Vaikuttaako aurinkoenergian liike sähköntuotantoon?

Aurinkoenergia saattaa tuntua turhalta{0}} – aurinko on aina siellä, eikö niin? Mutta miten aurinko liikkuu, on suuri merkitys paneelien tuottamiseen. Se on kuin tanssi: missä aurinko on, päättää milloin ja missä säteet osuvat paneeleihisi, mikä muuttaa energiaasi. Katsotaanpa, kuinka tämä aurinkotanssi muuttaa asioita voimasi puolesta.

Aurinkopaneelit toimivat muuttamalla valon sähköksi. Kun valo osuu paneeliin, se saa elektronit liikkumaan, ja tämä liike synnyttää sähkövirran. Tämän muuntamisen tehokkuus riippuu olosuhteista, jotka sisältävät auringon sijainnin, valon voimakkuuden ja altistuksen keston.

Aurinkopaneelien pätevyys liittyy tulevan auringonvalon kulmaan. Esimerkiksi etelään päin oleva katto saa enemmän auringonvaloa keskipäivällä verrattuna tasaiseen kattoon.

Auringonvalon voimakkuus on huipussaan, kun aurinko on korkeimmillaan, mikä on yleensä puolen päivän tienoilla. Ilmakehän olosuhteet, kuten pilvisyys tai savusumu, voivat siroittaa auringonvaloa, mikä voi vähentää sähköntuotantoa noin 30 %.

Cool Tidbit: Aurinko lähettää noin 1 360 wattia neliömetriä kohti ilmakehään. Kun se taistelee ilmakehän ja pölyn ohi osuakseen taloosi, se on enemmän kuin 1 000 wattia.

Aurinko näyttää liikkuvan noin 15 astetta joka tunti, koska maapallo pyörii. Aurinkojärjestelmät tekevät yleensä jommankumman kahdesta asiasta pysyäkseen ajan tasalla:

Single{0}}Axis Trackers: Nämä paneelit kääntyvät idästä länteen. Ne ovat hyviä saamaan noin 20–30 % enemmän energiaa kuin jos ne olisivat vain juuttuneet yhteen paikkaan.

Dual{0}}Axis Trackers: Nämä liikkuvat nappaamaan aurinkoa joka päivä ja vuodenaikojen mukaan. Ne ovat mahtavia päiväntasaajan pohjois- tai eteläpuolella, missä auringon polku muuttuu paljon.

Auringon kulma suhteessa maan päiväntasaajaan muuttuu vuodenaikojen mukaan.

Aurinkopaneelijärjestelmät tuottavat suurempia määriä energiaa kesäkuukausina, koska niissä on suoraa auringonvaloa pidempään, minkä lisäksi ne tuottavat enemmän tehoa, joka johtuu auringosta tulevan energian saamisen aiheuttamista korkeammista lämpötiloista. Esimerkiksi 5 kilowatin huipputeholla (kWp) aurinkoenergiaa tuotetaan kesäkuussa arviolta 60 kilowattituntia (kWh) päivässä ja vastaavalla järjestelmällä joulukuussa noin 35 kWh.

Se, kuinka paljon auringonvaloa on saatavilla talvikuukausina ja auringon sijainti taivaalla talvikuukausina, vaikuttavat aurinkosähköjärjestelmän toimintaan. Jos esimerkiksi aurinkopaneelien pinnalle kertyy huomattava määrä lunta, aurinkosähköjärjestelmän kokonaissuorituskyky voi heikentyä lähes 50 %, jos lunta ei raivata pois.

Aurinkopaneelit jatkavat toimintaansa pilviselläkin säällä, vaikka niiden teho pienenee.

Tämä johtuu siitä, että pilvet sirottavat auringonvaloa, mikä heikentää suorien säteiden voimakkuutta. Mutta tämä sironta mahdollistaa epäsuoran valon pääsyn paneeleihin. Ohuilla pilvillä aurinkopaneelien teho saattaa laskea puoleen. Vertailun vuoksi runsas pilvisyys voisi laskea tuotannon vain 10–20 prosenttiin tavanomaisesta määrästä.

Insinöörit ovat kehittäneet useita ratkaisuja, joiden avulla he voivat selviytyä epäyhtenäisen auringonvalon jaksoista ottamalla käyttöön laitteita, kuten:

Litium{0}}ioni-akut tarjoavat lisäenergiaa tarvittaessa. Esimerkiksi Teslan Megapackin kapasiteetti riittää toimittamaan sähköä noin 3 600 asuntoon kahdeksan peräkkäisen tunnin ajan. Yhdessä tuulivoimaloiden kanssa aurinkopaneelit luovat jatkuvan energiansyötön, koska tuuligeneraattorit tuottavat energiaa koko yön.

Middelgrundenin tuulipuisto Tanskassa yhdisti onnistuneesti tuulivoiman tuotannon aurinkosähköteknologiaan (PV) ja pystyi vähentämään riippuvuuttaan sähköverkosta noin 70 prosenttia.

Lämpövarasto on toinen ratkaisu. Nämä ovat suuria sulan suolan säiliöitä, jotka on täytetty aurinkoteknologialla tuotetulla lämpöenergialla. Kun se on täytetty lämmöllä, energia voi olla sulassa suolassa jopa 10+ tuntia tai kauemmin. Siksi energiaa voidaan tuottaa yöllä, vaikka auringonvaloa ei olisi saatavilla.

Päivityksistä puheen ollen, Down Under Australiassa CSIRO valmisti perovskiittisia aurinkokennoja. Nämä asiat toimivat jopa pilvisellä säällä ja lisäävät aurinkotehoa 40 %.

Aurinkoenergia on noussut periaatteessa tyhjästä lähes 7 prosenttiin maailman energiasta vuodesta 2010 lähtien! Aika siistiä, vai mitä?

Joitakin asioita on kuitenkin vielä selvitettävä:

Verkot: Joskus aurinkoenergia kytkeytyy päälle ja pois, mikä on vaikeaa sähköverkoille. Älykäs tekniikka ja virrankäyttöön reagoivat järjestelmät voivat auttaa.
Kierrätys: Aurinkopaneelit käyttävät joitain hassuja aineita, kuten kadmiumia. Eurooppa haluaa kierrättää suurimman osan paneeleista vuoteen 2030 mennessä.
Hyviä uutisia: Marokossa on tämä valtava aurinkovoimala, joka antaa valtaa yli miljoonalle ihmiselle! Se säästää sähköä myös silloin, kun aurinko ei paista.