Päikeseenergiaga sõltumatuks elektritootjaks

Jaana Veikkola-Virtanen
Päikesepaneelide paigaldamiseks soovitab majaperemees hankida korvtõstuki, kuna katusel töötamisega kaasnevad riskid. | Rakennusmaailma

Majaomanik Kari on oma kodule hankinud päikesepaneele tasapisi juba 10 aastat. Nüüd laiendati autotalli katusel olevat vana 2,5 kW süsteemi 12 päikesepaneeli võrra ja süsteemi koguvõimsuseks sai 5,5 kW. Ühe paneeli võimsus on 270 W. Et lõplikult elektrimüüjatest sõltumatuks saada, kulub veel aega – kuni päikesepaneelide üldvõimsus tõuseb 10–11 kilovatini.

Alguses oli mõte, et saaks ühe uue süsteemi asemel paigaldada isegi kolm 3,2 kW süsteemi, misjuhul oleks lõplik sõltumatus elektrimüüjatest olnud palju lähemal; aga paraku seda mõtet ellu viia ei õnnestunud. Suve jooksul selgus, et 36 päikesepaneeli maja katuse kolmel kaldel ei toodaks päikesest piisavalt elektrit, kuna need oleksid jäänud õhtupoolikul mitmeks tunniks puude varju. Seetõttu oli mõttekas loobuda kolme süsteemi paigaldamisest ja paigaldati vaid üks, kõige päikesepoolsemale katuseosale.


Paigalduskohad tuli ümber mõelda
 

Kui varakevadel 36 päikesepaneeli telliti, ei olnud puudel veel lehti ja puude tekitatavate varjude suhtes oli raske otsustada. Kui kevade edenedes hakati päikese liikumist taevas korrapäraselt jälgima, märgati üllatusega, et suur osa päikesepaneelidest oleksid õhtupoolikul mitu tundi varjus ja et katusele pole mõtet paigaldada rohkem kui vaid üks 3,2 kW süsteem lõuna-kagu suunda. Lähedasel nõlval kasvavate puude tõttu on päikesepaneelid õhtupoolikul maja katusel liialt palju tunde varjus ja 24 päikesepaneelile tuli leida uus koht.

Umbes 18 paneelile leiduski arutlemise järel kaks head uut paigalduskohta – krundi keskele päikesepaistelisse kohta ehitatava suveköögi katusele otsustati paigaldada 13 paneeline süsteem, võimsusega 3,5 kW, ja  kolmas, 1,2 kW süsteem autotalli katusele, nii et inverter on uuendatud kolmefaasiliseks. Autotalli katusele paistab päike takistusteta kogu päeva jooksul.
Eesmärk – paigaldada kolm 3,2 kW päikesepaneelidesüsteemi – jäi küll saavutamata, aga projektiga tegeletakse edasi.


Kas üks inverter või rohkem?
 

Lõunaküljel olev päikesepaneel toodab päikeseelektrit kõige võimsamalt. Ka hommikune päike on suviti tõhus, sest pilvisus tiheneb tavaliselt alles õhtupoolikul. Päikesest hakkab elektrit saama suviti kõige varasemalt juba kella 5.30 alates. Üllatuslikult võivad päikesepaneelid kuuma suvepäeva õhtupoolikul olla nii tulikuumad, et nende elektritootmisvõime isegi veidi nõrgeneb.

Kui kõnealuses majas oleks üks suur katuse külg lõuna suunas, oleks sellele saanud paigaldada tervikliku 13 kW süsteemi ja vaja oleks läinud vaid üht inverterit. 13 kW päikeseelektrisüsteem ühte ilmakaarde paigaldatuna on suur ruudustik, mis koosneb 48 päikesepaneelist, kogupindalaga umbes 80 ruutmeetrit.

Eri ilmakaartesse suunatud või erilistes varjuoludes paiknevatel päikesepaneelidel peab igaühel olema oma inverter, mis päikeseelektri tavaelektrivõrgu jaoks sobivaks muundab. Kui oleks vaid üks ühine inverter kõigi erinevates kohtades olevate päikesepaneelide jaoks, võiksid päeva jooksul puude varju jäävad paneelid hakata tagasitõmbavalt mõjutama päikese käes olevaid paneele, mis mõjub kogu päikseelektrisüsteemi kogutoodangule ja süsteem seega ei saa ka oma parimal võimsusel toimida.


Praktiline suveköök
 

Kuna oli vaja leida 24 päikesepaneelile uus koht, võttis pererahvas plaani oma kaua haudunud mõtte ehitada õue kõige päikselisemasse kohta suveköök. Mõte oli teha kas siis käsitsi või elektrimootori abil pööratav suveköök, mille katusel olevad päikesepaneelid oleksid kogu päeva jooksul otse risti päikesega, mis annaks paneelidele suurima elektritootmisvõimsuse.
Automaatseid päikest järgivaid päikesepaneelide pööramisseadmeid ei ole olnud pikka aega saadaval.


Maksuvaba väiketootmine
 

Kui kõik päikesepaneelid on paigaldatud, on nende elektritootlikkus märtsist septembrini keskmiselt 35 kWh kuus, maist augustisse on tootlikkus keskmisest tunduvalt suurem ja septembris umbes 20 kWh päevas. Päevane elektritootlikkus 5,7kilovatiste paneelidega on 20 kWh päevas. Pilvisus muidugi vähendab tootlikkust ja päikesepaiste taas lisab seda.
Kõnealuses majas toodetud päikeseelektrit on kevadel elektrifirmale müüdud üle 500 kWh. Pererahvas säästab müüdud elektri arvelt talve ajal kasutatud elektri maksudes, mis ei olegi seetõttu teab kui suured. Arvestuslikult säästetakse aasta jooksul 1300 eurot.

Majas on päikeseelektri lisamisega ja pererahva tarbimisharjumuste muutmisega kolme aasta jooksul suudetud elektritarbimise aastast kulutust 18 000 kilovatt-tunnilt vähendada praeguse 7000 kilovatt-tunnini aastas.


Süsteemi hind umbes 6000 eurot

Kulud moodustasid 12 päikesepaneeli koos lisavarustusega (paigaldustarvikud + kolmefaasiline inverter) ning paigaldamine.
Praktikas on selgunud, et kolmefaasiline inverter võimaldab suuremat päikeseelektri kasutegurit kui ühefaasiline inverter. Tänapäevased võrguinverterid jagavad päikeseelektri ühtlaselt maja kõigisse kolme elektrisüsteemietappi, sõltumata sellest, milline elektrit kasutav seade parasjagu seda tarvitab. Põhiliselt kasutavadki seadmed esmajärjekorras just päikeseelektrit. Kui päikeseelektrist jääb vajaka, tuleb puudujääv elekter elektrifirmalt juurde osta.

Elektriarvetes saab tunduvalt kokku hoida, kui elektrit tarbivaid seadmeid, näiteks soojaveeboilerit ja pesumasinaid seadida elektrit kasutama kõige päikesepaistelisemal ajal, kella 11 ja 16 vahel.


Talvetorm põhjustas autonoomsuse
 

Kõnealuses majas oldi 2011. aasta jõulude aegu tormi tõttu 36 tundi elektrita. Voolu saadi mõne aja pärast bensiinigeneraatori abil, aga seda peasjalikult vaid kõige kriitilisemates kohtades – valgustuseks ja külmiku ning sügavkülmiku tarbeks.

See talvetorm oli tõukeks, miks kõnealuse maja asukad otsustasid, et tahavad endale oma, elektrivõrgust sõltumatut elektritootmist, et võimalikud edaspidised elektrivõrgust tulenevad elektrikatkestused või elektrikasutuspiirangud ei segaks enam igapäevaelu. Nüüd on mainitud peres olemas ka päikesepaneelide kaudu laaditavate akude hankimise valmidus, aga akusid siiski ei kavatseta hankida enne, kui selleks tõsine vajadus tekib. Kui talviti peaks pikem elektrikatkestus tulema, kasutatakse siiski taas elektri tootmiseks bensiinigeneraatorit.

 

Katusetöö riskidega peab arvestama
 

Päikesepaneelide paigaldamiseks soovitab majaperemees hankida korvtõstuki, kuna katusel töötamisega kaasnevad riskid. Korvtõstukisse mahub kaks töötegijat ning sellega saab mugavalt nii päikesepaneelid kui ka nende tarvikud katusele toimetada.

Suur, 165 x 100 cm päikesepaneel kaalub 18,5 kilo. Maja katusele paigaldatud 12 paneeli kaaluvad ühtekokku umbes 220 kilo. Paneelide paksus on 4 sentimeetrit. Katteks on umbes sentimeetri paksune karastatud klaas, millele paneelimaterjal on kinni lamineeritud. Ühes paneelis on 60 üle poolevoldist elementi, mis on omavahel ühendatud plokina paneeli üldpinge suurendamiseks. Paneelid on tagapoolelt õõnsad ning on juba olemas pluss- ja miinusliitmikud, nii et endal pole vaja juhtmeid paigaldada.

Ühenduseks on olemas alalisvoolukaablit meetrihinnaga ning ka vajalikke tarvikuid. Päikesepaneelide toodetud alalisvool läheb võrguinverterisse, kus see muundatakse elektrivõrgu jaoks sobivaks vahelduvvooluks. Invertertisse jõuab päikeseelekter suure pingelaenguga ja muundatav elekter jagatakse võrdselt kolmele faasile.


Päikeseelektrisüsteemil olgu elektrikaitse!
 

Päikesepaneelide paigaldamisel oli vaja rohkem mõtlemistööd teha kelpkatuse tõttu. Elektrik paigaldas turvalüliti maja välisseinale; turvalüliti abil saab kogu päikeseelektrisüsteemi muust elektrisüsteemist eraldada. Kui kinnistul üllatuslikult midagi sellist juhtuma peaks, et tuleks kiiresti elektrivool välja lülitada, lülitatakse vaid elektrivõrgu elekter kinnistu pealülitist välja.
Päikeseelektrisüsteemil peab olema oma turvalüliti, millega päikeseelektri saab välja lülitada. Alles seejärel, kui kumbki turvalüliti välja lülitatud, on kogu kinnistu ilma elektrivooluta. Näiteks tulekahju puhul, kui kasutatakse kustutamisel vett, peab kogu kinnistul olema elekter välja lülitatud.
Kõnealuse maja päikeseelektrisüsteemi turvalüliti on hästinähtaval kohal keset maja välisseina, täiskasvanu silmakõrgusel.


Kinnitustarvikud siinidele juba maapinnal
 

Päikesepaneelide paigaldamist alustati nii, et plekk-katuse valtsidele üle ühe kinnitati vastavad klambrid, mille külge omakorda 3,5 meetri pikkused alumiiniumsiinid. Siinidele olid kruvidega umbes meetrise vahemaaga kinnitatud päikesepaneelide kinnitusklambrid juba maapinnal, et paneele oleks katusel lihtsam kohale tõsta.

Siinid olid juba tugevasti kinnitatud plekk-katuse valtsidele, kui päikesepaneelid oma kohale tõsteti ning üla- ja alaservadest klambritele kinnitati. Paneelid on kergesti kinnitatavad kruvidega alumiiniumsiinidest moodustatud raami üla- ja alaservale. Alumiiniumraamis püsivad päikesepaneelid hästi kinni ja ka kõik paneelid on omavahel kinnitatud alloleva alumiiniumraami külge. Paigaldatud päikesepaneelid on katuseküljel umbes 20 cm kõrgusel katusekattest.

Kogemustest tulenevalt väidab maja peremees, et kui eelnevalt end paigaldusjuhisega põhjalikult kurssi viia, ei ole päikesepaneelide paigaldamine sugugi raske. Töös kasutati ära maja tuletõrjeredelit, kuna katuse kuju tõttu ei olnud paigaldus lihtne. Kõige rohkem võttis aega plekk-katuse valtsidele klambrite kinnitamine selliselt, et siinid oleksid omavahel paralleelsed ja iga päikesepaneel saaks tugevalt kinnitatud.