Päikeseelektrijaamad on meie tulevik

Mis on päikesepaneel?

Päikeseelektripaneelid (ingl solar panels, photovoltaic panels, PV-panels), mis muundavad Päikese valguskiirguse alalispingeks, mille inverter muundab elektriseadmetele sobivaks vahelduvpingeks, töötavad tänu Prantsuse füüsiku Alexandre-Edmond Becquerel’i 1839. aastal avastatud fotoelektrilisele efektile – mõned materjalid on suutelised valguse toimel andma nõrka elektrivoolu. Esimese päikesepaneeli patenteerimiseni kulus aga veel 50 aastat.

Põhimõtteliselt eristatakse nelja põlvkonda PV-paneele. Praegu kasutusel olevatest paneelidest on üle 70 % esimese põlvkonna omad, s.o ränibaasilised. Kasutusel on ka teise põlvkonna õhukestel pooljuhtkiledel põhinevaid paneele. Üle maailma töötavad teadlased selle nimel, et leida tehnoloogiaid, mis võimaldaksid toota kõrge kasuteguriga PV-paneele võimalikult odavalt. Nt arendab ettevõte Crystalsol, mille labor on Tallinnas ja tootmine Viinis, täiesti uut tüüpi hoonetesse sisseehitatavaid painduvaid päikesepaneele.

Praegu on enamlevinud 60-st elemendist koosnevad 250 W-sed jadaühenduses polükristallilised PV-paneelid. Kõigi PV-paneelide elektrilised andmed antakse standardtingimuste jaoks: 1000 W/m² valguskiirgust + 25 ºC juures. Paneelid on umbes 1 m laiad, 1,7 m pikad ning 30–50 mm paksud, mass on vahemikus 17–25 kg. Tähtsad näitajad on veel välimise klaasi vastupidavus, sest meie laiuskraadil esineb nii väga tugevat rahet kui ka paksu lund, ning elementide temperatuurisõltuvus. Paneelile, mille pindala on 1,7 m², annab jäikuse alumiiniumraam.

Kas Eestis tasub PV-paneele kasutada, päikest ju vähe?

Üldiselt meeldib meil Eestit võrrelda muu Euroopaga. Kõigile on teada, et Kesk-Euroopas on päikest hulga rohkem ning et nt Kesk-Saksamaal peaks aasta kokkuvõttes paneelide abil saama oluliselt rohkem elektrienergiat kui meil. Aga võta näpust! Vahe on tegelikult väike ja seda tänu sellele, et meil on aasta keskmine temperatuur madalam ning et päikesepaneeli põhielemendi räni-pooljuhi jõudlus sõltub temperatuurist – mida soojem on paneel, seda vähem ta toodab. Tänu sellele suudab nt 250 W-se nimivõimsusega paneel päikeselisel talvepäeval anda 25-kraadise külmaga võimsust kuni 300 W! Eestis annab 1 kW optimaalselt suunatud PV-paneele keskmiselt 800–900 kWh elektrienergiat aastas.

Kuidas PV-paneelide toodetud elektrit kasutada?

PV-paneelide toodetud elektrienergiat saab kasutada kas elektrivõrku ühendamata või võrku ühendatuna.

Võrguühenduseta e off-grid-süsteem koosneb PV-paneelidest, laadimiskontrollerist, akudest ja inverterist. Paneelide toodetud alalispinget saab kas otse tarbida või akusse laadida ning sealt hiljem inverteriga sobival ajal vahelduvpingeks muundada. Sellist süsteemi võib kasutada kohtades, kuhu elektrivõrk ei ulatu, või kui soovitakse olla elektrimüüjast sõltumatu.

Elektrivõrku ühendud e on-grid-süsteem koosneb PV-paneelidest ja võrguinverterist. Paneelidega toodetud alalispinge muundatakse võrguinverteri abil vahelduvpingeks, mida tarbija saab kasutada oma elektrisüsteemis. Inverter on ühendatud elektrisüsteemi. Tänu mikrotootja võrguga liitumise lihtsusele on võimalik tarbimisest üle jääv elektrienergia maha müüa.

Loomulikult on oluline, et mõlema süsteemi paneelide paigaldustarvikud oleksid väga kvaliteetsed. Praktika näitab seda, et üle 50 % päikeseelektrijaamade tõrgetest on põhjustatud paneelide paigaldamisvigadest – paigaldustarvikud kas on valesti valitud või oskamatult paigaldatud. Paigalduskvaliteet on väga oluline, sest päikeseelektrijaam on mõeldud töötama üle 30 aasta.

Päikeseelektrijaama plussid

Päikeseelektrijaamal on õige mitu head omadust:

• päike paistab tasuta;
• päikesevalgus ei kalline; töötab ka ilma otsese päikesepaisteta, valguskiirgus jõuab paneelideni läbi pilvede;
• ei tekita müra ega heitgaase;
• päikesepaneele saab paigaldada erisugustele katustele, fassaadidele või avamaale;
• süsteemi on lihtne laiendada;
• ei ole liikuvaid osi, mis võivad kuluda ja puruneda;
• juba 2 kW-ne päikesejaam vähendab CO₂ aastast heitkogust 650 kg võrra;
• tänapäevased PV-seadmed on mõeldud töötama üle 30 aasta.

Et päikeseelektrijaam toodab elektrit päeval, sobib see kõige paremini sinna, kus elektrienergia päevane tarbimine on suur – nt büroodele, kaubanduskeskustele ja tootmishoonetele.

Investeering päikeseelektrijaama aitab vähendada igakuiseid kulutusi elektrile ning vähendada elektrienergia kallinemisega seotud riski.

Päikeseelektrijaama tootlikkus sõltub suurel määral selle koostisosade valikust, süsteemi kujundusest ja paigalduskvaliteedist!

Artikli autor on KALEV KOPPEL, Elektroskandia Baltics OÜ

Artikkel ilmus Keskkonnatehnikas 6/2013 lk 28–29.