Päikesepaneelid talvel Eestis: kui palju nad toodavad ja mida tasub arvestada?
Kas päikesepaneelid töötavad Eesti talvel?
Jah, töötavad.
Kuid talvise päikeseenergia puhul on oluline eristada kahte asja: paneeli efektiivsust ja kogu süsteemi energiatoodangut.
Külm temperatuur võib päikesepaneeli tööle isegi soodsalt mõjuda, sest PV-moodulite efektiivsus langeb üldjuhul temperatuuri tõustes. Samal ajal on Eestis talvel päevad lühikesed, päike asub madalal ning päikesekiirgust on oluliselt vähem kui kevadel ja suvel. Seetõttu on ka kogu talvine elektritoodang väiksem.
Seega ei tasu küsida ainult:
"Kas päikesepaneel töötab külmaga?"
Palju olulisem küsimus on:
„Kui palju energiat toodab kogu süsteem talve jooksul ja kuidas seda energiat kõige paremini kasutada?"
Kas päikesepaneelid toodavad külmaga elektrit?
Jah.
Päikesepaneel ei vaja elektri tootmiseks soojust. Elektri tootmiseks on vaja päikesekiirgust.
Madal temperatuur ei tähenda seega, et paneel lõpetab töötamise. Vastupidi – sama päikesekiirguse juures võib jahedam PV-moodul töötada efektiivsemalt kui väga kuum moodul.
Euroopa Komisjoni PVGIS andmetel sõltub mooduli efektiivsus nii temperatuurist kui ka päikesekiirguse tugevusest ning efektiivsus üldjuhul väheneb mooduli temperatuuri tõustes. USA energiaministeerium toob samuti välja, et PV-moodulid töötavad külmema ilmaga efektiivsemalt kui väga kõrge temperatuuri korral.
Aga siin tekib oluline erinevus:
parem efektiivsus ei tähenda suuremat talvist kogutoodangut.
Talvel piirab tootmist eelkõige päikeseenergia vähesus.
Miks toodavad päikesepaneelid talvel vähem?
Eesti talvise tootmise puhul mõjutavad tulemust mitu tegurit korraga.
1. Päevad on lühemad
Paneelidel on elektri tootmiseks lihtsalt vähem valget aega.
2. Päike asub madalamal
Talvine päikese asend erineb suvisest ning paneelidele jõudva päikesekiirguse hulk on väiksem.
3. Pilvisust on rohkem
Pilvise ilmaga päikesepaneelid küll toodavad elektrit, kuid paneelidele jõudev päikesekiirgus on väiksem.
4. Lumi võib paneelid katta
Kui PV-moodul on lumega osaliselt või täielikult kaetud, võib selle elektritoodang olla väga väike.
PVGIS toob lume välja olulise tegurina, kuid standardsetes PVGIS-i tootmisarvutustes ei arvestata paneelidele koguneva lume mõju automaatselt. Kui moodulid on osaliselt või täielikult lumega kaetud, võib toodang olla väga väike. Mõju sõltub muu hulgas sellest, kui kaua lumi paneelidel püsib, temperatuurist, paneelide kaldest ja paigaldusviisist.
Seetõttu tuleb päikesejaama hinnata aastase, mitte ühe talvekuu tootmise põhjal.
Kas pilvise ilmaga päikesepaneel töötab?
Jah.
Päikesepaneel ei vaja ainult otsest eredat päikesevalgust. Elektri tootmine jätkub ka hajusa päikesekiirguse korral.
Tootmisvõimsus on aga tavaliselt väiksem kui selge ilmaga.
PVGIS-i järgi hakkab PV-moodulite efektiivsus väga madala päikesekiirguse korral samuti vähenema. Seetõttu võib pimedal ja pilvisel talvepäeval olla tootmine väga väike, isegi kui süsteem tehniliselt töötab täiesti normaalselt.
See on oluline ka süsteemi monitooringu puhul.
Madal talvine tootmine ei tähenda automaatselt, et päikesejaamal on rike.
Tulemust tuleb võrrelda ilmastiku, aastaaja ja konkreetse süsteemi eeldatava tootmisega.
Aga lumi – kas see aitab või segab?
Mõlemad mõjud on võimalikud, kuid neid ei tohiks segamini ajada.
Hele lumepind võib peegeldada rohkem valgust ümbritsevasse keskkonda. Teatud süsteemide ja paigaldusviiside puhul võib peegeldunud valgusest olla kasu.
Samas on palju olulisem teine efekt:
kui lumi katab paneeli, võib tootmine oluliselt väheneda.
PVGIS märgib, et isegi osaliselt lumega kaetud PV-mooduli toodang on tavaliselt väga madal.
Seetõttu ei ole korrektne lubada universaalselt, et lumi „suurendab päikesepaneelide tootlikkust 10%".
Tegelik mõju sõltub süsteemist, lume asukohast, paneelide kaldest, kiirgusest ja paljudest muudest asjaoludest.
Kas lumi tuleb paneelidelt eemaldada?
Mitte tingimata.
Paneelide kaldenurk, ilmastik ja temperatuur mõjutavad seda, kui kiiresti lumi ise maha libiseb või sulab.
Samas ei tasu tootmise nimel võtta ebamõistlikku riski, eriti libedal ja lumisel katusel.
Mehaaniline puhastamine võib vale töövõtte või tööriistaga kahjustada paneeli pinda, raame või ühendusi. Samuti on talvisel katusel töötamine seotud kukkumisriskiga.
Kui lumi põhjustab süsteemile reaalse probleemi, tuleb lähtuda paigaldaja ja seadme tootja juhistest ning vajadusel kasutada professionaalset hooldust.
USA energiaministeerium juhib tähelepanu ka sellele, et tugev lumi ja jää võivad halvasti projekteeritud süsteemidele tekitada täiendavaid konstruktsioonilisi koormusi.
Seetõttu tuleb Eesti tingimustes arvestada lume ja jääga juba süsteemi projekteerimisel, mitte alles pärast esimest suuremat lumesadu.
Kas päikesepaneele tasub üldse Eesti talve pärast paigaldada?
Päikesejaama investeeringut ei ole mõistlik hinnata ainult detsembri või jaanuari põhjal.
Süsteemi väärtust tuleb vaadata kogu aasta lõikes.
Kevadel ja suvel võib päikesejaam toota väga suure osa oma aastasest energiast, samal ajal kui talvised kuud annavad sellest oluliselt väiksema osa.
Seetõttu tuleb enne süsteemi paigaldamist modelleerida konkreetse objekti eeldatav kuine ja aastane tootmine.
Euroopa Komisjoni PVGIS võimaldab arvutada eeldatavat PV-toodangut konkreetse asukoha, süsteemi võimsuse, paneelide kalde ja suuna järgi ning vaadata tulemusi ka kuude kaupa.
See annab palju realistlikuma pildi kui üldine väide:
„Paneelid töötavad talvel hästi" või „paneelidest pole talvel mingit kasu".
Tegelikkus asub nende kahe äärmuse vahel.
Kuidas kasutada talvel päikeseenergiat targemalt?
Talvel on iga toodetud kilovatt-tund eriti väärtuslik siis, kui seda saab kasutada otse kohapeal.
1. Suuna tarbimine pävasele ajale
Kui ilm on päikeseline, võib olla mõistlik ajastada osa juhitavast elektritarbimisest ajale, mil päikesejaam toodab.
Eramajas võivad sellised tarbijad olla näiteks:
- pesumasin;
- nõudepesumasin;
- boiler;
- soojuspump;
- elektriauto laadimine.
Ettevõttes võivad juhitavad tarbijad olla hoopis tootmisseadmed, laadimine, küte, ventilatsioon või muud protsessid.
Eesmärk on sama:
kasutada võimalikult palju oma toodetud energiat kohapeal.
2. Kasuta monitooringut
Tootmisandmeid jälgides saab näha, millal päikesejaam elektrit toodab ja kui suur on objekti samaaegne tarbimine.
See aitab mõista, kas süsteem töötab ootuspäraselt ning kuidas energiatarbimist paremini juhtida.
3. Hinda akusalvesti rolli
Aku võib salvestada osa päevasel ajal toodetud energiast ja võimaldada seda kasutada hiljem.
Näiteks:
- päeval: päikesepaneelid → hoone tarbimine → ülejääk akusse;
- õhtul: päikesetoodang väheneb → kasutatakse akusse salvestatud energiat.
Kuid siin on üks väga oluline talvine eripära:
aku ei tooda energiat.
Kui mitu päeva järjest on päikesetoodang väga madal, ei saa aku seda puudujääki lõputult kompenseerida.
Aku võimaldab olemasolevat energiat ajaliselt ümber paigutada, mitte talvist päikesekiirgust juurde tekitada.
PVGIS kirjeldab sama põhimõtet off-grid süsteemide puhul: kui päikeseenergia tootmine on tarbimisest väiksem, kasutatakse akut, kuid kui aku tühjeneb ja uut energiat ei toodeta piisavalt, tekib energiavajaduse puudujääk.
Seetõttu tuleb aku dimensioneerida koos reaalse tootmis- ja tarbimisprofiiliga.
Kas suurem aku lahendab talvise vähese päikese probleemi?
Mitte automaatselt.
See on üks oluline koht, kus päikeseenergia ja salvestuse planeerimisel võib tekkida vale ootus.
Kui suvel on päikeseenergiat palju, saab aku aidata energiat päevast õhtusse viia.
Tavaline akusalvesti ei ole aga mõeldud selleks, et salvestada juulis toodetud elektrit ja kasutada seda detsembris.
Selleks oleks vaja hoopis teistsuguse mahuga hooajalist energiasalvestust.
Seega tuleb Eesti tingimustes päikesepaneele ja akut vaadata realistlikult:
päikesepaneel toodab energiat → aku aitab selle kasutamise aega muuta → elektrivõrk katab vajadusel puudujäägi.
Võrguühendusega süsteemi puhul on see enamasti praktilisem kui püüda saavutada täielikku aastaringset sõltumatust.
Kas päikesepaneele saab paigaldada talvel?
Tehniliselt on päikesejaama paigaldamine võimalik ka külmemal perioodil.
Tööde tegelik teostatavus sõltub aga objekti seisukorrast ja ilmast.
Lumi, jää, tugev tuul ja libedad pinnad võivad muuta katusepaigalduse ohtlikuks või ajutiselt võimatuks. Talvised ilmastikutingimused tuleb arvesse võtta nii paigalduse kui ka süsteemi konstruktsiooni planeerimisel.
Seetõttu ei ole korrektne öelda, et talvine paigaldus on alati parem või lihtsam kui suvine.
Oluline on, et töid saaks teha ohutult ja kvaliteetselt.
Millal on parim aeg päikesejaama planeerida?
Päikesejaama planeerimisega ei pea ootama kevadet.
Tegelikult tasub tehniline analüüs teha piisavalt vara, et süsteem oleks valmis perioodiks, mil päikeseenergia tootmine hakkab kiiresti suurenema.
Planeerimise käigus tuleb hinnata:
- vähemalt 12 kuu elektritarbimist;
- tarbimisprofiili;
- katuse või maa sobivust;
- paneelide võimalikku suunda ja kaldenurka;
- varjutust;
- eeldatavat kuist ja aastast tootmist;
- inverteri sobivat võimsust;
- akusalvesti vajadust;
- elektriühenduse võimalusi.
Nii saab süsteemi valida reaalse vajaduse, mitte ainult paneelide arvu järgi.
Eramaja ja ettevõte vajavad erinevat lähenemist
Talvise päikeseenergia kasutamine sõltub palju sellest, milline on objekti tarbimisprofiil.
Eramaja
Eramajas suureneb talvel sageli elektritarbimine just perioodil, mil päikesetoodang on väiksem.
Kui kasutatakse elektrilist kütet või soojuspumpa, võib talvine energiavajadus olla märkimisväärne.
Seetõttu tuleb süsteemi planeerimisel eriti realistlikult hinnata talvise tootmise ja tarbimise erinevust.
Ettevõte
Ettevõttel võib olla suur päevane baaskoormus aastaringselt.
Kui tootmine, ventilatsioon, jahutus, laadimine või muu energiatarbimine toimub valgel ajal, saab ettevõte kasutada osa päikeseenergiast kohe kohapeal ka talvel.
Just seetõttu tuleb süsteem projekteerida konkreetse objekti tarbimisprofiili järgi.
Kokkuvõte: kas päikesepaneelid töötavad Eesti talvel?
Jah.
Päikesepaneelid toodavad elektrit ka külma ilmaga ning madalam mooduli temperatuur võib olla efektiivsusele kasulik.
Samas tuleb arvestada, et Eesti talvel:
- päevad on lühikesed;
- päikesekiirgust on vähem;
- pilvisus vähendab tootmist;
- paneele kattev lumi võib tootmise väga madalaks viia.
Seetõttu ei ole päikesejaama eesmärk toota igal kuul sama palju elektrit.
Õigesti projekteeritud süsteemi tuleb hinnata terve aasta tootmise ja objekti tegeliku energiatarbimise põhjal.
Akusalvesti võib aidata kasutada toodetud energiat sobivamal ajal, kuid ei asenda talvel puuduvat päikesekiirgust.
Kõige olulisem on leida tasakaal:
päikesepaneelid + õige dimensioneerimine + omatarbimine + vajadusel akusalvesti + nutikas energiajuhtimine.
Loe ka: Müüdid päikesepaneelide kohta Eestis · 5 levinud viga päikesepaneelide paigaldamisel
Ametlikud allikad: Euroopa Komisjoni PVGIS – arvutusmeetodid · PVGIS kasutusjuhend · U.S. Department of Energy – PV talvistes oludes
Kas soovid teada oma objekti realistlikku aastast ja talvist tootmispotentsiaali?
Altmer Energy aitab hinnata kodu või ettevõtte energiatarbimist ning koostada objekti jaoks sobiva päikeseenergia lahenduse.
Analüüsime tarbimisandmeid, paigaldusvõimalusi, eeldatavat tootmist ja vajadusel energiasalvestuse kasutamist.
Küsi oma objekti aastase tootmise prognoosi ja tehnilist eelanalüüsi.