Kirkkonummen kevään 2020 Aurinkovirta-voimala tiilikatolle

Idea aurinkosähköstä herää

Kirkkonummen 2020 osallistuja liittyi Aurinkovirta-postituslistalle maaliskuun alkupuolella 2018. Muutamaa päivää myöhemmin tämä aurinkosähköjärjestelmän hankkimisesta kiinnostunut ottaa Aurinkovirtaan sähköpostitse yhteyttä. Tyypillisesti jatkoon johtanut yhteydenotto on noin yhden A4 sivun pituinen kuvaus mitä halutaan tehdä. Vastaavasti ”Mitä maksaa 20 paneelin voimala?” tyyliset kyselyt eivät johda voimalan hankintaan.

”Olen suunnittelemassa aurinkosähköjärjestelmää kotiini kirkkonummelle. Sähkönkulutuksemme on vuositasolla noin xxxxx kWh, kesäkuukausien kulutus on noin xxxx kWh. Meillä on xxx, joka lämpiää lämpöpumpulla, joka nostattaa kesällä kulutusta. Saimme yhden laskelman, jossa oli ajateltu 4.7kw järjestelmää (18 paneelia).”

Tämä on ehkä tyypillinen tarina miten osallistuminen alkaa. Idea syntyy ja sitä kypsytellään jonkin aikaa omassa päässä ennen toteutuspäätöstä. Usein taustalla on myös jokin toinen arvio, mitä kannattaisi tehdä. Aurinkovirralla on kokemusta aurinkosähköjärjestelmien suunnittelusta 2013 lähtien ja kun alalle on tullut joka vuosi 100% uusia tekijöitä, niin Aurinkovirralla on suunnittelusta tällä hetkellä enemmän kokemusta kuin 99% tämän hetken muilla tekijöillä.

Toinen tyypillinen tarina alkaa sillä, että toinen jo oman voimalansa rakentanut Aurinkovirta-osallistuja houkuttelee jonkun tuntemansa henkilön mukaan.

Aurinkovirran ensimmäinen vastaus

Ensimmäisesen vastauksen laatimisessa on tärkeää, että käytettävissäni on sijoituspaikan katuosoite postinumeroineen.

Osoitteen avulla käyn ensin katsomassa kiitentistörajat http://paikkatietoikkuna.fi -palvelusta. Tämän avulla saan käsityksen mitä kattopintoja tai maatelineiden sijoituspaikkoja on tarjolla. Ilmakuvasta näen kattopintojen suunnan. Katon suunta on katon kulmaa tärkeämpi tieto. Numeroin kattopinnat alustavasti paremmuusjärjestykseen.

Allaolevan kuva kattopinnoista:

Autotallin katto 1 on tässä kiinteistössä lähinnä etelään suuntautuva ja on helpoin yksi kattopinta ottaa käyttöön. Kiinteistön sähkönkulutus on sellainen, että kattopintaa pitäisi olla enemmän. Tämä voidaan saavuttaa ottamalla käyttöön myös katon lappeet 2 ja 3. Kokoluokka on sellainen, että Aurinkovirta suosittelee voimalan toteutusta kahdessa vaiheessa ensin katto tai lape 1 ja myöhemmässä vaiheessa aurinkosähkön tullessa tutuksi ja kulutuksen lisääntyessä sähköauton takia lappeet 2 ja 3.

Ilmakuvasta näkee kiinteistörajat (punaiset viivat), rakennusten suunnat, katoilla olevat esteet tiettyyn rajaan asti ja pihalla olevan puuston ja muut esteet (muut rakennukset ja sähkölinjat, ym.).

Aurinkovoimala kannattaa suunnata etelään, lounaaseen, kaakkoon tai itään ja länteen, tässä järjestyksessä.

Seuraavaksi käytän toista karttapalvelua, jonka kuvasta yleensä näen jopa kattomateriaalin ja saan tarkemman käsityksen maastoesteistä. Tässä vaiheessa alkaa myös selvitä karkeasti kattojen mitat.

Perustietojen jälkeen ensimmäisessä vastauksessa yleensä toimitan:

  1. listan mahdollisista sijoituspaikoista
  2. hinta-arvioita eri kokoisille voimaloille eri kattotyypeille
  3. ajatuksen kokoluokasta, ja
  4. aurinkosähköpaneelin ja invertterin datalehtiä.

Kulman vaikutus sijoituspaikan valintaan

Kulma vaikuttaa vähemmän sijoituspaikan valintaan kuin katon suunta, jos ajatellaan pelkästään aurinkosähkön tuotantoa.

Aurinkosähkön tuotannon muutoksia eri kulmilla voi tutkailla EU:n tuottaman PVGIS-laskurin avulla. Olen koonnut laskurin käyttöön ja tulosten arviointiin ohjeet Aurinkovirta-sivulle: http://www.aurinkovirta.fi/pvgis/

Kun yllä olevan laskurin tuloksia tarkastelee, huomaa että sama kulma eri suuntaan tuottaa erilaisia tuloksia. Eli katon kulmasta ei voikkaan puhua ilman tietoa katon lappeen suunnasta. Kulma vaikuttaa sekä aurinkosähkön vuosituotantoon, että vuosituotannon jakautumiseen eri kuukausille ja päivien sisällä eri tunneille. Kulma vaikuttaa myös aurinkosähkön tuotantoon aurinkoisten ja pilvisten päivien välillä. Pilvisellä säällä loivempi katto tuottaa paremmin.

Esimerkki käytettävissä olevista kattopinnoista ja niiden jyrkkyydestä. Tässä talon katto on 40 asteen kulmassa ja autotallin katto on 22 asteen kulmassa. Kuvat eivät ole Kirkkonummen kohteesta vaan erään someryhmän jäsen antamasta valokuvasta (julkaisulupa kysytty).

Tässä esimerkkikohteessa kahden katon vertailu ottaa huomioon seuraavia asioita:

  1. Paneelistojen koot tulevat lappeiden mittojen mukaan eli karkeasti esim. 12m harjan omaavalle katolle fiksuja vaihtoja ovat 11 paneelia, 22 paneelia tai 33paneelia ym. riippuen kuin suuri tila räystään ja harjan välissä on. Kuvan kohteessa talon katolle näyttäisi mahtuvan korkeintaan kaksi riviä allekain ja savupiippu poistaa ylärivistä muutaman paneelin. Lapetikkaat suosittelen siirtämään joko päätyyn tai toiselle lappeelle. Jos lapetikkaat jäävät niin ne vievät alarivistä 1-2 aurinkopaneelin tilan.
  2. Katon koon mukaan luonnollisten aurinkopaneeliston tuottoa verrataan kohteen tuntikohtaisen kulutuksen perusteella ja kullekin kokovaihtoehdolle saadaan 1) aurinkosähkön tuotantoluku kilowattitunneissa (kWh) ja 2) omakäyttöprosentti eli prosenttiluku, joka kuvaa kuinka suuri osuus tuotetusta sähköstä jää omaan käyttöön.
  3. Jos halutaan pieni voimala niin se kannattaa rakentaa pienelle katolle.
  4. Yksi katto kannattaa täyttää ensin kokonaan ennen kuin paneelistoa jakaa kahdelle katolle.
  5. Jos katoilla on eri kattomateriaali, tämän vaikutus hintaan ja / tai rakentamisen helppouteen kannattaa ottaa huomioon.
  6. Helppo rakentaminen loivalle katolle kannattaa ottaa huomioon päätöksenteossa.

Suunnittelu jatkuu

Lähdes kahden vuoden tauon ja kypsyttelyn jälkeen suunnittelu jatkuu helmikuun alkupäivinä. Tällä välin Heckertin aurinkosähköpaneelit ovat vaihtuneet monikiteisistä yksikiteisiin ja SMA:n invertterimallisto on vaihtunut uuteen. Perusasetelma on kuitenkin sama. Luultavasti kahden vuoden ajatustauko on kirkastanut omaa tarvetta ja tahtotilaa ja toisaalta myös luonut luottamusta Aurinkovirran toimintaan, kun on päässyt kahden vuoden ajan seuraamaan miten Aurinkovirta toimii ja millaisia voimaloita mukaan lähteneet osallistujat ovat toteuttaneet.

Tässä vaiheessa uusi osallistujakandidaatti toimittaa mm. seuraavia lisätietoja:

  • tuntikohtaiset tiedot viime vuoden sähkönkulutuksesta
  • arvion sähkönkulutuksen muutoksista tulevaisuuden visioiden perusteella
  • mittauskeskuksen sijainnin
  • kahden harkitun rakennuksen harjan pituuden, räystäältä harjalle mitan, katon kaltevuuden ja kattomateriaalin, lumiesteiden sijainnin
  • rakennusten harjakorkeuden, kattotuolien jaon, kattotuolin yläpaarteen korkeuden ja leveyden, tiilen etenemän, päätyräystäiden leveyden
  • kattotuolipiirustuksen, josta voidaan tarkastaa annetut mitat ja, ettei katossa ole eri jaolla asennettuja kattotuoleja

Tämän jälkeen aurinkovirta tekee jo laskelmia ja pysyy kertomaan, ettei kahdella profiililla aurinkopaneelien alla pystytä toteuttamaan paikkakunnan lumi- ja tuulikuormavaatimuksia.

Kaksi profiilia aurinkopaneelien alle ei riitä tässä paikassa toteuttamaan paikkakunnan lumi- ja tuulikuormavaatimuksia vaikka tiilikatolla käytettäisiinkin Schletterin alppiolosuhteisiin suunniteltua 8mm paksusta teräksestä valmistettua Schletter Rapid 2+ Max -tiilikattokoukkua.
Kolmen profiilin avulla saadaan tiilikattokoukkujen rasitus pienennettyä sallitulle tasolle.

Tässä vaiheessa tulevalle osallistujalle on toimitettu tiedot useammasta erilaisesta järjestelmästä, niiden komponenteista, komponenttikohtaisista hinnoista ja tieto miten hinta muodostuu sekä hinta-arviot useammasta erilaisesta, jotka on suunniteltu juuri tulevan osallistujan omalle katolle.

Tässä vaiheessa yleensä kysyn, että onko osallistuja jo niin varma, että haluaako hän edetä asian kanssa ja hoitaa <13kWp järjestelmän 535 eur alv 24% osallistumismaksun? Vastauksesta riippuu lähteekö asia etenemään pikavauhtia vai jatkuu suunnittelu vielä Aurinkovirran riskillä eteenpäin vai loppuuko asian hoitaminen tähän.

Suunnittelusta tilaukseen

Tässä tilanteessa osallistumismaksu saatiin laskuttaa ja suunnittelu eteni pikavauhtia maaliin ja lopulta tilaus oli tehty ja maksettu alle viikossa ensimmäisestä 2020 helmikuun alun yhteydenotosta. Idea projektiin oli alkanut 2018 maaliskuussa.

Prorjektin aikataulu:

  • maaliskuu 2018 – Idea syntyy ja ensimmäiset suunnitelmat ja arviot vaihdetaan
  • helmikuu 2020 – Idea etenee uudelleen
  • 2 päivää myöhemmin (en toista myöhemmin sanaa listan muissa kohdissa) – Suunnitelmia on tarkennettu, osallistumismaksu halutaan maksaa pois
  • 4 päivää – Suunnitelmat on viimeistelty, tarjous tehty
  • 1 päivä – Tilaus on tehty maksamalla osat
  • 2 päivää – Ensimmäinen toimitus lähtee Lappeenrannasta postin kyydissä, paketti sisältää mm. osat tiilikattokoukkujen sovittamiseen ja sopivanpaksuisen vanerin valitsemiseen
  • 6 päivää – Tiilikattokoukkujen paikat on valittu katolla ja korotusvenerin mitoitus voidaan tehdä
  • 6 päivää – Osat saapuvat rahtina vietettyään edellisen viikonlopun laivalla Saksasta Suomeen
  • 3 päivää – Johdotus aurinkopaneelien alle ohjeistetaan niin, että SFS 6000 -standardin vaatima johdinlenkkien pinta-alan minimointi toteutuu
  • 1 päivä – Asennusohjeistus telineelle on annettu puhelimitse, tiilikattokoukut ja vaakaprofiilit on asennettu, toimituksen puutteeet huomataan (muutaman profiilin pää on vääntynyt, aurinkopaneelien määrä on väärä)
  • 1 päivä – Pystyprofiilien asentaminen ohjeistetaan sähköpostitse
  • 7 päivää – Osallistuja on edistynyt niin, että haluaa lainata Knipex MC4 -pihtejä, joita tarvitaan erikoisliittimien holkkien puristamiseen paikallisen sähköurakoitsijan toimesta
  • 4 päivää – pihdit saapuvat toiselta osallistujalta postin kuljettamana
  • 3 päivää – aurinkopaneelit kahta lukuunottamatta on asennettu katolle
  • 4 päivää – kaksi varastomiesten virheen takia puuttunutta aurinkopaneelia saapuvat ja päästään asentamaan katolle, ja
  • 10 päivää – sähköasennus tehdään ja invertteri liitetään nettiin ja Sunny Portal -palveluun, lopulta sähköasennuksen teki pääkaupunkiseudun luottosähkömies, joka on tehnyt suuren osan pääkaupunkiseudun Aurinkovirta-sennuksista ja jolla itsellään oli asennuksessa tarvittavat erikoispihdit.

53 päivää ns. ensimmäisestä yhteenotosta maaliin, kun asiaa oli ensin hauduteltu kaksi vuotta Aurinkovirta-uutiskirjettä seuraten.

Kuljetusvaurioita ja miten ne korjataan

Sanotaan, että ”Roiskuu kun rapataan.” Aina kun ihmiset tekevät asioita, jokin asia voi mennä pieleen. Tärkeintä on mielestäni se miten asiat korjataan. Aurinkovirta-yhteistilauksessa osallistuja ei joudu tappelemaan ongelmien kanssa yksin vaan Aurinkovirta auttaa virheiden korjaamisessa. Tämä apu on laskettu mukaan hintaan, eikä aiheuta ongelman kohdalleelle osallistujalle odottamattomia lisäkustannuksia. Virheet korjataan toimittajan kuljetusliikkeen vakuutusyhtiön, saksalaisen toimittajan tai Purotokan toimesta tai yhteistyössä kahden tai kolmen osapuolen kanssa.

Kirkkonummen osallistuja kertoi muutama päivä rahdin vastaanottamisen jälkeen, että kaksi aurinkosähköpaneelia puuttui toimituksesta ja että profiilien päät olivat vaurioituneet.

Puuttuneiden aurinkopaneelien tapaus. Kuormaan oli tullut mukaan edellisen vuoden osallistujan pienen laajennuksen kaksi ns. täytepaneelia. Lähettävän pään varastomiehet olivat menneet tästä sekaisin ja kuorma oli jäänyt tämän takia pari paneelia vajaaksi. Kuljetusliike punnitsee Saksasta lähtevät kuormat ja tämän avulla huomattiin heti alussa, että kuormasta puuttui reilut 30kg osia. Kussakin aurinkopaneelissa on yksilöllinen sarjanumero. Parin päivän selvittelyn jälkeen puuttuvat paneelit löytyivät jonkun toisen asiakkaan kuormasta. Toimittaja lähetti puuttuvat paneelit rahtina ja ne saapuivat kahdessa viikossa. Toimituksen puutteet kannattaa tarkastaa heti rahdin saavuttua, jotta puutteet voidaan korjata nopeasti.

Aurinkopaneeleita saapui sinänsä oikea määrä, mutta kaksi niistä oli mustia Heckert NeMo 60M 2.0 320 Black Edition -mallia, eikä odottetuja Heckert NeMo 60M 2.0 325 -paneeleja.

Vääntyneiden alumiiniprofiilien päiden tapaus. Kuljetusliike oli selkeästi kolhinut profiileita kuljetuksen aikana. Tämä ongelma saatiin korjattua siten, että tässä rahdissa oli mukana noin 20 metriä ylimääräistä Purotokka Oy:n omistaa alumiiniprofiilia. Muuttamalla profiilien leikkausohjeita osallistuja sai leikattua katolle tulevat profiilit niin, että Purotokalle jäi se osa materiaalista jossa vauriot olivat. Osallistuja onnistui myös oikomaan osan vääntyneistä päistä itse ja korvaavaa profiilia tarvittiin vähemmän. Tämä kuvastaa hyvässä yhteishengessä tapahtuvaa toimintaa, jossa kaikkea ei yritetä aina sälyttää toisen osapuolen päälle.

Jos profiilien vauriot olisi huomattu vastaanoton yhteydessä niin korvaus olisi tullut toimittajan kuljetusliikkeen vakuutusyhtiöltä. Nyt se meni Purotokan piikkiin.

Muutaman alumiiniprofiilin pää oli vahingoittunut kuljetukssa.

Aurinkosähkövoimalan rakennusvaiheista

Siinä vaiheessa, kun oli huomattu, että telineen rakenne vaatii kolme alumiiniprofiilia olin laskenut myös ehdotuksen 2-kerrostelineestä. Huomattiin, että tällainen teline olikin kilpalukykyinen hintansa puolesta tässä nimenomaisessa tapauksessa kolmen profiilin 1-kerrostelineen kanssa.

1-kerros- ja 2-kerrostelineen eroja esitellään Aurinkovirran sivuilla osoitteessa: http://www.aurinkovirta.fi/aurinkosahko/aurinkovoimala/kiinnitysteline/

Tässä 2-kerrostelineessä alimpana on neljä vaakaprofiilia ja tiilikattokoukku jokaisen profiilin ja kattotuolin risteyskohdassa. Vaakaprofiilien päällä ovat tässä pystyprofiilit ja aurinkopaneelit on kiinnitetty pystyprofiileihin vaakasuoraan asentoon.

Aurinkopaneelit on kiinnitetty pystyprofiileihin vaakasuoraan asentoon. Alla olevassa kuvassa punaiset pisteet ovat tiilikattokoukkuja. Siniset neliskulmiot ovat aurinkopaneeleja vaakasuorassa asennossa.

Työmäärä

Aurinkosähkövoimalan telineen asentamiseen katolle kuluu noin 1 tunti per aurinkopaneeli. Yhden aurinkopaneelin asentamiseen kuluu kahden hengen työparilta, esim. osallistuja + sähköasentaja, noin 10 minuuttia per paneeli valmiiksi asennetun telineen ja valmiiksi vedettyjen kaapeleiden päälle.

Sähköasennukseen kuluu valmistelutöiden jälkeen noin keskimäärin 6 tuntia, jos vedot tehdään pinta-asennuksina. Vanhat sähkökeskukset saattavat pidentää tarvittavaa työaikaa huomattavasti.

Rakennusvaiheet

Aurinkosähkövoimalan rakennusvaiheet ovat:

  1. rakennustelineiden asentaminen ja turvaköysien virittely käyttökuntoon
  2. aurinkopaneeliston asennuspaikan mittaus katolla
  3. kiinnitystelineen asentaminen katolle, joka jakaantuu useisiin kattomateriaalikohtaisiin työvaiheisiin (valmistelevat toimet, kuten pesu, maalaus ja korotusosien asentamine tiilikatolla, kiinnitysosien asentaminen, profiilien asentaminen)
  4. aurinkopaneelien alle tulevien johtimien asentaminen telineen päälle sähköurakoitsijan toimesta tai hänen opastamanaan
  5. aurinkopaneelien asentaminen ja kytkeminen sarjaan (ota sähköurakoitsijasi mukaan tähän vaiheeseen)
  6. invertterin fyysinen asennus seinään
  7. sähköurakoitsijan suorittama invertterin asennus sisältäen turvakytkimen sekä keskukseen tulevien osien asentamisen
  8. invertterin käyttöönotto tietokoneella, jolloin invertteri yhdistetään joko kodin WLAN-verkkoon tai lähiverkkoon verkkojohdon välityksellä
  9. invertterin asetustus muuttaminen tehdyn sähköasennuksen mukaiseksi
  10. invertterin rekisteröinti Sunny Portal -palveluun https://www.sunnyportal.com
  11. laadukkaasta ja toimivasta aurinkosähköjärjestelmästä nauttiminen sekä säännölliset tarkastus- ja ylläpitotoimenpiteet

Tiilikattoasennuksen vaiheita esitellään Aurinkovirran sivuilla osoitteessa: http://www.aurinkovirta.fi/aurinkosahko/aurinkovoimala/kiinnitysteline/tiilikatto/

Aurinkovirta on osallistujan tukena jokaisessa rakennusvaiheessa joko puhelin ja tai netin välityksellä. Tässä poikkeustilanteessa oppimistyömaita ei järjestetä eikä mitään fyysistä kontakia osallistujien ja / tai Aurinkovirran välillä suositella.

Kuvia rakennusvaiheista

Rakentamisen ohjaus tapahtuu puhelimen ja netin välityksellä, usein valokuvia lähettäen, jotta voidaan estää aikaavievät korjaukset myöhemmin. Tässä tiilikattokoukkurivien paikat on merkitty teipillä kattoon, jotta niitä voidaan kommentoida.

Tässä on jo saatu koko teline katolle. Alimpana ovat joka kattotuolissa kiinni olevat tiilikattokoukut. Niiden päällä vaakaprofiilit, jotka täsä ovat 4,3m pätkistä jatkettu yhtenäinen katon levyinen profiili. Näiden päällä on täsmälleen oikeissa kohdissa olevat pystyprofiilit, joiden päälle aurinkosähköpaneelit tulevat.

Tässä on rakennusvaiheita hieman oiottu suositellusta. Aurinkovirta suosittelee aina lappeen levyistä rakennustelinettä jonka tarkoituksena on sekä työturvallisuuden parantaminen että rakentamisen nopeuttaminen.

Tässä telineen päälle tuleva DC-kaapeli on jo asennettu odottamaan. Tämä näkyy punaisena kahden alimman profiilin kohdalla. Tämän jälkeen aurinkopaneelien asennus on aloitettu poikkeuksellisesti ylimmistä paneeleista ja keskeltä. Tälle ei ole sinänsä estettä, mutta yleensä asennukset alkava alhaalta ja jatkuvat ylöspäin.

Aurinkopaneelit on asennettu lukuunottamatta kahta viimeistä paneelia, joita odotellaan Saksasta.

Jokainen asennustyömaa opettaa Aurinkovirta-yhteisölle jotakin uutta. Tässä kokeillaan UV-kestävää spiraalia kevin ja DC-kaapelin kiinnittämiseen. Kiinnitystavan tulee SFS 6000 -standardin mukaan kestää joko voimalan oletettu käyttöikä tai valittu huoltoväli.

Toinen kuva miten DC_kaapeli kiinnitetään UV-kestävän muovispiraalin avulla.

DC-kaapelit ja kevi putkitetaan Aurinkovirta-kohteissa koko matkalta invertteriltä paneeliston alle. Tässä vasemmassa putkessa tulee toisen piirin kaapelit ja kevi. Oikeassa putkessa tulee toisen piirin DC-kaapelit.

Alumiiniputken päät on huolellisesti työstetty, ettei niissä ole teräviä reunoja ja tämän jälkeen niiden päihin on asennettu muoviset putkenpäätteet. Alumiiniputket on tässä näppärästi kiinnitetty RST-klemmarilla tiilikattokoukun vaakasuoraan osuuteen.

Kunnolliset työkalut estävät ongelmia DC-kaapeleiden liittimien asennukseen liittyen. Harva suomalainen sähköurakoitsija on vielä hankkinut itselleen 500 euron työkaluja aurinkosähköasennuksiin. Näistä puristuspihdit ovat liitinkohtaisia, joten esim. Tyco Solarlok – ja Stäubli MC4 -liittimiä varten tarvitaan eri pihdit. Nämä pihdit ovat Aurinkovirta-osallistujien sähköasentajien käytössä. Osa lainattavista työkaluista on pelkkiä puristuspihtejä, osa sisältää koko työkalusalkun.

Sähköasennus ja invertterin asennus menossa. En päässyt kysymään lupaa tämän kuvan julkaisuun kyseiseltä ammattilaiselta, joten kasvot on peitetty.

Valmis 24 x Heckert NeMo 60M 2.0 325 -aurinkosähköpaneelin eli 7,8kWp paneeliston voimala 24.3.2020 noin 50 päivää tämän vuoden alun ensimmäisestä yhteydenotosta.

Lähde mukaan rakentamaan oma Aurinkovirta-aurinkosähkövoimalasi tänä keväänä! Ota yhteyttä: http://www.aurinkovirta.fi/yhteystiedot/