Aurinkopaneeli muuntaa auringonvalon sähköksi fotovoltaïseksi ilmiöksi kutsutun prosessin avulla. Paneelin tuottama tasavirta (DC) ei kuitenkaan sellaisenaan sovellu kodin laitteille, vaan se on muunnettava vaihtovirraksi (AC). Koko prosessi on hiljainen, päästötön ja tapahtuu sekunnin murto-osissa ilman liikkuvia osia, mikä tekee teknologiasta poikkeuksellisen luotettavan.
Aurinkopaneelin toimintaperiaatteen ymmärtäminen auttaa hahmottamaan, miksi järjestelmän huolellinen suunnittelu ja laadukkaat komponentit ovat avainasemassa. Kyse ei ole vain katolle asennetuista paneeleista, vaan kokonaisuudesta, jossa jokaisella osalla on ratkaiseva rooli.
Vaihe 1: Fotoni irrottaa elektronin – sähkö syntyy piikennossa
Kaikki lähtee liikkeelle auringon valosta. Auringonvalo koostuu fotoneista, valon pienimmistä energiapaketeista. Kun fotoni iskeytyy aurinkopaneelin piiatomiin, se siirtää energiansa atomille. Jos fotonilla on riittävästi energiaa, se lyö piikennon atomista elektronin irti.
Aurinkokenno on rakenteeltaan kahden erilaisen piikerroksen yhdistelmä. Toinen kerros (n-tyyppi) on käsitelty niin, että siinä on ylimääräisiä elektroneja. Toisessa (p-tyyppi) taas on elektronivajaus, eli niin sanottuja ”aukkoja”. Näiden kerrosten rajapintaan muodostuu sähkökenttä.
Kun fotoni irrottaa elektronin, tämä sähkökenttä pakottaa sen liikkumaan kohti n-tyypin kerrosta ja jättää aukon p-tyypin kerrokseen. Paneelin metalliset kontaktit keräävät vapaat elektronit ja ohjaavat ne ulkoiseen virtapiiriin. Tämä jatkuva elektronien virta on tasavirtaa (DC). Yksittäinen kenno tuottaa vain vähän jännitettä, joten paneeleissa kymmeniä kennoja on kytketty sarjaan riittävän jännitteen saavuttamiseksi. Artikkelimme Miten aurinkoenergia toimii? avaa tätä perusilmiötä tarkemmin.
Vaihe 2: Invertteri on järjestelmän aivot – tasavirrasta vaihtovirraksi
Paneelien tuottama tasavirta ei sovellu suoraan kodin pistorasioihin tai sähkölaitteille, jotka toimivat vaihtovirralla (AC). Siksi järjestelmän toinen pääkomponentti on invertteri.
Invertteri muuntaa paneeleilta tulevan tasavirran Suomen sähköverkkoa vastaavaksi 230 voltin ja 50 hertsin vaihtovirraksi. Se on käytännössä järjestelmän aivot: se muuntaa sähkön, optimoi paneelien tuotantoa ja valvoo koko järjestelmän turvallisuutta. Laadukas invertteri varmistaa, että paneeleista saadaan irti mahdollisimman suuri teho kaikissa olosuhteissa ja että järjestelmä kytkeytyy turvallisesti irti verkosta esimerkiksi sähkökatkon aikana.
Nykyaikaiset invertterit sisältävät myös seurantajärjestelmiä, joiden avulla voit seurata voimalasi tuotantoa reaaliaikaisesti vaikkapa älypuhelimen sovelluksella. Tämä auttaa ymmärtämään paremmin omaa energiantuotantoa ja kulutusta.
Vaihe 3: Sähkö ohjautuu sinne, missä sitä tarvitaan
Invertterin muuntama vaihtovirta syötetään kiinteistön sähkökeskukseen. Sieltä sähkö ohjautuu automaattisesti ja huomaamattomasti sinne, missä sitä tarvitaan. Käyttöjärjestys on aina taloudellisesti järkevin:
- Oma kulutus: Tuotettu aurinkosähkö käytetään ensisijaisesti kiinteistön omiin tarpeisiin. Tämä kattaa kaiken valaistuksesta ja kodinkoneista aina lämpöpumpun käyttöön tai sähköauton lataukseen. Jokainen itse tuotettu ja käytetty kilowattitunti on suoraa säästöä, sillä sitä ei tarvitse ostaa sähköyhtiöltä.
- Ylijäämän myynti verkkoon: Jos tuotanto ylittää hetkellisen kulutuksen – esimerkiksi aurinkoisena päivänä, kun ketään ei ole kotona – ylijäämäsähkö syötetään automaattisesti valtakunnan sähköverkkoon. Sähköyhtiö maksaa verkkoon myydystä sähköstä korvauksen.
- Energian varastointi akkuun: Halutessasi järjestelmään voidaan liittää akusto, johon päivän aikana syntyvä ylijäämäenergia varastoidaan. Akkuun ladattua sähköä voi käyttää myöhemmin, esimerkiksi iltaisin tai öisin, kun aurinko ei paista. Tämä lisää energiaomavaraisuutta ja vähentää riippuvuutta sähköverkosta.
Mitkä tekijät vaikuttavat aurinkopaneelin toimintaan ja tuottoon?
Teknologian lisäksi järjestelmän tehokkuuteen vaikuttavat monet käytännön seikat. Pelkkä paneelien nimellisteho ei kerro koko totuutta.
- Säteilyn voimakkuus: Suora auringonpaiste tuottaa eniten energiaa, mutta paneelit toimivat myös pilvisellä säällä, vaikkakin pienemmällä teholla. Kyse on valon määrästä, ei lämmöstä.
- Paneelien suuntaus ja kallistuskulma: Suomessa optimaalisin ilmansuunta on etelä. Jyrkkä asennuskulma (noin 45 astetta) suosii talvituotantoa auringon ollessa matalalla, kun taas loivempi kulma on parempi kesällä. Myös itä-länsi-asennukset ovat suosittuja, sillä ne jakavat tuotannon tasaisemmin aamun ja illan tunneille. Lue lisää oppaastamme aurinkopaneelien suuntauksesta ja kallistuskulmasta.
- Lämpötila: Toisin kuin yleisesti luullaan, aurinkopaneelit eivät rakasta hellettä. Niiden hyötysuhde laskee lämpötilan noustessa. Suomen viileä ilmasto onkin etu: kirkas ja viileä kevätpäivä on tuotannolle usein parempi kuin paahtava kesäpäivä.
- Varjostukset: Pienetkin varjot esimerkiksi puun oksista tai savupiipusta voivat heikentää järjestelmän tuotantoa merkittävästi.
- Puhtaus: Vaikka sade yleensä puhdistaa paneelit, säännöllinen puhdistus esimerkiksi siitepölystä voi parantaa tuotantoa. Turvallisuusriskien ja vähäisen hyödyn vuoksi lumen poistamista paneeleilta ei yleensä suositella. Lue lisää vinkkejä aurinkopaneelien huollosta.
Koska jokainen katto ja kiinteistö on yksilö, järjestelmän tehokkuus ja turvallisuus varmistetaan ammattilaisen tekemällä suunnitelmalla. Siinä huomioidaan kaikki edellä mainitut seikat. Jos haluat tarkan arvion siitä, miten aurinkosähköjärjestelmä toimisi juuri sinun kohteessasi, pyydä meiltä maksuton kartoitus sähköpostitse osoitteesta kartoitus@powerofsun.fi.
Usein kysytyt kysymykset
Tuottavatko aurinkopaneelit sähköä pilvisellä säällä?
Kyllä. Aurinkopaneelit tuottavat sähköä valosta, eivät suorasta auringonpaisteesta tai lämmöstä. Pilvisellä säällä valon määrä on vähäisempi, joten tuotantoteho laskee. Nyrkkisääntönä pilvisen päivän tuotto on noin 10–25 % aurinkoisen päivän maksimista. Järjestelmä siis tuottaa sähköä myös harmaana päivänä.
Miten aurinkosähköjärjestelmä toimii talvella?
Talvella tuotanto on luonnollisesti kesää vähäisempää, koska päivät ovat lyhyitä ja aurinko paistaa matalalta. Paksu lumikerros paneelin päällä estää tuotannon kokonaan. Toisaalta kylmä ja kirkas pakkaspäivä on paneelien hyötysuhteen kannalta erinomainen. Myös lumihangesta heijastuva valo voi parantaa tuotantoa, kunhan paneelit ovat lumettomia.
Mitä tapahtuu sähkökatkon aikana?
Turvallisuussyistä verkkoon kytketty aurinkosähköjärjestelmä sammuu aina automaattisesti sähkökatkon aikana. Tämä estää sähkön syöttämisen verkkoon, jossa asentajat saattavat tehdä korjaustöitä. Vain erillisellä akulla ja verkonmuodostustoiminnolla varustetut järjestelmät voivat tuottaa sähköä kiinteistön omaan käyttöön myös sähkökatkon sattuessa.
