3.1.2024 Tampereella -24°C. Sollen Face-mainokset täyttyy kommenteista, että mitenkäs aurinkopaneelien tuotto talvella. Yllättäen kyllä, aurinkopaneelit voivat tuottaa itseasiassa jopa paremmin pakkasella, kuin kovissa helteissä. Nimittöin aurinkopaneelit toimivat optimaalisesti niin kauan, kun paneelien pinnan lämpötila pysyy maksimissaan 25°C, mutta tämän jälkeen kuvioihin astuu aurinkopaneelien lämpötilakerroin. Lämpötilakerroin kuvaa kuinka monta prosenttia aurinkopaneelien tuotto heikkenee jokaista 25°C astetta jälkeen ylöspäin noustua astetta.
Suomessa, huolimatta pitkistä talvista, aurinkopaneelit ovat yhä tehokas ratkaisu. Vaikka auringonvalon määrä vaihtelee vuodenaikojen mukaan, nykyaikaiset paneelit ovat erittäin tehokkaita myös heikossa valossa. Toisaalta on totta, että aurinkopaneelien tuotto on lähes olematon marraskuu-helmikuu-akselilla, mutta siitä huolimatta aurinkoenergia on kestävä vaihtoehto, jos tarkastellaan koko vuoden aikana tuotetun aurinkosähkön määrää Suomen kaltaisessa maassa. Mutta nyt, hypätään tarkemmin itse päivän aiheeseen.
Johdanto
Aurinkopaneelien toimintaperiaate ja niiden hyödyt
Aurinkoenergia, tuo luonnon oma voimanlähde, on mullistanut tapamme tuottaa puhdasta ja uusiutuvaa energiaa. Aurinkopaneelien toimintaperiaate perustuu fotovoltaiseen ilmiöön, jossa aurinkopaneelien solut muuttavat auringon säteilyn suoraan sähköenergiaksi. Tämä prosessi tapahtuu ilman liikkuvia osia tai päästöjä, tehden siitä ympäristöystävällisen vaihtoehdon perinteisille energiamuodoille.
Aurinkopaneelien käyttö tuo mukanaan monia hyötyjä. Ensinnäkin ne vähentävät riippuvuuttamme fossiilisista polttoaineista, mikä on kriittistä ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Toiseksi, aurinkopaneelijärjestelmät tarjoavat merkittäviä säästöjä energiakustannuksissa, sillä auringosta saatava energia on ilmaista käytön jälkeen. Kolmanneksi, ne ovat suhteellisen helppoja asentaa ja ylläpitää, ja niiden elinkaari on pitkä, usein yli 20 vuotta.
Aurinkoenergian kasvava suosio Suomessa
Viime vuosina olemme nähneet merkittävää kasvua aurinkopaneelien asentamisessa niin yksityisille kotitalouksille kuin yrityksillekin. Tämä johtuu osittain teknologian kehittymisestä, joka on tehnyt aurinkopaneeleista tehokkaampia ja edullisempia. Sen lisäksi, yhä useammat ihmiset ovat alkaneet arvostaa uusiutuvan energian merkitystä ilmastonmuutoksen hillitsemisessä.
Myös se, että aurinkosähköä voidaan tuottaa verovapaasti, koska kyse on elämisen kustannuksista, on houkutellut monia aurinkoenergian pariin. Myös kotitalousvähennyksen hyödyntäminen asennustyön osuudessa on kannustanut monia hankkimaan aurinkosähköjärjestelmän. Nämä tekijät yhdistettynä aurinkoenergian pitkäaikaiseen taloudelliseen hyötyyn, ovat houkutelleet yhä useampia suomalaisia hyödyntämään aurinkoenergiaa.
Aurinkosähkö on nähty yhä enemmän osana Suomen tavoitetta olla hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä. Tavoite on lisännyt sekä yksityisen, että julkisen sektorin kiinnostusta aurinkoenergiaan. Useat suuret yritykset ovat aloittaneet omat aurinkoenergiaprojektinsa, ja jopa perinteiset energiayhtiöt ovat laajentaneet palveluitaan sisältämään aurinkoenergiaa.
Tuotetun aurinkoenergian määrä eri vuodenaikojen mukaan
Käytännössä, kuten kohta tarkasteltava kaavio osoittaa niin aurinkopaneelien tuotto talvella on lähes olematon. Marraskuu – helmikuu -akselilla tuotto jää reippaast alle 1% koko vuoden tuotosta. Voidaan siis sanoa, että aurinkopaneelien tuotosta noin 30 % muodostuu kevättalven ja syksyn aikana. Valtaosa eli noin 70 % tuotosta muodostuu maaliskuun ja syyskuun välisenä aikana. Mutta nyt on aika tarkastella tuottoa yksityiskohtaisemmin kuukausitasolla.
Tarkastellaan aurinkopaneelien tuottoa kuukausitasolla
Tarkastellassa aurinkopaneelien tuottoa kuukausittain, huomataan selvästi vuodenaikojen vaikutus aurinkoenergian tuotantoon. Suomessa, jossa vuodenajat vaihtelevat merkittävästi, tämä ilmiö on erityisen huomattava. Liitteenä oleva kaavio kuvaa havainnollisesti, kuinka aurinkopaneelien tuotto vaihtelee vuoden eri kuukausina. Kesäkuukausina, erityisesti kesä- ja heinäkuussa, aurinkopaneelit saavuttavat huippunsa tuotannossa, kiitos pitkien päivien ja runsaan auringonvalon. Tänä aikana paneelit voivat tuottaa merkittävän osan, jopa kaiken tarvittavan sähkön kotitalouksille ja yrityksille.
Toisaalta, talvikuukausina, erityisesti marras- ja joulukuussa, aurinkopaneelien tuotto laskee merkittävästi lyhyiden päivien ja vähäisen auringonvalon vuoksi. Tämä ei tarkoita, etteikö aurinkopaneeleista olisi hyötyä talvella; ne tuottavat edelleen energiaa, vaikkakin vähemmän. Tämä vuosittainen vaihtelu on tärkeää ottaa huomioon aurinkopaneelijärjestelmän suunnittelussa ja energiantarpeen arvioinnissa.
Aurinkopaneelien tuotto talvella
Aurinkopaneelien toiminta kylmässä ja pimeässä
Yleinen käsitys on, että aurinkopaneelit eivät ole tehokkaita kylmissä olosuhteissa, mutta todellisuudessa tilanne on päinvastainen. Itse asiassa, aurinkopaneelit toimivat usein tehokkaammin kylmässä säässä. Lämpötilan laskiessa paneelien tehokkuus kasvaa, sillä ne tuottavat enemmän energiaa alhaisemmassa lämpötilassa. Tämä tarkoittaa, että kirkkaana talvipäivänä, vaikka auringonvalon määrä on vähäisempi, paneelit voivat silti tuottaa merkittäviä määriä energiaa.
Pimeyden osalta on tärkeää ymmärtää, että aurinkopaneelit tarvitsevat auringonvaloa toimiakseen. Suomen talvikuukausina, jolloin päivänvalon määrä on rajallinen, paneelien tuotto laskee. Kuitenkin, nykyaikaiset aurinkopaneelit ovat herkkiä ja voivat tuottaa energiaa myös heikossa valaistuksessa, vaikkakaan eivät yhtä paljon kuin kesäkuukausina. Lisäksi, uusissa aurinkopaneeleissa on usein teknologioita, kuten mikroinvertterit, jotka auttavat optimoimaan tuoton heikossa valossa.
Talven haasteisiin kuuluu myös lumen ja jään kertyminen paneelien päälle. Lumipeite estää auringonvalon pääsyn paneelien pinnalle, vähentäen niiden tuottoa. Tästä syystä on tärkeää pitää paneelit puhtaana lumesta talvikauden aikana. Joissakin tapauksissa paneelien asennuskulmaa voidaan säätää auttamaan lumen luistamista pois.
Lumi heijastaa auringonvaloa korvaten osan tuottohäviöstä
Lumi tuo mukanaan ainutlaatuisen edun, sillä se heijastaa auringonvaloa, mikä voi lisätä merkittävästi paneelien saamaa säteilyä. Lumipeite lähellä paneelien asennuspaikkaa heijastaa auringonvaloa takaisin paneeleihin, mahdollistaen jopa 25 % suuremman säteilyn saamisen suoraan paneelien pinnalle. Tämä “lumiefekti” voi korvata osan siitä tuottohäviöstä, joka aiheutuu lyhyemmistä päivistä ja auringon matalammasta kulmasta talvikuukausina.
Tekninen selitys: aurinkopaneelien toiminta alhaisissa lämpötiloissa ja vähäisessä valossa
Aurinkopaneelien toimintamekanismi alhaisissa lämpötiloissa ja vähäisessä valossa on monimutkainen, mutta erittäin kiinnostava. Pakkasilla on hyvä muistaa, että aurinkopaneelit muuntavat valoa, ei lämpöä. Aurinkopaneelit koostuvat puolijohdemateriaaleista, tyypillisesti piistä, jotka ovat herkkiä valon fotonien vaikutukselle. Kun fotonit osuvat paneeliin, ne vapauttavat elektroneja, luoden sähkövirtaa. Tämä prosessi tunnetaan fotovoltaisena ilmiönä.
Mielenkiintoista on, että alhaiset lämpötilat voivat parantaa aurinkopaneelien tehokkuutta. Lämpötilan laskiessa paneelien puolijohdemateriaalien sähköinen resistanssi pienenee, mikä mahdollistaa tehokkaamman elektronivirran ja siten suuremman sähköntuoton. Tämä selittää, miksi aurinkopaneelit voivat olla yllättävän tehokkaita kylmässä ympäristössä, kuten Suomen talvessa. On itseasiassa laskettu, että pakkanen voi itse asiassa lisätä aurinkopaneelien tuottoa jopa 20 %.
Toisaalta, vähäinen valo asettaa haasteita isoja haasteita Suomessa. Aurinkopaneelien suorituskyky perustuu niiden kykyyn kerätä auringonvaloa. Päivänvalon määrän ollessa vähissä, kuten talvikuukausina, paneelien kyky tuottaa energiaa vähenee. Nykyaikaiset paneelit on kuitenkin suunniteltu olemaan herkkiä myös heikommalle valolle, ja ne voivat tuottaa energiaa jopa pilvisinä päivinä. Tämä johtuu siitä, että paneelit reagoivat spektrin laajempaan alueeseen, eivätkä vain suoraan auringonvaloon.
Vielä yksi tärkeä tekijä on paneelien kyky säilyttää toimintakykynsä lumipeitteen alla. Vaikka lumi peittää paneelit ja vähentää niiden tuottoa, valkoinen lumi heijastaa myös auringonvaloa ja voi parantaa valon saantia paneelien reunoille. Lisäksi, useimmat modernit paneelit on suunniteltu kestämään lumen painoa ja niissä on pinnoitteet, jotka auttavat estämään jään muodostumista.
Kuinka paljon aurinkopaneelit tuottavat talvella verrattuna kesään
Aurinkopaneelien tuotto vuoden eri aikoina vaihtelee merkittävästi Suomen kaltaisessa ilmastossa. Kesäkuukausina, kun päivät ovat pitkiä ja auringonvaloa on runsaasti, aurinkopaneelit tuottavat energiaa huomattavasti enemmän kuin talvikaudella. Kesän aikana, erityisesti maaliskuusta syyskuuhun, aurinkopaneelit saavuttavat suurimman tehokkuutensa ja tuottavat noin 70 % koko vuoden energiatuotosta. Tämä johtuu pitkistä päivävaloajoista ja suorasta auringonvalosta, joka on optimaalista paneelien toiminnalle.
Toisaalta, talvikaudella tuotto laskee merkittävästi. Käytännössä, kuten kohta tarkasteltava kaavio osoittaa, aurinkopaneelien tuotto talvella on lähes olematon. Marraskuu-helmikuu-akselilla tuotto jää vain hieman yli 1 % koko vuoden tuotosta. Tämä johtuu lyhyistä päivistä, matalasta auringon korkeudesta ja usein lumi- ja pilvipeitteestä, jotka vähentävät auringonvalon määrää. Vaikka aurinkopaneelit voivat tuottaa energiaa myös heikossa valossa, niiden tehokkuus on huomattavasti alhaisempi talvella.
Voidaan siis sanoa, että aurinkopaneelien tuotosta noin 30 % muodostuu kevättalven ja syksyn aikana, kun taas valtaosa eli noin 70 % tuotosta muodostuu maaliskuun ja syyskuun välisenä aikana. Tämä vuosittainen tuotantosykli on tärkeää huomioida aurinkoenergiajärjestelmien suunnittelussa ja odotuksissa energiantuotolle. Mutta nyt on aika tarkastella tuottoa yksityiskohtaisemmin kuukausitasolla.
Taloudellisten näkökulmien tarkastelu
Aurinkosähköjärjestelmän takaisinmaksuaika
Tarkastellaan seuraavaksi esimerkkiä aurinkosähköjärjestelmän takaisinmaksuajasta Suomessa. Kuvitellaan nelihenkinen perhe, joka asuu omakotitalossa Suomessa ja kuluttaa vuosittain noin 11 000 kWh sähköä. Tämän energiantarpeen kattamiseksi he asentavat 4,2 kWp:n aurinkopaneelijärjestelmän, jonka kokonaiskustannukset avaimet käteen -pakettina ovat 5 000–8 000 euroa. Suomen leveysasteilla tämä järjestelmä tuottaa keskimäärin 3 400 kWh vuodessa, mikä kattaa noin 40 % perheen vuotuisesta sähkönkulutuksesta.
Laskelmassa käytetään vuosien 2021–2023 pörssisähkön keskihintaa, joka on 11,40 senttiä kilowattitunnilta. Tämä antaa tasapainoisemman kuvan sähkön hinnasta, verrattuna vain yhden vuoden hintapiikkiin. Näiden lähtöarvojen perusteella perhe säästää noin 390 euroa sähkölaskussa vuodessa. Mikäli aurinkopaneelijärjestelmän hankintahinta oli esimerkiksi 6 000 euroa, sen takaisinmaksuaika on noin 15 vuotta. Ottaen huomioon, että aurinkopaneelien käyttöikä on tyypillisesti 25–30 vuotta, ne tuottavat säästöjä pitkälti alkuperäisen takaisinmaksuajan yli. Toivottavasti esimerkki antaa kuvaa siitä miten kannattavaa aurinkopaneelien asentaminen on, vaikka talvella tuotto onkin hyvin alhaista.
Aurinkosähköjärjestelmä perustuu pitkän aikavälin tuottoihin
Aurinkosähköjärjestelmän keskeinen etu piilee sen kyvyssä tuottaa osa tarvittavasta sähköstä itse, mikä tarjoaa merkittäviä taloudellisia hyötyjä. Aurinkovoimalan käyttöön ottaminen mahdollistaa sähkön omavaraisen tuotannon, mikä on usein taloudellisesti järkevämpää kuin järjestelmän ylimitoittaminen ja tuotetun aurinkosähkön myynti. Tämä itse tuotettu sähkö vähentää riippuvuutta ulkopuolisesti ostetusta energiasta ja johtaa näin ollen suoriin säästöihin sähkölaskuissa. Nämä säästöt koostuvat useista eri tekijöistä.
Yksi merkittävimmistä hyödyistä on sähkön ostotarpeen väheneminen ulkopuolisilta toimittajilta, mikä suoraan alentaa sähkökuluja. Kun sähköä tuotetaan ja kulutetaan omassa kiinteistössä, säästetään myös sähköveroa ja sähkönsiirtomaksuja, jotka muodostavat merkittävän osan sähkön kokonaiskustannuksista. Koska sähkönsiirtomaksut perustuvat verkon kautta siirretyn sähkön määrään, niitä ei kerry, jos suurin osa sähköstä tuotetaan paikan päällä.
Lisäksi aurinkosähköjärjestelmä tarjoaa suojaa tulevaisuuden sähkön hinnan nousulta. Kun aurinkopaneelijärjestelmän asennuskustannukset jatkavat laskuaan ja niiden käyttöikä on pitkä, sijoitus aurinkoenergiaan on paitsi kustannustehokas, myös ympäristöystävällinen ratkaisu sähkön tuotantoon. Pitkällä aikavälillä aurinkosähköjärjestelmä tarjoaa taloudellista vakautta ja mahdollistaa säästöjen kertymisen, ylittäen usein alkuperäisen investoinnin arvon.
Vinkkejä aurinkopaneeleista talven varalle
Vahingoittaako lumikuorma tai pakkanen aurinkopaneeleja?
Aurinkopaneelien suunnittelussa on otettu huomioon pohjoisen ilmaston haasteet, kuten pitkät talvet, lumi ja kylmät lämpötilat. Modernit aurinkopaneelit ovat kehitetty kestämään lumikuormaa ja pakkasta ilman, että niiden toimintakyky tai rakenne vaurioituu. Tämä kestävyys on tärkeä tekijä, erityisesti alueilla, kuten Suomessa, missä talvet voivat olla erittäin lumisia ja kylmiä.
Lumikuorman osalta paneelit on suunniteltu kestämään merkittäviä paineita. Niiden pinnat ovat sileitä ja kaltevia, mikä auttaa lunta valumaan pois paneelien päältä, estäen lumikuorman kertymisen. Tämä on erityisen tärkeää, sillä lumi estää auringonvalon pääsyn paneelien pinnalle, vähentäen niiden tuottokykyä. Vaikka lumipeite voi väliaikaisesti vähentää paneelien tuottoa, ne pystyvät jatkamaan toimintaansa heti, kun lumi on sulanut tai poistettu.
Pakkasen osalta aurinkopaneelit ovat yllättävän kestäviä. Itse asiassa, kuten aiemmin mainittiin, alhaiset lämpötilat voivat jopa parantaa paneelien tehokkuutta, koska ne vähentävät puolijohdemateriaalien sähköistä resistanssia. Tämä tarkoittaa, että paneelit pystyvät tuottamaan enemmän energiaa kylmässä ympäristössä. Lisäksi, paneelit on valmistettu kestämään äärimmäisiä lämpötiloja ilman, että niiden materiaalit haurastuvat tai vaurioituvat.
Aurinkopaneelien asennuskulman valitseminen
Aurinkopaneelien asennuskulman valinta on keskeistä niiden tehokkuuden ja toimivuuden kannalta, erityisesti pohjoisilla leveysasteilla, kuten Suomessa. Oikein suunnattu ja kaltevuudeltaan optimaalinen asennuskulma varmistaa, että keväällä lumet sulavat ja tippuvat paneelien päältä tehokkaasti. Tämä mahdollistaa paneelien nopean paluun täyteen tuottokykyyn kevään ensimmäisten auringonsäteiden saapuessa.
Asennuskulman tulisi olla riittävän jyrkkä, jotta lumi ei kerry paneelien päälle talven aikana, ja että se pystyy sulamaan ja valumaan pois heti, kun lämpötila nousee. Tämä ei ainoastaan auta välttämään lumikuorman aiheuttamaa painetta paneelien rakenteelle, vaan myös varmistaa, että paneelit ovat valmiina hyödyntämään kevään ensimmäiset auringonsäteet, jotka ovat ratkaisevan tärkeitä vuotuisen energiantuotannon kannalta.
Kun paneelit asennetaan oikeaan kulmaan, ne voivat maksimoida auringonvalon keräämisen keväällä, kun päivät alkavat pidentyä ja auringonvalo lisääntyä. Aurinkopaneelien asennuskulma on myös huomioitava tuoton optimoiseksi, jotta paneelit voivat tuottaa mahdollisimman paljon sähköä. Tämän vuoksi on suositeltavaa suunnitella järjestelmäsi yhdessä alan asiantuntijan kanssa, jotta voit saavuttaa mahdollisimman korkean energiantuoton. Kun valitset kokeneen ja laadukkaan aurinkosähköjärjestelmiä tarjoavan yrityksen, he auttavat sinua optimoimaan järjestelmäsi asetukset.
Aurinkopaneelien puhdistus talvella
Onko aurinkopaneelit hyvä putsata lumesta talvella?
Aurinkopaneelien puhdistaminen lumesta talviaikana ei ole yleensä tarpeen, ja tämä käytäntö perustuu useisiin tärkeisiin seikkoihin. Ensinnäkin, aurinkopaneelit on suunniteltu kestämään huomattavia lumikuormia. Esimerkiksi hyvin kiinnitetyt paneelit voivat kestää jopa 5,4 kN/m² kuormituksen, mikä vastaa yli tuhannen kilon tasaista kuormaa paneelien päällä. Tämä on yli kaksinkertainen määrä verrattuna siihen, mitä suurimmassa osassa Suomea vaaditaan katoille asetettavilta lumikuormilta.
Toinen tärkeä seikka on, että talviaikainen valon määrä on niin vähäinen, ettei paneelien puhdistamisesta lumesta ole merkittävää hyötyä. Tämän vuoksi lumesta puhdistaminen usein jätetään tekemättä, sillä sen tuoma hyöty on vähäinen. Lisäksi on huomioitava, että paneelit ja niiden kaapelit voivat rikkoutua helposti, jos lunta poistetaan väärin.
Lisäksi on hyvä huomioida, että lumipeite voi itse asiassa toimia paneelin puhdistajana. Kun lumi liikkuu paneelin lasisella pinnalla, se voi puhdistaa paneelia tehokkaasti. Tämä luonnollinen puhdistusprosessi on yksi syy, miksi manuaalista lumien poistoa ei suositella.
