennettua kilowattia kohden. Tämä voidaan ilmoittaa myös lukuna 29,1 g hiilidioksidia jokaista tuotettua kilowattituntia kohden. Ralos Aurinkovoimalan aiheuttamista päästöistä noin 78 % tulee valmistuksesta, kuljetuksesta ja asennuksesta. Noin 7 % päästöistä tulee käytönaikaisista toimista, kuten operoinnista ja huollosta. Noin 15 % voimalan aiheuttamista päästöistä tulee voimalan purkamisesta ja kierrätyksestä. Sähkön päästökertoimen ollessa [2020] 141 g hiilidioksidia jokaista tuotettua kilowattituntia kohden. Aurinkovoimalan tuottamat päästösäästöt lasketaan siis seuraavasti: (Sähkön päästökerroin - sähköntuotannon päästöt) x aurinkovoimalan tuotto, josta saadaan laskettua, että Ralos aurinkovoimala pienentää hiilijalanjälkeäsi 111,9 g CO2/kWh tai toisin sanoen 111,9 kg CO2/MWh. Ralos aurinkovoimalan aiheuttamat päästöt jakautuvat seuraavasti
 Killin Kaivin Oy on vuonna 1973 perustettu yhtiö, joka tarjoaa vankalla kokemuksella kaikki maarakennustyöt Pirkanmaan alueella. Killin Kaivin on erikoistunut kaapelointitöihin ja talojen pohjarakentamiseen. Killin Kaivimen varastohallin katolle asennnettiin 54 kpl Sharpin 330 Wp monikidepaneeleja. Järjestelmän kokonaistehoksi valikoitui 17,82 kWp, joka on suurin mahdollinen kiinteistöön asennettava aurinkovoimala. Voimala toteutettiin 15 mikroinvertterillä, jonka vuoksi jokaiselle aurinkopaneelille on oma tuotonseuranta. Ralos aurinkovoimalan tehokkuuden lisäksi, kiinteistön omistaja sai markkinoiden parhaan paloturvallisuuden ja pitkän takuun voimalalle. Katolta järjestelmä vei tilaa 108 m2. Kiinteistörakennus on sähkölämmitteinen ja tästä syystä aurinkovoimalalle saatiin erittäin hyvä omakäyttöaste. Aurinkovoimala vähentää kiinteistön käyttökuluja merkittävästi, jopa 60 %, jonka lisäksi kiinteistö saa myyntituloja ylijäämäsähkön myynnistä. Projektille haettiin Business Finlandilta 20 %:n energiainvestointituki. Energiatuen keskeisenä tavoitteena on edistää uusien ja innovatiivisten ratkaisujen kehittämistä energiajärjestelmän muuttamiseksi vähähiiliseksi pitkällä aikavälillä. Kiinteistön käyttökulut pienenevät erittäin paljon investoinnin seurauksena. Voimalan vuosituotto on 13,6 MWh ja asiakkaan hiilijalanjälki pienenee lähes 2 tonnia vuodessa.
 HK-Turkis Oy on isän ja pojan omistama tarhausyritys. Tarhaustoiminta alkoi vuonna 1972, kun perustaja sai sisaren perheeltä lahjaksi yhden paritetun minkin. Ensimmäisen minkin saamasta kahdesta penikasta alkoi tarhaustoiminta pikku hiljaa kasvaa. Yritys on laajentunut ostamalla lopettavia tarhoja, ja viime vuosina yhtiön tuotanto on tuplaantunut. Tarhausta harjoitetaan nyt kuuden hehtaarin alueella ja varjotaloja on noin viisi kilometriä. Lisäksi yrityksellä on suuri hallitila, jossa he itse jalostavat ja pakkaavat tuotteet. Yritys on niin ekologinen, ettei tuotannosta jää mitään sivuvirtoja hukattavaksi, vaan kaikki toiminnasta tullut ”hukka” käytetään toiminnassa toisaalla. Asiakkaamme tahtotila oli saada jo valmiiksi ekologinen toiminta entistä ekologisemmaksi muuttamalla ostosähköenergia lähituotetuksi ja ympäristöystävällisemmäksi. Ralos aurinkovoimalalla asiakas sai omavaraisuusastetta korkeammaksi, joka lisäsi immuniteettia sähkön hintamuutoksiin merkittävästi. Koronan vuoksi hiljentyneen turkiskaupan vuoksi omat tuotantotilat oli tarkoitus saada tuottamaan eikä vain olemaan kuluerä yritykselle. Toki sähkölaskun pienentäminen oli myös vahva lisäarvo hankkeen toteutumiselle.
Ralos aurinkovoimalalla saatiin pakastimen, käyttösähkön ja lämmityksen kuluttamaan energiaan suurta säästä. Aurinkovoimala rakennettiin yhteensä kolmelle eri liittymälle, kuudelle eri lappeelle, joista jokainen oli eri ilmansuuntaan ja eri kaltevuudella. Osa voimalasta tuli varjotalojen katolle ja osa asiakkaan muihin rakennuksiin. Muunneltavuus ja eri lappeile sijoittaminen sai asiakkaan valitsemaan Raloksen mikroinvertteriteknologian. Muunneltavuuden lisäksi mikroinvertteriteknologia tarjoaa tietysti paremman tuoton, pidemmän takuun ja parhaimmain mahdollisen paloturvallisuuden. Voimalan asennus tapahtui maaliskuussa 2020 ja 155 kWp voimala otettiin käyttöön huhtikuussa. Voimala toteutettiin 408 Ralos 380 Wp yksikidepaneella ja mikroinvertteriteknologialla. Voimala oli valmistuessaan Suomen suurin mikroinvertteriteknologialla toteutettu voimala. Voimala on tuottanut puolen vuoden aikana jo lähes 90 MWh sekä parhaimmillaan yhden päivän aikana 1000 kWh!  Motivan tilaama raportti aurinkosähköjärjestelmien paloturvallisuudesta. Loppukaneettina, "mikroinvertterit ovat turvallisin mahdollinen teknologia." Pelastuslaitoksen kommentti aurinkosähköjärjestelmien paloturvallisuudesta Aurinkosähkön tuotanto lisääntyy nopeasti. Aurinkosähköpaneelit ovat usein rakennusten katoilla, mutta jonkin verran myös integroituna esimerkiksi seinäelementteihin. Aurinkosähköjärjestelmien tulipaloja on muutamia vuodessa, mutta tulipalojen on ennustettu kasvavan lisääntyvän voimalamäärän vuoksi. Aurinkovoimalan paloturvallisuuteen liittyy kaksi asiaa
Onnettomuuksista aurinkosähköjärjestelmä kohteissa ja pelastustoiminnasta näissä kohteissa on hyvin vähän tietoa. Sen verran tiedetään kuitenkin, että 80 - 99 % palon alkusyy on tasajännitepuolella, eli invertterin ja paneelin välillä. Asennusvirheistä johtuvia tulipaloja on 77 % ja viallisista tuotteista johtuvia 23 % kaikista aurinkovoimaloiden tulipaloista.  Launeen Prisman Aurinkosähköjärjestelmän tulipalon jälkiä Lahdessa [ESS.fi] Aurinkovoimala on aina kytketty siten, että invertterin ja paneelin välistä jännitettä ei voida hallita. Jos järjestelmän jännitteen katkaisee, jännite katkeaa vain sähkökeskuksen tai turvakytkimen ja invertterin väliltä. Invertteristä katkeaa näin ollen verkkosähkö. Invertterin ja paneelin välille jää kuitenkin aina paneelien tuottama jännite. Jos paneeleita on useita, nousee välipiirin jännite jopa 1500 volttiin asti. Välipiirin pituus saattaa olla useita kymmeniä metrejä ja niitä voi olla useita yhdessä voimalassa. Tämä välipiiri on hallitsematonta sähköä, jota käyttäjä ei pysty hallitsemaan. Ja juuri tämä jännite on paloturvallisuuden vuoksi ongelmallinen. Tulipalon sattuessa järjestelmää ei saada sähköttömäksi, joten sitä ei voida sammuttaa vedellä. Sähköiskun vaara on olemassa, jos vesisuihku tai työkalut osuvat jännitteisiin osiin, kaapelien eristeet ovat palaneet tai astutaan aurinkopaneelien päälle. Paneelikentän ollessa suuri, ei sitä voida myöskään peittää. Korkeiden jännitteiden vuoksi paneelien turvalliseen erottamiseen tarvitaan aina virallienn sähkömies.  Ralos aurinkovoimalan paneelikohtaisen välipiirin avulla palo- ja sammutustyöturvallisuuden riskit saadaan minimoitua lähes olemattomaksi. Ralos aurinkovoimalan turvallisuus on ylivoimaisesti markkinoiden korkein.
 Aurinkoenergiaasiantuntija Ralos on lanseerannut uudet R1000 ja R2000 mikroinvertterit, joilla on invertterimarkkinoiden suurin hyötysuhde neljän erillisen MPPT:n (maximum power point tracking) avulla. Ralos R1000 on tarkoitettu tasakattoasennuksiin ja R2000 maa-asennuksiin. R1000 ja R2000 ovat ensimmäiset kaupalliset mikroinvertterit uuden sukupolven suurille yli 500 Watin aurinkopaneeleille. Suuria yli 500 Watin paneeleita käytetään suuremmissa tasakatto- ja maa-asennuksissa. Vaikka pienitehoisemmat mikroinvertterit ovat saaneet markkinoiden hyväksynnän etenkin valveutuneiden ostajien piirissä, on suurin este kehittymiselle ollut suhteellisen korkea invertteriteknologian wattihinta. Perinteisten keskusinvertterien valmistajat ovat huolissaan vanhentuneen invertteriteknologiansa wattihinnasta, operointikustannuksista sekä tietysti valokaaririskeistä ja paloturvallisuudesta. Perinteisten järjestelmien käyttäjät ovat huolissaan voimaloiden tuotoista, koska he eivät pysty seuraamaan yksittäisten paneelien tuottoja, eivätkä näin ollen tiedä voimaloissa piilevistä vioista. Ralos R1000 ja R2000 -mikroinvertterit ovat invertteriteknologian huippua ja kehitetty tehokkaampaa aurinkoenergian tuotantoa varten. Invertterien tehotiheys on markkinoiden suurin ja inverttereistä saadaan huipputehoa 550 wattia ja jatkuvaa tehoa 500 wattia paneelia kohden. Invertteriin voidaan kytkeä mikä tahansa aurinkopaneeli, jonka avoimen piirin jännite on alle 60 volttia. Huipputehokas mikroinvertteriteknologia mahdollistaa hajautetun järjestelmän luomisen asiakkaalle, jossa yksikään rikkoutuminen ei vaaranna järjestelmän tuottoa. Lisäksi teknologian avulla saadaan aurinkovoimalasta huipputurvallinen hallitsemattomien jännitteiden jäädessä alle 60 voltin. Järjestelmän paneelikohtainen tuottoseuranta mahdollistaa täsmähuollot sekä avoimen tiedon voimalan toiminnasta asiakkaalle asti. Ralos R1000 and R2000 mikroinverttereitä voidaan käyttää missä tahansa maa- tai kattoasennuksissa paneeleilla, joiden tehot ovat 300 watista jopa 600 wattiin (VOC alle 60 V). Mikroinvertterit ovat yhdistelmä huipputehokasta suorituskykyä, kustannustehokasta suunnittelua, avointa seurantaa ja vahvinta paloturvallisuutta. Mikroinverttereissä on integroitu vaihtojännitekaapelointi ja sisäänrakennettu WiFi-valvontalaite tekevät asennuksesta helppoa ja investointikustannukset ovat alhaiset. Etävalvontasovellukset ovat ladattavissa App Storesta ja Googlesta iPhonelle / iPadille ja Android-älypuhelimille / -tableteille. Jokaisen aurinkopaneelin sähköiset tiedot ja vikaraportit näytetään reaaliajassa.  Useat asiakkaat tulevat luoksemme kysymään, ovatko aurinkopaneelimme TIER 1-luokassa? Vastaus on yksinkertainen, eivät ole. Kenenkään aurinkopaneelit eivät ole TIER 1-luokiteltuja. Luokitus koskee paneelivalmistajia, ei itse aurinkopaneeleita. Tiettyjen myyntihahmojen vuoksi Suomessa aurinkopaneelialalla leviää vääriä käsityksiä liittyen TIER 1- luokituksiin. MYYTTI 1. AURINKOPANEELIT OVAT TIER 1-LUOKITELTUJA Kenenkään aurinkopaneelit eivät ole TIER 1-luokiteltuja. Luokitus koskee paneelivalmistajia, ei itse aurinkopaneeleita. MYYTTI 2. TIER 1-LUOKITELLUT PANEELIT OVAT LAADUKKAAMPIA Luokitus ei liity laatuun mitenkään. Bloomberg itse on todennut ettei suosittele käyttämään listaansa laadun arvioimiseen. Laadun arvioimisen lähtökohtana kannattaa pitää valmistajan antaman takuun pituutta. MYYTTI 3. TIER -LUOKKIA ON KOLME Valmistajaluokkia ei ole kuin yksi, TIER 1. Loput, välillä esiinpompsahtelevat luokat 2 ja 3 ovat paneelivalmistajien keksimiä, eivätkö ole alkuperäisen luokituksen mukaisia.  Käsitys, että TIER 1-valmistajien aurinkopaneelit olisivat muita laadukkaampia. Asia ei kuitenkaan ole näin. TIER 1-luokitus on taloustietotoimisto Bloombergin kehittämä lista arvioimaan paneelivalmistajien taloudellista kantokykyä. Taloudellinen kantokyky on tärkeää suurissa, satojen tai tuhansien megawattien tehoisissa aurinkopuistoissa. Luokituksella ei ole vaikutusta Suomen mittakaavan aurinkopuistoilla (< 1 MWp). Tälle listalle pääsevät noin 40 suurinta paneelivalmistajaa ja lista päivitetään neljännesvuosittain.
Toisen neljänneksen 2020 TIER 1-listan kärkipäässä olevat aurinkopaneelivalmistajat ovat LONGi, Jinko, JA Solar, Canadian Solar ja Risen. TIER 1-luokituksen saaneet aurinkopaneelivalmistajien vaatimukset ovat:
Bloombergin TIER 1-luokituksen listauksen metodi löytyy täältä: https://data.bloomberglp.com/bnef/sites/4/2012/12/bnef_2012-12-03_PVModuleTiering.pdf  Hakola Huonekalu Oy on Etelä-Pohjanmaalta, Jurvasta 1960-luvulta lähtöisin oleva huonekaluvalmistaja. Huonekalutehdas on rakennettu entiseen navettaan perinteitä ja ekologisuutta kunnioittaen. Perheomisteinen, suomalainen design-huonekalujen valmistaja Hakola on tunnettu laadustaan. Kotimaiset sohvat ja sisustustuotteet kotiin kannettuna suoraan verkkokaupasta. Hakola panostaa tuotteidensa korkealaatuisiin materiaaleihin jotka kestävät aikaa ja kulutusta sekä ovat helppohoitoisia ja turvallisia.
Asiakkaamme olivat tehneet päätöksen tuottaa omaa lähienergiaa ja kantaa yrityksenä oman vastuunsa hiilijalanjäljen pienentämisestä. Voimalan avulla asiakas saavuttaa suuremman omavaraisuusasteen, pienemmän sähkölaskun ja erittäin hyvän markkinointiarvon. Kuten Hakolan omat tuotteet, valikoitui aurinkovoimalateknologiaksi korkealaatuiset mikroinvertterit, joilla saavutetaan Suomen paras paloturvallisuus, sekä pisin ja tuottavin elinkaari. Ralos Aurinkovoimalalla saatiin lämmityksen ja sähköjen käyttöenergiaan erittäin suurta säästöä. Aurinkoenergiajärjestelmään haettiin Business Finlandilta energiatukea. Energiatuen keskeisenä tavoitteena on edistää uusien ja innovatiivisten ratkaisujen kehittämistä energiajärjestelmän muuttamiseksi vähähiiliseksi pitkällä aikavälillä. Tuen avulla saatiin investoinnin takaisinmaksuaikaa neljänneksen verran pienemmäksi. Asennus suoritettiin keväällä 2020 ja valmis 27 kWp:n voimala otettiin käyttöön huhtikuussa. Voimala toteutettiin 72 Ralos mustilla 380 Wp yksikidepaneeleilla ja Raloksen mikroinvertteriteknologiaa käyttäen. Katolta järjestelmä vei tilaa 150 m2. Hallin katolle jätettiin laajennusvaraa tulevaisuutta ajatellen. Huonekalutehtaan käyttökulut vähentyivät aurinkovoimalan myötä merkittävästi. Voimala on tuottanut 2020 toukokuussa jo lähes 4,2 MWh sähköä. Voimala tulee pienentämään Hakolan hiilijalanjälkeä 125 tonnilla hiilidioksidia seuraavan 30 vuoden aikana. Aurinkopaneeleiden suuntaus vaikuttaa merkittävästi sähköntuotantoon. Etelä-Suomessa vuotuinen sähköntuotto on parhaimmillaan asennettaessa paneelit suoraan etelään noin 40 asteen kulmaan. Ralos aurinkovoimalan tuotto pienenee katon lappeen ja ilmansuunnan mukaan seuraavasti.  Aurinkopaneelien tuotantoon vaikuttavat monen muun asian lisäksi katon lappeen ilmansuunta ja katon kaltevuus. Tuotto painottuu enemmän kesäaikaan ja varjot vaikuttavat tietysti tuottoon. Pääkaupunkiseudulla vuotuinen säteilymäärä vaakasuoralle pinnalle on hieman vajaa 1000 kWh/m2 ja Sodankylässä noin 800 kWh/m2. Suuntaamalla paneelit 40 asteen kulmassa etelään päin, voidaan hyödynnettävän säteilyn määrää lisätä vuositasolla 20-30 prosenttia verrattuna Itä- tai Länsiasennukseen.    Nirvan Rakennusurakointi Oy on vuonna 1992 perustettu Lempääläläinen osakeyhtiö joka rakentaa ja saneeraa erikokoisia liikekiinteistöjä Pirkanmaalla. Yrityksellä on lähes 30 vuoden kokemus erikokoisten räätälöityjen toimitilojen laadukkaasta rakentamisesta. Asiakkaamme vahva visio oli saada sähkölaskuja pienemmäksi, sijoittaa pääomaa hyvin tuottavaan investointiin sekä tietysti oman hiilijalanjäljen pienentäminen. Aurinkovoimalan avulla kiinteistön käyttökuluja lämmityksen ja sähkönkulutuksen osalta saatiin sopivasti pienemmäksi. Asiakasyritys on nykyään myös 40 % omavaraisempi kuin ennen. Ralos Aurinkovoimalalla saatiin lämmityksen ja sähköjen käyttöenergiaan erittäin suurta säästöä. Aurinkoenergiajärjestelmään haettiin Business Finlandilta energiatukea. Energiatuen keskeisenä tavoitteena on edistää uusien ja innovatiivisten ratkaisujen kehittämistä energiajärjestelmän muuttamiseksi vähähiiliseksi pitkällä aikavälillä. Tuen avulla saatiin investoinnin takaisinmaksuaikaa neljänneksen verran pienemmäksi. Asennus suoritettiin syksyllä 2019 ja valmis 24 kWp:n voimala joulukuussa. Voimala toteutettiin 72 Sharpin 330 Wp monikidepiipaneelilla ja Raloksen mikroinvertteriteknologiaa käyttäen. Katolta järjestelmä vei tilaa 150 m2. Kiinteistön käyttökulut vähentyivät erittäin paljon investoinnin seurauksena. Voimala on tuottanut 2020 tammikuussa 0,13 MWh ja helmikuussa 0,6 MWh. Voimala on vähentänyt muutamassa kuukaudessa lähes 158 kg hiilidioksidipäästöjä. Mikroinverttereillä voimalasta on saatu jo 12 % enemmän, kuin mitä tavanomaisella invertteritekniikalla olisi saatu.  Päivätuotto Helmikuun 27. 2020  Pivuti, eli Pirkanmaan Vuokratilat Oy on vuonna 2011 perustettu Kangasalalainen osakeyhtiö joka rakentaa, myy ja vuokraa hallitiloja Tampereella ja lähikunnissa. Pivutilla on 15 vuoden kokemus erityyppisten räätälöityjen hallien rakentamisesta ja he ovat erikoistuneet asiakaslähtöiseen tilojen räätälöintiin.
Asiakkaamme visio, jota lähdimme oman liiketoimintamme avulla ratkaisemaan, on erottautuminen muista hallirakentajista. Usein halleja rakennetaan mahdollisimman pieniä investointikustannuksia silmällä pitäen vyöryttämällä kaikki mahdollinen kustannus asiakkaan käyttökuluksi. Pivuti on asiassa edelläkävijä ja siten tarjoaa asiakkaallensa mahdollisimman pienet käyttökulut. Käyttökuluihin sisältyy vahvasti myös sähköt ja lämmityskustannukset. Ralos Aurinkovoimalalla saatiin lämpöpumppujen ja sähköjen käyttöenergiaan erittäin suurta säästöä. Aurinkoenergiajärjestelmään haettiin Business Finlandilta energiatukea. Energiatuen keskeisenä tavoitteena on edistää uusien ja innovatiivisten ratkaisujen kehittämistä energiajärjestelmän muuttamiseksi vähähiiliseksi pitkällä aikavälillä. Tuen avulla saatiin investoinnin takaisinmaksuaikaa neljänneksen verran pienemmäksi. Asennus suoritettiin kesällä 2017 ja valmis 44 kWp:n voimala otettiin käyttöön heinäkuussa. Voimala toteutettiin 132 Sharpin 330 Wp monikidepiipaneelilla ja Raloksen mikroinvertteriteknologiaa käyttäen. Katolta järjestelmä vei tilaa 265 m2. Hallin katolle jätettiin laajennusvaraa tulevaisuutta ajatellen. Pivutin hallien asiakkaiden käyttökulut vähentyivät aurinkovoimalan myötä merkittävästi. Voimala on tuottanut vuoden 2019 elokuusta alkaen jo yli 18 MWh lähienergiaa. Voimalan sähköenergiatuoton lisäksi voimala vähentää Pivutin hiilijalanjälkeä jopa 208 tonnilla CO2-päästöjä uusiutuvan energiantuotannon seurauksena.
OHUTKALVOKENNOTTavanomaiset yksi- ja monikidepiikennot (puolijohtavat p-n-liitokset) ovat ensimmäisen sukupolven aurinkokennotyyppejä. Piikennot tulivat ensimmäisenä markkinoille ja tästä syystä niillä on nykyisin suurimmat markkinat. Ohutkalvoaurinkokenno on toisen sukupolven aurinkokenno, joka valmistetaan lisäämällä ohut sähköä tuottava kalvo lasiin, muoviin tai metalliin. Toisen sukupolven ohutkalvoteknologioita ovat CdTe, CIGS ja a-Si. Ohutkalvokennot tulivat tunnetuiksi 1970-luvun lopulta lähtien, kun markkinoille ilmestyivät taskulaskimet, joiden virtalähteenä oli pieni amorfisen piin nauha.  Ohutkalvotekniikoiden etuja perinteiseen aurinkopaneeliin verrattuna ovat integroitavuus muihin materiaaleihin, esteettisyys, suhteellisen edullinen hinta, valmistuksen ympäristöystävällisyys, paremmat hajasäteilyn talteenottokyvyt sekä paremmat lämpötekniset ominaisuudet. Kalvonpaksuus vaihtelee muutamasta nanometristä (nm) kymmeniin mikrometreihin (µm). Vertailuna, perinteisen piikidekennon vahvuus on 0,3 mm. Tästä syystä ohutkalvot ovat taipuisia, joustavia ja kevyitä. Ohutkalvoteknologian suurin etu ensimmäisen sukupolven aurinkokennoihin verrattuna on niiden työstettävyys, jonka avulla kalvoista saadaan osittain läpinäkyviä. Läpinäkyvä rakenne mahdollistaa monia käyttökohteita, joissa se korvaa perinteisen läpinäkyvän lasin. Haittoja ovat saatavuus (vain muutama valmistava yritys), huonompi hyötysuhde, tuoton pieneneminen läpinäkyvyyden kustannuksella ja painon mukana tulevat logistiset haasteet. Ympäristönäkökulmasta katsottuna tavanomaisen, ensimmäisen sukupolven aurinkokennon elinkaarenaikainen (valmistuksesta hävitykseen) päästöt ovat 45 grammaa jokaista tuotettua kilowattituntia kohde. Vertailukohteena voidaan pitää keskimääräinen sähköntuotannon CO2-päästökerroin Suomessa laskettuna viiden vuoden liukuvana keskiarvona 158 g CO2 kilowattituntia kohden (tilastokeskus 2019). A-Si-ohutkalvon kerroin on 36 g CO2 / kWh, CdTe-ohutkalvon kerroin on 28 g CO2 / kWh ja CIGS-ohutkalvon kerroin on 24 g CO2 / kWh. A-Si kennon on ylivoimaisesti ympäristöystävällisin valmistaa, mutta koska sen hyötysuhde on heikoin, se myös tuottaa vähiten, jolloin päästökerroin jää korkeammaksi kuin kilpailevilla teknologioilla.  A-Si, AMORFHINEN PIIKENNOAmorfinen pii (a-Si) on ei-kiteinen piikidemuoto, jota käytetään aurinkokennoihin ja ohutkalvotransistoreihin nestekidenäytöissä. Käytettynä puolijohdemateriaalina a-Si-aurinkokennoille tai ohutkalvoisille piin aurinkokennoille, se kerrostuu ohuissa kalvoissa monille joustaville alustoille, kuten lasi, metalli ja muovi. Amorfisilla piisoluilla on yleensä heikko hyötysuhde, mutta ne ovat yksi ympäristöystävällisimmistä aurinkosähkötekniikoista, koska niissä ei käytetä myrkyllisiä raskasmetalleja, kuten kadmiumia tai lyijyä.  CdTe, KADIUMTELLURIDIKENNOKadmiumtelluridi (CdTe) - on yksi kolmesta toisen sukupolven aurinkosähköteknologioista, jotka perustuvat ohutkalvotekniikoihin. Kadiumtelluridikennossa on ohut puolijohdekerros, joka on suunniteltu absorboimaan ja muuttamaan auringonvalo sähköksi. Kadmiumtelluridikenno on ainoa ohutkalvoteknologia, jolla on alhaisemmat kustannukset kuin tavanomaisella piikidekennolla. CdTe-kennolla on elinkaaren osalta pienin hiilijalanjälki, vähiten vedenkäyttöä ja lyhyin takaisinmaksuaika kaikista nykyisistä aurinkosähköteknologioista. Toisaalta CdTe:ssä käytetty kadmium on ihmiselle myrkyllistä ja se aiheuttaa syöpää. Kadmiumin myrkyllisyys on ympäristöongelma, jota lievitetään CdTe-moduulien pakollisella kierrätyksellä niiden käyttöiän lopussa. Wpävarmuustekijöitä on vielä ja yleinen mielipide on skeptinen tämän tekniikan suhteen. Harvinaisten materiaalien käytöstä voi myös tulla rajoittava tekijä CdTe-tekniikan teollisuuden skaalautuvuuteen keskipitkällä aikavälillä. Telluurin, josta telluridi on ioninen muoto, saatavuus on verrattavissa maankuoren platinan määrään ja myötävaikuttaa merkittävästi moduulin kustannuksiin. CIGS, KUPARI-INDIUMGALLIUMSELENIIDIKENNOKupari-indiumgalliumseleniidiaurinkokenno (CIGS, CI(G)S tai CIS) on ohutkalvoinen aurinkokenno, jota käytetään muuntamaan auringonvalo sähköenergiaksi. Sitä valmistetaan kerrostamalla ohut kerros kuparia, indiumia, galliumia ja seleeniä lasin tai muovin taustaan sekä edessä ja takana olevat elektrodit virran keräämiseksi. Koska materiaalilla on korkea absorptiokerroin ja se absorboi voimakkaasti auringonvaloa, tarvitaan paljon ohuempi kalvo verrattuna muihin puolijohdemateriaaleihin. Teknologian on todettu ottavan epäsuora valo (hajasäteily) erittäin hyvin vastaan, ihan kuten muissakin ohutkalvoteknologioissa.
CIGS-teknologiaa alettiin kehittää noin 15 vuotta sitten ja sille nähdään erittäin hyvät kehittymismahdollisuudet. Teknologiaa kuitenkin pidetään olevan vieläkin kehityksen alkuvaiheessa. CIGS-aurinkokennojen hyötysutheen laboratorioissa kasvaa jo lähemmäksi 25 % luokkaa, joka on enemmän kuin perinteisellä piikiteellö tuotetuissa teknologioissa. ESTODIODITNykyaikaisissa aurinkopaneeleissa on liitoskoteloissa estodiodit (bypass diodes) ja useimmiten niitä on 3 kpl. Diodi on elektroniikan komponentti, joka päästää sähkövirran kulkemaan lävitseen vain yhteen suuntaan. Aurinkopaneelin kennot kytketään useaan sarjaan ja jokaisen sarjan päähän kytketään diodi. Tämä estää sähkövirran kulkua toiseen suuntaan, joten jos joku osa varjostuu tai on likaisempi kuin toinen, ei koko paneelin tuotto tipu tämän huonoimman kennon tasolle. Estodiodien vaikutusta on vaikea arvioida, koska vaikutus riippuu ainoastaan asennuspaikasta. Estodiodien on todettu parantavan paneelin tuottoa varjoisessa ympäristöissä jopa 40 %.  PERC-TEKNOLOGIAAurinkopaneelimarkkinoilla on tapana kehittyä erittäin vauhdikkaasti. Hyvä esimerkki on aurinkopaneeleissa käytetty PERC-teknologia, jonka ennustettiin vuonna 2014 valtaavan markkinat vuoteen 2020 mennessä. Tänään, lähes jokainen uusi valmistettu aurinkopaneeli käyttää PERC-teknologiaa. PERC-tekniikka kehitettiin ensimmäisen kerran Australiassa 1980-luvulla tutkija Martin Greenin ja hänen tiiminsä New South Walesin yliopistossa lisäämällä ylimääräinen kerros aurinkokennon takapuolelle. Valmistajat käyttivät useita vuosia keskittyen aurinkokennon etupuolelle, ja vähemmän huomiota kiinnitettiin tuotantomahdollisuuksien hyödyntämiseen kennon takaosassa. PERC: n sisällyttäminen aurinkokennoon kasvattaa ensimmäisen sukupolven aurinkokennojen käyttöä vielä pidemmäksi. PERC, Passivated Emitter and Rear Contact, tarkoittaa aurinkokennorakennetta, jossa kennon taustalla oleva kerros on ns. passiivinen. Passiivinen kerros nimensä mukaan passivoi säteilyä pääsemästä kennon taustan läpi hukkaan. PERC-solun luomiseksi käytetään kahta lisävaihetta kennon vakiotaustaan (BSF) valmistusprosessin aikana. Ensin levitetään takapinnan passivointikalvo. Toiseksi käytetään lasereita tai kemikaaleja avaamaan takana oleva passivointikerros ja luomaan kerrokseen pieniä taskuja, jotta ne absorboivat enemmän valoa. Tällä tavoin säteily saadaan paremmin kokonaisuudessaan hyötykäyttöön kennon taustan läheisyydessä. Vaikka valmistusprosessissa on enemmän vaiheita, tehokkuuden lisääminen mahdollistaa kustannusten alenemisen, myös järjestelmätasolla. PERC_teknologialla voidaan parhaimmillaan saavuttaa 1 % lisä paneelin hyötysuhteeseen. PID-HÄVIÖTIndusoituneen jännitteen purkautuminen (Potential Induced Degradation, PID) on yksi aurinkosähkömodulien heikkouksista ja siksi useat valmistajat tuottavat ANTI-PID tuotteita tavanomaisten aurinkopaneelien rinnalla. Aurinkopaneelin tuottaman jännitteen indusoituminen paneelin kehyksiin ja sitä kautta asennuskiskoihin ja maahan voi aiheuttaa jopa 30 % hukkaa paneelin tuotossa. Usemmiten valmsitajat ovat testanneet ja sertifoineet aurinkopaneelinsa ANTI-PID tai PID-Resistance -merkinnöillä. Haitallisten vuotovirtojen syy aurinkokennon rakenteen lisäksi on yksittäisten aurinkosähkömoduulien (PV) jännite maahan. Useimmissa maadoittamattomissa PV-järjestelmissä PV-moduulit, joilla on positiivinen tai negatiivinen jännite maahan, altistetaan PID:lle. PID tapahtuu pääosin negatiivisessa jännitteessä suhteessa maapotentiaaliin, ja sitä kiihdyttävät suuret järjestelmän jännitteet, korkeat lämpötilat ja korkea kosteus. PID-ongelmat kasaantuvat suurimmalta osiltaan string- tai keskusinverttereillä toteutettuihin järjestelmiin. Indusoitumista voidaan ennaltaehkäistä kolmella tavalla. Panostamalla laadukkaisiin PID-suojattuihin paneeleihin, tekemällä järjestelmä mikroinvertteriteknologiaa käyttäen tai maadoittamalla aurinkokennojen rungot järjestelmän miinus- tai plusnapaan (kumpi, selviää paneelin valmistajalta). Järjestelmän maadoittamattajättäminen ei tule kyseeseen sähköturvallisuusmääräysten perusteella.  LID-HÄVIÖTValon aiheuttama hajoaminen (Light Induced Degradation, LID) on vähemmän tunnettu ilmiö, joka vaikuttaa suureen segmenttiin kiteisen piin aurinkokennoista. Lyhyesti sanottuna aurinkokennoissa tapahtuu hajoamista muutaman ensimmäisen päivän ajan asennuksen jälkeen auringonvalolle altistumisen seurauksena. Tämä voi johtaa 0,5 - 1,5 % häviöihin paneelin tuotossa.
Tärkeää on, että LID vaikuttaa joihinkin moduulityyppeihin, mutta ei toisiin. Ymmärtääksesi LID: n syitä ja miksi se vaikuttaa vain tietyntyyppisiin moduuleihin, on ensin ymmärrettävä kaksi tekijää, jotka erottavat aurinkokennot: niiden kiderakenne (yksikiteinen tai monikiteinen) ja niiden sähköiset ominaisuudet (P-tyyppi tai N-tyyppi). 1. Kiderakenne-erot:
2. Sähköiset ominaisuudet:
LID johtuu tyypillisesti boorihappiyhdisteiden muodostumisesta piikiekkoihin. Tämä tarkoittaa, että yksikiteisillä aurinkokennoilla, jotka ovat p-tyyppiä, sisältävät eniten booria, joten niillä on eniten LID-häviöitä. Myös P-tyypin monikiteisillä kennoilla on LID-häviöitä, mutta vähemmän kuin yksikiteisillä, johtuen pienemmästä happipitoisuudesta. LID-prosessia ei yleensä oteta huomioon moduulien laboratoriotestauksessa, joten sitä ei sisällytetä PV-moduulin tekniseen taulukkoon.
BIFACIAL-AURINKOKENNOTBifacial-aurinkokennot tarjoavat muutamia etuja perinteisiin aurinkopaneeleihin verrattuna. Tehoa voidaan tuottaa kaksisuuntaisen moduulin molemmilta puolilta, mikä lisää energian kokonaistuotantoa. Bifacial paneelit valmistetaan perinteisistä piikidekennoista, kuten tavallisetkin aurinkopaneelit. Näissä on vain taustapuoli jätetty läpinäkyväksi (lasi - lasi), jolloin tuottoa tulee myös paneelin taustapuolelta. Ne ovat usein kestävämpiä, koska molemmat puolet paneelista ovat lasia. Ne ovat myös teoriassa kestävämpiä, koska paneeleissa ei ole kehyksiä. Toisaalta paneelit ovat painavempia, joten logistisesti bifacial-paneelit ovat haastavampia niin kuljettaa, kuin asentaa. Bifacial paneelien neliöteho menee jo yli 200 Wp/m2. Kaksiosaiset moduulit tuottavat aurinkoenergiaa paneelin molemmilta puolilta. Kun perinteiset läpinäkymättömät taustakalvolla varustetut paneelit ovat yksipuolisia, kaksipuoleiset paneelit tuottavat valsota energiaa sekä etu- että takapuolelta. Mitä heijastavampi materiaali paneelien alustana on, sitä parempi on taustapuolen tuotto. Bifacial-paneelit tuottavat parhaimmillaan jopa 30 % enemmän kuin perinteiset yksipuoleiset paneelit.  HALF-CUT-AURINKOKENNOTUusimpia kaupallisia SUomeen rantautuneita aurinkopaneeliteknologioita on puolikennot. Aurinkosähköä koskevan kansainvälisen teknologiasuunnitelman (ITRPV) yhdeksäs painos ennustaa, että puolisolujen markkinaosuus kasvaa 5 prosentista vuodesta 2018 lähes 40 prosenttiin vuoteen 2028. Ensimmäiset puolkennot toi markkinoille REC vuonna 2014. Puolesoluisissa moduuleissa on aurinkokennot, jotka on leikattu kahtia, mikä parantaa moduulin suorituskykyä ja kestävyyttä. Perinteisissä 60- ja 72-kennoisissa paneeleissa on vastaavasti 120 ja 144 puolikasta kennoa. Kun aurinkokennot puolitetaan, myös niiden virta puolittuu, joten resistiiviset häviöt pienenevät ja solut voivat tuottaa vähän enemmän virtaa. Pienemmillä soluilla on pienemmät mekaaniset rasitukset, joten halkeamismahdollisuudet ovat pienemmät. Puolisoluisilla moduuleilla on parempi tehokkuus ja ne ovat luotettavampia kuin perinteiset paneelit. Riippumattomat ylemmät ja alemmat puolikennot parantavat aurinkokennon varjostusominaisuuksia. Aikaisemman 3 ketjun sijaan Half-Cut-paneeleissa on 6 ketjua, jolloin varjon osuessa paneeliin, se heikkenee kuudenneksen kerrallaan. Heikkouksia puolikennotekniikassa on kaksi. Toinen on erittäin hauraat PERC-teknologiaan perustuvat kennot. Solun leikkaaminen puoliksi on erittäin herkkä prosessi. Toinen heikkous on liitoskiskojen liittäminen toisiinsa sekä kennoihin. Puolisolukennoissa käytetään neljää tai jopa useampaa kiskoa. Kiskot ovat erittäin kapeita ja ohuita, jolloin ne vaativat entistäkin tarkemman liitoskoneen. Toisaalta Half-cut-teknologialla ei ole saavutettu kuin 370 Wp (Jinko Swan) teho kun taas vastaavissa yleisissä yksikidepiipaneeleissa tehot ovat jo 390 Wp.   PIIKIDEKENNOTAurinkokennojen yleisin valmistusmateriaali on yksi- tai monikiteinen pii. Teknologia on vakiintunutta, ja yli 90 prosenttia tarjolla olevista aurinkokennoista on piikidekennoja. Piikidekennoja tituleerataan ensimmäisen sukupolven aurinkokennoteknologiaksi. Kennot jaotellaan yksi- ja monikiteisiksi. Piikidekennoista valmistettujen aurinkosähköpaneelien hyötysuhde on kaupallisissa sovelluksissa tavallisesti 15-20 prosenttia. Paneelin hyötysuhteeseen vaikuttaa useita eri asioita. Yksi niistä on aurinkopaneelin kennoteknologia. Kennoteknologioita on useita, mutta keskitytään tässä ainoastaan kahteen yleisempään, yksikide- ja monikidepiikennoihin. Kennoteknologiassa tärkeimpiä hyötysuhteeseen vaikuttavia tekijöitä ovat valonsäteen läpäisy ja kuinka paljon säteestä saadaan käännettyä positiiviseksi varaukseksi. Kuinka hyvin positiiviset varauksenkuljettajat siirtyvät p-n-liitoksessa, kuinka hyvin elektronien siirtymisestä syntyvä valovirta minimoidaan ja kuinka hyvin kennosta saatava virta saadaan kulkemaan mahdollisimman pienellä resistanssilla. Näihin asioihin vaikuttavat suuresti materiaalivalinnat.  YKSIKIDEPIIKENNO (MONO-SI)Yksikiteinen on vanhin ja kehittynein kennotekniikoista. Kennot valmistetaan yhtenäisestä piikidepötköstä leikkaamalla. Monokiteiset paneelit, kuten nimestä voi päätellä, on luotu yhdestä jatkuvasta kiderakenteesta. Yksikiteinen paneeli tunnistetaan yksiväristä kennoista. Yksikiteisellä paneelilla on parempi hyötysuhde ja käyttöikä on pidempi kuin monikiteisellä johtuen vakaammasta kiderakenteesta. Lisäksi lämpötilan vaikutukset ovat pienemmät yksikiteisellä aurinkopaneelilla. MONIKIDEPIIKENNO (MULTI-SI)Polykiteinen tai monikiteinen on uudempi tekniikka, ja sen valmistusprosessissa piikiteen annetaan säröytyä, joka muodostaa aurinkokennoon rakeisen ulkonäön. Vaikka monikiteisessä kennossa on hieman heikompi hyötysuhde, on sen valmistus edullisempaa, josta syystä monikiteinen aurinkopaneeli on suositumpi. Monikiteisellä kennolla on parempi hyötysuhde hajasäteilyn osalta rakeisen kennorakenteen vaikutuksesta. Monikiteisen aurinkopaneelin etuna voidaan pitää halvempaa hintaa johtuen valmistusprosessista ja ympäristönäkökulmasta pienempää piikidehukkaa valmistuksessa.
|
AMMATTILAISENAjatuksia aurinkosähköön liittyen. Tarkoituksena on jakaa vastaantullutta tietoa kaikille kuluttajille, yhteistyökumppaneille sekä ennenkaikkea alan toimijoille. ARKISTO
July 2022
KATEGORIAT
All
|
RSS Feed
YHTEYSASIAKASPALVELU
020 155 2222 info@ralos.fi 
|
TOIMISTO |
VARASTO |
Ralos.eco © Copyright 2022. Kaikki oikeudet pidätetään.