Päikeseelekter

Kui vana on päikeseelekter? Kirjapandule tuginedes võib öelda, et esimesena hakkas päikeseelektrit tundma õppima prantsuse füüsik A. E. Becquerel 1839. aastal. Tõsisemalt hakati selle teemaga tegelema aastal 1883, kui Charles Fritts konstrueeris esimese, kahest elemendist (seleen ja kuld) koosneva päikesemooduli, mille kasutegur oli 1 %.

Tänapäevane päikesepaneel sai alguse 1954. aastal, kui Belli laboratooriumides tehti katsetusi pooljuhtide vallas ning leiti, et mõningad ebapuhtused ränis annavad sellele valgustundlikkuse. Avastus viis esimese kasutuskõlbliku, 6 %-se kasuteguriga päikesemooduli valmistamiseni. Aastal 1970 konstrueeriti toonases Nõukogude Liidus galliumi ja arseeni baasil päikesepatarei, mille kasutegur küündis 17 %-ni. Tootmisse jõudis see alles pärast 1980ndaid ning mitte Nõukogude Liidus.

 Aastal 1989 viis juhuslik avastus (arseen asendati germaaniumiga) paneelide kasuteguri 19 %-ni. Tänaseks on galliumile ja germaaniumile tuginedes jõutud kasutegurini 30 %. Paraku ei ole selline lahendus jõudnud masstootmisse ning on kasutusel eeskätt kosmosetehnika vallas.

Suuremad päikeseelektrijaamad kasutavad ka päikesekiirguse kontsentreerimise meetodit. Valgus juhitakse peeglite abil väikesele pinnale, millel päikeseenergia muundub soojusenergiaks. Soojusenergia kasutatakse auru tootmiseks, mis käitab elektrienergiat andvaid turbiine.

Juhtivad päikeseenergia kasutajad erasektoris on USA, Saksamaa ja Jaapan, kus seatakse eesmärgiks propageerida taastuvenergialahendusi ja vähendada fossiilkütuste osatähtsust elektrienergia tootmisel. See, et neis riikides subsideeritakse päikeselahenduste soetamist ning makstakse toodetud elektrienergia eest kõrgemat hinda, on teinud päikeseenergia tootmise ja tarbimise seal kättesaadavaks peaaegu igaühele.

Esimesed päikeseelektrijaamad Eestis juba toodavad elektrit

Seadmed on praegu veel kallid, ent õige lahendusega päikeseelektrisüsteemi tasuvusaeg on langenud juba 20 aastani (2009. aastal oli see 50–60 aastat). Investeeringu tasuvusaja arvutamisel on arvestatud 100 %-st omaosalust ning elektrihinna tõusu ei ole arvesse võetud. Kui elektrienergia kallineb, lüheneb tasuvusaeg veelgi. Elektrienergia hinnatõusust pääsu ei ole, mis omakorda viib taastuvenergialahenduste laialdasemale levikule.

Päikesepaneelide tööiga on 30 aastat ja üle selle ning neid on lihtne hooldada. Eesti kliimas on see tehnoloogia ehk taastuvenergialahenduste hulgas kõige sobivam elektrienergia tootmise viis. Eestis hakkavad levima peamiselt võrku ühendatud lahendused, kus PV-paneelidest saadav elektrienergia muudetakse inverteri abil võrgukõlblikuks. Elektrienergia kasutatakse ära oma majapidamises, peale selle saadakse rahalist toetust selle tootmise eest. Võrgulahenduse jaoks on kehtivale võrgu- ja mikrogeneraatoristandardile vastavad seadmed olemas.

Võrku ühendatud lahenduse puhul ei ole energia salvestamiseks vaja akusid. Energia toodetakse otse võrku ning seda ostetakse võrgust juurde öösel või sel ajal, kui päikesepaistet on vähe. Kõik toimub automaatselt, kuskil ei pea lülitamas käima. Elektrifitseerimata piirkondades või majapidamistes võib loomulikult kasutada ka iseseisvaid, elektrivõrku ühendamata lahendusi (väljundvõimsus 2–100 kW ja enam), mis tuginevad peamiselt Saksamaa suurtootja SMA tehnoloogiale. Analoogilisi lahendusi võib kasutada ka suurema väljundvõimsuse saamiseks, kui olemasolevad elektriliinid või alajaamad seda ei võimalda, tootes lisaenergiat tuule- või diiselgeneraatori või mõne muu energiaallika abil.

Päikesepaneelide päritolus tuleb kindel olla, et ei tekiks olukorda, kus odavuse nimel on tehtud järeleandmisi kvaliteedis. Samuti tasub kontrollida, kas paneelid on läbinud tootekontrolli ning ega nende väljundvõimsus kõigu üle – 0 kuni + 5 % maksimumvõimsusest. Nii inverteril kui ka päikesepaneelidel peaks olema viieaastane tehasegarantii, arvestades seda, et süsteemi tööiga on 25 aastat ja enam.

Erinevalt mujal maailmas levinud tavast ei saa Eestis päikeseenergiaseadmete soetamiseks otsetoetust, küll aga võib toetust saada mitmelt fondilt (nt PRIA, KIK, EAS).

Aga kuhu paneelid panna?

Päikesepaneelide paigalduslahendusi on mitu: viilkatusele, lamekatusele, fassaadile või fassaadi endana, avamaale püsiasendisse või varustatuna järgivajamitega (40–247 m² ühe ajami kohta). Järgivajamiga (s.o päikest jälgivad) süsteemid suurendavad küll kuni 30 % saadava elektrienergia kogust, ent on tublisti kallimad. Kasumlikum võib olla suurendada päikesepaneelide arvu.

Päikesepaneelide alusraamistik peaks olema tehases valmistatud, see annab kindluse, et kõik püsib koos ka pärast kümmet talve. Inverter ei ole väikelahenduste puhul suur ning selle võib paigaldada kas siseruumi või välja, majja tuleb siis ainult elektrivõrku ühendatav kaabel.

Erinevalt tuulegeneraatoritest ei vaja PV-paneelisüsteemid erilist hooldust, paneelide pinda on vaja vaid kord aastas pesta (puhas paneel annab rohkem energiat). Kontrollima peab ka ühenduskaablite seisukorda. Korrapäraselt on soovitatav jälgida inverteri tööd ning kontrollida jahutusradiaatorite olukorda. Ülejäänud aja võib nautida tasuta elektrienergiat, teades ka seda, et tänu päikeseelektriseadmele jääb õhku paiskamata suur hulk kahjulikke heitgaase ning õõnestatakse vähem Ida-Virumaa elanike jalgealust. Õigest valikust ja investeeringust on kasu ka järeltulevatele põlvedele.

Artikli autor on ANTI TIIK, Bakeri OÜ

Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 4/2010 lk 28–29

Foto: Wikimedia Commons