Aurinkoenergia toimii sieppaamalla auringon energiaa ja muuttamalla se sähköksi kotiisi tai yritykseesi.
Aurinko on luonnollinen ydinreaktori. Se vapauttaa pieniä energiapaketteja, nimeltään fotoneja, jotka kulkevat 93 miljoonan mailin päässä auringosta maan päälle noin 8,5 minuutissa. Joka tunti tarpeeksi fotoneja vaikuttaa planeettamme tuottamaan tarpeeksi aurinkoenergiaa teoreettisesti tyydyttämään globaalit energiantarpeet koko vuodeksi.
Tällä hetkellä aurinkosähkön osuus on vain viisi kymmenesosaa prosentista Yhdysvaltojen kuluttamasta energiasta. Aurinkoteknologia kuitenkin paranee ja aurinkoenergian käytön kustannukset laskevat nopeasti, joten kykymme valjastaa aurinkoenergian runsaus energiaa on kasvussa.
Kansainvälisen energiajärjestön vuoden 2017 raportti osoittaa, että aurinkoenergiasta on tullut maailman nopeimmin kasvava energianlähde - merkitseen ensimmäistä kertaa, että aurinkoenergian kasvu on ylittänyt kaikkien muiden polttoaineiden kasvun. Lähivuosina me kaikki nautimme auringon tuottaman sähkön hyödyistä tavalla tai toisella.
Kuinka aurinkopaneelit toimivat?
Kun fotonit osuvat aurinkokennoon, ne koputtavat elektroneja irti atomistaan. Jos johtimet on kiinnitetty solun positiivisiin ja negatiivisiin puoliin, se muodostaa sähköpiirin. Kun elektronit virtaavat tällaisen piirin läpi, ne tuottavat sähköä. Useat solut muodostavat aurinkopaneelin, ja useita paneeleja (moduuleja) voidaan johdottaa yhdessä muodostamaan aurinkopaneeli. Mitä enemmän paneeleita voi ottaa käyttöön, sitä enemmän energiaa voi odottaa tuottavan.
Mistä aurinkopaneelit on tehty?
Aurinkosähkö (PV) aurinkopaneelit koostuvat monista aurinkokennoista. Aurinkokennot ovat piitä, kuten puolijohteita. Ne on rakennettu positiivisella ja negatiivisella kerroksella, jotka yhdessä muodostavat sähkökentän, kuten akussa.
Kuinka aurinkopaneelit tuottavat sähköä?
PV-aurinkopaneelit tuottavat tasavirta (DC) sähköä. DC-sähköllä elektronit virtaavat yhteen suuntaan piirin ympäri. Tämä esimerkki näyttää akun, joka lataa lampun. Elektronit liikkuvat akun miinuspuolelta lampun läpi ja palautuvat akun positiiviselle puolelle.
Vaihtovirta-sähkön avulla elektroneja työnnetään ja vedetään, jaksottaisesti vastakkaiseen suuntaan, aivan kuten auton moottorin sylinteri. Generaattorit luovat vaihtovirtasähköä, kun lankakelaa kehrätetään magneettin viereen. Monet eri energialähteet voivat "kääntää tämän generaattorin kahvaa", kuten kaasu tai diesel, vesivoima, ydin, hiili, tuuli tai aurinko.
AC-sähkö valittiin Yhdysvaltojen sähköverkkoon pääasiassa siksi, että sen siirtäminen halvemmalla pitkiä matkoja. Aurinkopaneelit kuitenkin luovat tasavirta sähköä. Kuinka saamme tasavirran sähköä vaihtovirtaverkkoon? Käytämme invertteriä.
Mitä aurinkomuuntaja tekee?
Aurinkovaihtosuuntaaja ottaa tasavirtasähköä aurinkopaneelista ja käyttää sitä AC-sähkön luomiseen. Invertterit ovat kuin järjestelmän aivot. DC-vaihtovirran kääntämisen lisäksi ne tarjoavat myös maasulkusuojauksen ja järjestelmätilastot, mukaan lukien jännite ja virta vaihto- ja tasavirtapiireissä, energiantuotanto ja maksimipisteen seuranta.
Keskusinvertterit ovat hallinneet aurinkoteollisuutta alusta alkaen. Mikroinvertterien käyttöönotto on yksi suurimmista teknologian muutoksista aurinkosähköteollisuudessa. Mikroinvertterit optimoivat jokaiselle yksittäiselle aurinkopaneelille, ei koko aurinkosysteemille, kuten keskusinvertterit tekevät. Tämän avulla jokainen aurinkopaneeli voi toimia parhaalla mahdollisella tavalla. Kun käytetään keskitaajuusmuuttajaa, ongelma yhdellä aurinkopaneelilla (ehkä se on varjossa tai on saanut likaiseksi) voi vähentää koko aurinkopaneelin suorituskykyä. Jos yhdellä aurinkopaneelilla on ongelma, muu aurinkopaneeli toimii edelleen tehokkaasti.
Kuinka aurinkopaneeli toimii?
Tässä on esimerkki kodin aurinkoenergian asennuksesta. Ensinnäkin auringonvalo osuu aurinkopaneeliin katolla. Paneelit muuntavat energian tasavirtaksi, joka virtaa invertteriin. Taajuusmuuttaja muuntaa sähkön tasavirtavirrasta vaihtovirtaan, jota voit sitten käyttää kodin virran tuottamiseen. Se on kauniisti yksinkertainen ja puhdas, ja se muuttuu tehokkaammaksi ja edullisemmaksi koko ajan.
Mitä kuitenkin tapahtuu, jos et ole kotona käyttämässäsi aurinkopaneelien tuottamaa sähköä joka aurinkoinen päivä? Ja mitä tapahtuu yöllä, kun aurinkokunta ei tuota virtaa reaaliajassa? Älä huoli, hyödyt silti järjestelmästä, jonka nimi on “net metering”.
Tyypillinen verkkoon sidottu PV-järjestelmä tuottaa ruuhka-aikoina usein enemmän energiaa kuin yhden asiakkaan tarvitsee, joten ylimääräinen energia syötetään takaisin verkkoon käytettäväksi muualla. Asiakas saa luottoa tuotetusta ylimääräisestä energiasta ja voi käyttää luottoa nostaakseen tavanomaisesta verkosta yöllä tai pilvisinä päivinä. Verkkomittari tallentaa lähetetyn energian verrattuna verkosta vastaanotettuun energiaan.
