|
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.
1 Comment
Moduulitason tehoelektroniikka, Module Level Power Electronics (MPLE) on termi kahdelle invertteriteknologialle, mikroinverttereille ja optimoijille. Moduulitason tehoelektroniikka invertteriteknologiana on aurinkosähköteollisuuden nopeiten kasvava markkinasegmentti tällä hetkellä. Perinteiset keskusinvertterit väistyvät nopeasti uuden teknologialta tieltä.  11. elokuuta 2020 julkaistu (The Expresswire) - Moduulitason tehoelektroniikan (MLPE) markkinatutkimus 2020 kertoo että mikroinvertterien ja optimoijien markkinaosuuden odotetaan kasvavan maailmanlaajuisesti noin 14,7 % seuraavan viiden vuoden aikana. Vuonna 2019 MLPE:n markkinaosuus oli 640 miljoonaa dollaria ja sen ennustetaan kasvavan jop 1460 miljoonaan dollariin.
Paneelikohtaisen tehoelektroniikan tuotantomäärä vuonna 2017 oli 3056 megawattia, vuonna 2018 3556 megawattia ja sen ennustetaan kasvavan 11411 megawattiin vuoteen 2025 mennessä. Tuotannon kasvun ennuste on tällä hetkellä 17,90 %. Pohjois-Amerikassa, jossa aurinkosähköteknologia ja –markkina on muuta maailmaa edellä, on jo nyt (2020) moduulitason elektroniikan osuus koko markkinasta 79,3 %. Tästä osuudesta n. 35 % on mikroinverttereillä ja n. 45 % optimoijilla. Perinteisen string-invertteriteknologian markkinaosuus on kutistunut jo alle 20 %:n. Pohjois-Amerikan markkinan jälkeen suurimmat markkinat MLPE-teknologialle ovat Eurooppa ja Kiina. Ralos on ainoa toimija Suomessa, joka toimittaa mikroinvertteriteknologialla toteutettuja aurinkovoimaloita pieniin ja suuriin hankkeisiin. Ralos on nojannu alusta asti (2017) paneelikohtaisen elektroniikan ja mikroinvertteriteknologian etuihin ja ymmärtänyt teknologian tuomat edut. The Expresswire - artikkeli  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! 
  Kariniemen pientaloalue sijaitsee Lahden keskustan länsipuolella Kartanon kaupunginosassa Lahden kisapuiston välittömässä läheisyydessä. Kariniemi on rakennettu 1930- ja 1940-luvulla ja on maakunnallisesti merkittävä rakennettu kaupunkiympäristö. Alueen alkuperäinen rakennuskanta on kokonaisuudessaan säilynyt. Alueen asemakaava on museoviraston suojeluksessa.
Kariniemessä toimii vuonna 1988 perustettu Kariniemi-seura. Seuran tarkoituksena pyrkiä vaalimaan Kariniemen ja Vesijärven kulttuuri- ja luontoarvoja. Aktiivisesti toimiva seura järjesti alueelle aurinkovoimaloiden yhteishankinnan 2020. Alueen asemakaava oli suojeltu, joten voimaloille hankittiin toimenpideluvat Lahden kaupungilta. Lisäksi hankkeessa käytettiin ARA-energiatukea jokaiselle osallistujalle. Tällä tuella asukkaat saivat 25 % tukea aurinkoenergiainvestointiin. Aurinkoivoimaloita tuli yhteensä yhdeksän, neljälle eri katolle. Alueen talot ovat kaukolämmön piirissä, joten sähkönkulutusta ei rakennuksilla ollut paljoa. Tästä syystä pienimmät kytketyt aurinkovoimalat olivat kolmen paneelin, 1,14 kWp:n, kokoisia voimaloita. Vain Raloksen kehittyneimmällä mikroinvertteriteknologialla saatiin aikaisesksi oikean kokoiset voimalat. Aurinkovoimaloihin jätettiin optiot laajennusmahdollisuuteen. Ralos aurinkovoimalan laajennus tapahtuu helposti lisäämällä uusia paneeleita pikaliittimin ilman olemassaoelvan tekniikan vaihtamista. Asuinalueen aurinkovoimalat pienentävät alueen hiilijalanjälkeä elinkaarensa aikana yhteensä 60 tonnia CO2.  Visura Oy on vuonna 1986 perustettu perheyritys, joka tarjoaa kokonaisvaltaisia rakentamispalveluja yrityksille ja rakentaa laadukkaita asuinalueita Pirkanmaalle. Visura työllistää lähes sata henkeä suoraan ja saman verran lisää välillisesti. Visuralaiset ovat olleet aina ylpeitä siitä, että he rakentavat yrityksen perustajan ja toimitusjohtajan Pekka Visurin sanoin ”omilla miehillä ja päiväsaikaan”. Työn laatu kestää aina myös lähemmän tarkastelun. Yritys uskoo vakaasti kotimaisuuteen ja Pirkanmaan kasvuvoimaan. Visura Oy on erikoistunut kestäviin ratkaisuihin.
Visuran tarve aurinkosähköjärjestelmiin liittyi vahvasti tulevien asuinrakennusten käyttökulujen pienentämiseen ja sähkön tuottamiseen uusiutuvalla lähienergialla. Myös muihin rakentajiin nähden positiivisempi erottautuminen hiilijalanjäljen pienentämisessä tulisi hankkeen mukana yrityksen eduksi. Taloyhtiön arvokkaita neliöitä ei haluttu käyttää asentamalla tavanomaisia inverttereitä sisätiloihin ja siksi hankkeeseen valikoitui mikroinvertterit. Tämän lisäksi turvallisuus on Visuralle tärkeä elementti pitkäaikaisessa rakentamisessa. Suomen turvallisin aurinkosähköjärjestelmä löysi paikkansa laadukkaan rakentajan laadukkaasta rakennuksesta. Ralos Aurinkovoimalalla saatiin lämpöpumpun ja sähköjen käyttöenergiaan erittäin suurta säästöä. Voimalan käynnistettiin kesällä 2020 ja valmis 12 kWp:n voimala otetaan käyttöön samalla kuin rakennuksen muukin sähköjärjestelmä. Voimala toteutettiin 36:llä Sharpin 330 Wp monikidepiipaneelilla, konesaumakattokiinnikkeillä ja Raloksen mikroinvertteriteknologiaa käyttäen. Katolta järjestelmä vei tilaa vain 72 m2. Yhtiön katolle jätettiin laajennusvaraa tulevaisuutta ajatellen. 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. Voimalan häviöit jaetaan karkeasti kolmeen eri kategoriaan; Säteilynvoimakkuudesta johtuvat häviöt, tasasähköjärjestelmän häviöt ja vaihtosähköjärjestelmän häviöt. Blogisarja ei keskity pelkästään osoittamaan ongelmakohtia, vaan tarjoamaan myös ratkaisuja. SOPIMATTOMUUSHÄVIÖTSopimattomuushäviöt (mismatch losses) kuuluvat aurinkovoimalan tasasähköjärjestelmän häviöihin. Muita tasasähköjärjestelmän häviöitä ovat toleranssihäviöt, piikiteen vanhenemisesta johtuvat häviöt (LID), liitoksista johtuvat häviöt, tuottoeroista johtuvat häviöt ja kaapeloinnista johtuvat häviöt. Sopimattomuushäviöllä tarkoitetaan häviöitä, jotka johtuvat pienistä tuottoeroista asennettujen aurinkopaneelien tuotossa. Vaikutus näkyy kun tarkastellaan kokonaista paneeliketjua yhden aurinkopaneelin sijasta. Häviöt ovat suuremmat mitä suuremmat paneelien tuottoerot ovat. Tuottoeroja syntyy ympäristöstä johtuen esimerkiksi varjostumista, lämpötilaeroista, roskista, liasta tai vain paneelien toleranssieroista (kts. häviöt toleranssieroista). Paneelien tuottoeroja syntyy myös LID-häviöiden sekä paneelien yksilöllisen ikääntymisen seurauksena. Epäsopivuushäviöitä ilmenee myös string-invertteriketjujen erimittaisten kaapelinpituuksien vuoksi. Toisessa ketjussa voi kaapelin pituus olla 200 metriä ja toisessa vain 100. Vaikka molempien ketjujen teho on sama, muodostuu jännitteenaleneman vuoksi toiseen ketjuun enemmän häviöitä. Myös paneelien eri asennussuunnat vaikuttavat tuottoeroihin. Kun yhden MPPT-säätöpiirin rinnankytkettyjen ketjujen tuottoerot eroavat toisistaan, laskee invertterin MPPT-säätöpiiri parasta tuottoa keskiarvon mukaan. Keskiarvo on perinteisellä algoritmilla puolesta välistä molempia ääripäitä. Tällöin MPPT-säätöpiirin teho ei ole optimitasolla vaan toimii keskiarvolla.
 Kuten ylläolevasta esimerkistä nähdään, valaisintolppa varjostaa viittä paneelia. Paneelien nimellisteho ilman valaisintolppaa olisi 1100 W (29 V x 7,59 A x 5 kpl). Tolpan varjostaessa varjostetut paneelit tuottavat vain 424 W. Tolpan varjot aiheuttavat pelkästään näille viidelle paneelille 61 % tuottohäviön. Kyseisessä installaatiossa paneeleja on kytketty 14 kappaletta samaan ketjuun. Ketjusta 9 paneelia käy täydellä teholla ja kyseiset viisi varjon vuoksi hieman huonommalla. Optimitilanteessa kaikkien paneelien käydessä täydellä teholla (3081 W) verrattuna viiden paneelin tuottamaan häviöön, muiden yhdeksän käydessä täydellä teholla (2404 W) on ero huima 22 %. HÄVIÖT
Sopivuushäviöitä voi olla kaapeloinnin ja muiden olosuhteiden vuoksi 0,3...3 %. Alan käytetty vakio häviöille on 2 %. Varjostetulla alueella häviöt tietysti kasvavat. Mikroinverttereitä käytettäessä sopivuushäviöt ovat 0 %. Tämä johtuu siitä, että moduulitason tehoelektroniikka käyttää maksimitehoseurantaa jokaiseen paneeliin erikseen, joihin ne ovat kytketty. HÄVIÖIDEN POISTAMINEN TAI VÄHENTÄMINEN Häviöitä paneeliketjuissa ja kokonaisissa järjestelmissä voidaan vähentää paneelikohtaisella MPPT-säätöpiirillä. Jokaisessa mikroinvertterissä on oma MPPT-säätöpiiri, joka optimoi jokaisen paneelin ulostuloa riippumatta muista paneeleista. 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. Voimalan häviöt jaetaan karkeasti kolmeen eri kategoriaan; Säteilynvoimakkuudesta johtuvat häviöt, tasasähköjärjestelmän häviöt ja vaihtosähköjärjestelmän häviöt. Blogisarja ei keskity pelkästään osoittamaan ongelmakohtia, vaan tarjoamaan myös ratkaisuja. TOLERANSSIHÄVIÖTToleranssihäviöt kuuluvat aurinkovoimalan tasasähköjärjestelmän häviöihin. Muita tasasähköjärjestelmän häviöitä ovat sopimattomuushäviöt, piikiteen vanhenemisesta johtuvat häviöt (LID), liitoksista johtuvat häviöt, tuottoeroista johtuvat häviöt ja kaapeloinnista johtuvat häviöt. Aurinkopaneelin tyyppikilvessä oleva toleranssi (tyypillisesti + - 3..5 W) vastaa tehoeroa joka paneelissa voi esiintyä suhteessa toiseen vastaavanlaiseen paneeliin. Ilmoitettu arvo on usein keskiarvo normaaleissa testiolosuhteissa tehdyistä mittauksista. Nykyiaikaisissa aurinkopaneeleissa toleranssihäviöt ovat ilmoitettu markkinointimielessä siten, että paneelin nimellisteho on se heikoin arvo, jota mittauksissa on saatu. Toleranssia esitetään täten vain + 3 tai + 5 W lisää nimellistehoon. Paneeleissa esiintyy todellisuudessa useiden kymmenien wattien tehoeroja, josta johtuu valmistajien paneelimallien ryhmittely 5 watin välein.  Canadian Solarin Superpower CS6K-aurinkopaneelin arvot Tämä ei kuitenkaan poista sitä faktaa, että jokaisessa voimalan paneelissa voi olla esimerkiksi 5 watin ero paneeleiden tehossa. Tämä tarkoittaa useimmiten jopa 2 %:n eroa vuosituotossa. Ongelmaksi muodostuu string-invertterin mppt-säätöpiiri, joka käsittelee paneelikokonaisuutta yhtenä ja optimoi tehoa keskiarvon mukaan. Tällä tavalla string-invertterin mppt-säätöpiiri ei toimi optimitasolla koskaan. Vaikka string-invertterivalmistaja kertoo tiedoissaan invertterin mptt-säätimen toimivan 99,9 % hyötysuhteella, se ei ole käytännössä mahdollista, johtuen mm. aurinkopaneelien toleranssieroista. HÄVIÖT
Laskennallisesti toleranssihäviöiden vuoksi aurinkovoimalan tuotosta on syytä vähentää 2 %, jotta tuotto olisi totuudenmukaisempi. HÄVIÖIDEN POISTAMINEN TAI VÄHENTÄMINEN Toleranssihäviöitä voidaan poistaa paneelikohtaisella MPPT-säätöpiirillä. Jokaisessa mikroinvertterissä on oma MPPT-säätöpiiri joka optimoi jokaisen paneelin ulostuloa riippumatta muista paneeleista. RALOS - MARKKINOIDEN TURVALLISIN AURINKOVOIMALA JA AINOA PELASTUSLAITOKSEN JA MOTIVAN SUOSITTELEMA AURINKOVOIMALA 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.
Motivan tilaama raportti aurinkosähköjärjestelmien paloturvallisuudesta. Loppukaneettina, "mikroinvertterit ovat turvallisin mahdollinen teknologia." Pelastuslaitoksen kommentti aurinkosähköjärjestelmien paloturvallisuudesta
|
AMMATTILAISENAjatuksia aurinkosähköön liittyen. Tarkoituksena on jakaa vastaantullutta tietoa kaikille kuluttajille, yhteistyökumppaneille sekä ennenkaikkea alan toimijoille. ARKISTO
November 2020
KATEGORIAT
All
|
RSS Feed
|
|
Ralos.eco © Copyright 2020. Kaikki oikeudet pidätetään.