Aurinkovoimalan laajentaminen

Kirjoitan lyhyen artikkelin lisäpaneelien asentamisesta olemassaolevaan aurinkosähkövoimalaan vastineena netissä olleeseen kysymykseen ”Millaisia kokemuksia on lisäpaneelien jälkiasennuksista. Siis muutama aurinkosähköpaneeli lisää nykyisten kahdeksan (8) lisäksi. Kyseessä on NN toimittama sähkövoimala.”

Mietin aluksi myös syitä miksi aurinkosähkövoimalaa kannattaisi laajentaa.

Miksi tai milloin laajentaa aurinkovoimalaa?

Aurinkosähkövoimalan laajentaminen tulee eteen kun:

  1. KATOLLA ON TILAA – jos haluat suuremman aurinkovoimalan ja katolla on tilaa niin laajennus on yksinkertaista,
  2. INVERTTERIN KOKO TEHO EI OLE KÄYTETTY – invertterin teho, puhut nyt erityisesti SMA:n laitteista, voidaan helposti ylittää 50% eli esim. 5kVA SMA Sunny Tripower 5000TL -invertteriin voidaan asentaa reilu 7500Wp aurinkopaneelisto, paneeliston suunta ja kallistus vaikuttaa tämän ylityksen järkevään suuruuteen,
  3. PANEELISTON ULKONÄKÖ EI MIELLYTÄ – aurinkopaneelisto on tehty siten, että se sattuu jollakin tavalla silmään, esim. yksi paneeli puuttuu jostakin kulmasta tai rakennuksen päädystä puuttuu yksi tai useampi sakake paneeleita,
  4. HALUAN HALVEMPAA SÄHKÖÄ – halvempaa sähköä tulee aurinkosähköjärjestelmästä, jonka EUR/W hinta on alempi, alempaan sähkönhintaan päästään kun samojen kiinteiden kustannusten, keskusasennus, invertteri ja kaapelointi, taakse asennetaan suurempi määrä aurinkopaneeleita,
  5. HALUAN ENEMMÄN SÄHKÖÄ – kun haluaa enemmän omaa aurinkosähköä, niin tämä onnistuu suuremmalla paneelimäärällä, invertteriä ei tarvitse ensimmäisenä lähteä kasvattamaan muutaman paneelin takia, kunhan jänniterajoja ei ylitetä,
  6. VOIMALA EI TOIMI KUNNOLLA – aurinkopaneeliketjussa on liian vähän paneeleita eikä voimala käynnisty kunnolla helteellä tai aurinkopaneeliketjussa on liian monta paneelia ja jännite menee yli pakkasella,
  7. OSIEN SAATAVUUS ON LOPPUMASSA – Tiettyjä aurinkopaneeleita ja telineen osia saa yleensä muutaman vuoden ajan, sen jälkeen löytyy korvaavia osia. Jos haluaa täysin vastaavat osat niin kannattaa toimia ennemmin kuin myöhemmin.

Aurinkosähkövoimalaa kannattaa laajentaa silloin kun tarvittavia aurinkosähköpaneeleita on vielä saatavilla joko helposti tai ei äärettömän vaikeasti.

Aurinkovoimalan laajennus

Aurinkovoimlan laajennuksella tarkoitetaan tässä artikkelissa sellaista järjestelmän muutosta, jossa:

olemassaolevaan invertteriin ja AC-sähköasennukseen ei kosketa sekä:

  1. otetaan käyttöön aikaisemmin käyttämätön MPPT-ohjain ja sen taakse asennetaan yksi tai useampi rinnakkainen aurinkopaneelisto,
  2. lisätään kokonainen paneeliketju sellaisen MPPT-ohjaimen olemassaolevan paneeliketjun rinnalle, jonka MPTT-ohjain tämän sallii,
  3. lisätään aurinkosaähköpaneeleja yhden tai useamman olemassaolevan paneeliketjun jatkeeksi samaan sarjaan,
  4. ketjun aurinkopaneelit siirretään toisen ketjun jatkoksi ja toiseen ketjuun tuodaan uudet aurinkopaneelit, tai
  5. ketjun aurinkopaneelit vaihdetaan uusiin aurinkosähköpaneleihin.

Käytettävissä olevat aurinkopaneelit

Aurinkovoimalan laajennus voidaan toteuttaa helpoiten nykyisin Heckert Solar -tehtaan tuotannossa olevilla

  1. Heckert NeMo 60M 325, ja
  2. Heckert NeMo 60M 2.0 325 Black Edition

aurinkosähköpaneleeilla sekä Aurinkovirran käyttämien tukkujen seuraavilla aurinkopaneeleilla (lista vaihtelee viikottain, joten tilanne tarkistetaan laajennussuunnitelmaa työstettäessä):

  1. AEG,
  2. Aleo,
  3. Astroenergy,
  4. CS Wismar Sonnestromfabrik,
  5. DMEGC,
  6. JA Solar,
  7. Jinko,
  8. LG Solar,
  9. Panasonic,
  10. Solarwatt,
  11. Solitek,
  12. Sunlink,
  13. Talesun, ja
  14. Trina.

Näiden aurinkopaneelien tehot vaihtelevat 275Wp-375Wp ja mukana on näitä tekniikoita mono, poly, PERC, puolikenno, mustakehyksinen, hopeanväriset kehykset, ym.

Hieman heikompi saatavuus on Canadien Solar, GLC, Hyundai, IBC, Longi, Luxor, REC, Scherer, Sharp, Sunpower, Suntech, URE ja Yingli.

Aurinkovirta-osallistujien laajennukset

Aurinkovirta-osallistujien laajennus voidaan tehdä myös Heckert Solar -tehtaan legacy -aurinkosähköpaneeleilla, jotka hankintaa aikaisemmilta osallistujilta, jotka eivät ole vielä ehtineet asentaa paneeleita tai haluavat vaihtaa ne suurempitehoisiin. Tällaisissä tapauksissa käytettävissä olevat paneelit ovat:

  1. Heckert NeMo 54 P 210,
  2. Heckert NeMo 60P 255,
  3. Heckert NeMO 60P 260-270, ja
  4. Heckert NeMo 60P 2.0 265-285.

Esimerkiksi pääkaupunkiseudulta ja Lappeenrannan ympäristöstä löytyy asentamattomia Heckert NeMo 60P 255 -aurinkosähköpaneeleita.

Purotokka Oy:llä on Heckert NeMo 60P 280 -aurinkosähköpaneleita myynnissä Kouvolassa hintaan 229 eur / kpl alv 24 %. Paneelit ovat tähän saakka olleet varastossa 2018 lähtien. Toimitustapa on nouto.

Laajennuksen ulkonäkö

Samalla lappeella sijaitsevan aurinkopaneeliston laajennus tulisi tehdä joko saman tai samannäköisen aurinkopaneelin avulla, kuin joita alkuperäisessä asennuksessa on käytetty.

Heckert NeMo 60M -yksikidepaneelisto. Näissä paneeleissa on hopeanväriset 38mm korkeat alumiinikehykset.
Heckert NeMo 60M 2.0 Black Edition -yksikidepaneeli. Näissä paneeleissa on mustaksi eloksoidut 38mm korkeat alumiinikehykset.
Heckert NeMo 60P 2.0 -monikidepaneeli. Näissä paneeleissa on hopeanväriset 38mm korkeat alumiinikehykset.

Tällöin huomioon otettavia seikkoja ovat:

* aurinkopaneelin tyyppi: sininen monikidepaneeli vai mustampi yksikidepaneeli
* aurinkopaneelin kehyksen väri: hopeanvärinen, mustaksi eloksoitu
* aurinkopaneelin fyysinen koko, esim. 1640×991, 1670x1006mm, 991×1481, ym.
* aurinkopaneelin korkeus, esim. 35mm, 38mm, 40mm, tai 45mm, ym.
* aurinkopaneelin iän aiheuttama värin vaihtuminen

Monikidepaneelien värit vaihtelevat usein enemmän jopa saman valmistajan eri valmistuserien välillä kuin mustien yksikidepaneelien. Katolla olevan aurinkopaneelin väri vaihtuu ajan myötä auringon säteilyn vaikutuksesta. Lopulta väri selviää vasta kun nämä kaksi paneelierää ovat vierekkäin katolla.

Paneelin sähköiset ominaisuudet

Helpointa on toteuttaa sellainen aurinkosähkövoimalan laajennus, jossa uusi laajennus toteutetaan olemassaolevan verkkoinvertterin toisen käyttämättömän MPPT-ohjaimen tai uuden invertterin avulla. Jos laajennus suoritetaan samaan paneeliketjuun olemassaolevien paneelien kanssa tai samaan MPPT-ohjaimeen aikaisemman paneeliketjun kanssa rinnakkaisesti, laajennuksen paneelien valinnassa tulee ottaa olemassaolevien paneelien sähköiset ominaisuudet tarkemmin huomioon.

Tärkeimmät aurinkosähköpaneelin sähköiset ominaisuudet löytää aurinkopaneelin takana olevasta etiketistä. Tarkemmat tiedot taas paneelin datalehdestä.

Perusperiaate on, että samaan paneeliketjuun sarjaan kytkettävien paneelien tulee olla sähköisiltä ominaisuuksiltaan vastaavia. Erityisesti paneelien virran tulee olla lähellä toisiaan, jotta uudet paneelit eivät rajoita vanhoja ja jotta uusista saadaan paras hyöty irti. Myös paneelin virran lämpötilariippuvaiseen käyttäytymiseen tulee kiinnittää huomiota. Yleensä saman valmistajan hieman suurempitehoinen aurinkosähköpaneeli kelpaa. Tarkempi analyysi voi tarkastella myös muita paneelien sähköisiä ominaisuuksia.

Paneelien liittimet

Käytännössä paneelien lisäämisessä tulee myös tarkistaa, että uusien ja vanhojen paneelien liittimet sopivat toisiinsa tai että näiden välile tehdään kunnollinen sovituskaapeli. Liitinliitoksessa vain saman valmistaja saman liitintyypin kytkeminen yhteen on hyväksyttävää. Osa asentajista käyttää ”yhteensopivia” liittimiä, joka lisää tutkimusten mukaan aurinkosähkövoimaloiden tulipaloriskiä.

Aurinkosähkö-liittimiä on useita erilaisia ja on mahdotonta, että jokaisella asentajalla olisi käytössään kaikki tarvittavat pihdit. Oikeat pihdit tulee tällaisessa tilanteessa kuitenkin vähintään lainata. Väärien pihtien käyttö, esim. Tyco Solarlok -liittimien metalliholkkien puristukseen on johtanut huonosta liitoksesta johtuneisiin tulipaloihin.

Mm. vanhemmissa Heckert NeMo 60P 255 -paneeleissa käytetyt Tyco Solarlok -liittimet.
Mm. uudemmissa Heckert NeMo 60M 325 -paneeleissa käytetyt TE Connectivity PV4-S -liittimet.

Kun invertteriin lisätään uusi paneelisto aikaisemmin käyttämättömään MPPT-ohjaimeen tai syöttöön niin tulppina käytetyt invertterin liittimet tulee korvata uusilla. Liittimien kumitiivisteet kovettuvat vuosien aikana ja vanha liitin ei välttämättä ole enää vesitiivis, kun se käytetään uudelleen.

Mm. SMA:n inverttereissä käytetyt Phoenix Contact SUNCLIX -liittimet.

Olemassaolevan invertterin rajoitukset

Olemassaoleva invertteri voi asettaa laajennukselle rajoituksia. Ensimmäinen kysymys on tulevatko uudet paneelit samaan ketjuun yhden MPPT-ohjaimen alla? Tällöin invertterin järjestelmäjännite (system voltage) voi rajoittaa paneeliston maksimijännitteen invertteristä riippuen esim. 600V, 850V tai 1000V jännitteeseen (SMA-invertterien tasot). Jännite, jolla tämä vertailu tehdään on aurinkopaneelin avoimen piirin jännite suunnittelussa käytettävällä pakkasella. Esim. 1000V tapauksessa tamä voi tarkoittaa nykyisillä piikidepaneeleilla 20, 21 tai 22 paneelin maksimimäärää.

Tarkistetaan, ettei invertterin jännite-, virta- tai tehorajaa ylitetä.

Toisinaan invertteri mahdollistaa useamman ketjun rinnakkaisen kytkemisen. Rinnakkaisen ketjun paneelien valinta on hieman monimutkaisempaa ja toisinaan saatetaan päätyä tilanteeseen, jossa olemassaolevan ketjun johdotusta voidaan joutua muokkaamaan.

Helpoin tapaus lisäyksen kohdalla on se, että lisäpaneelit voidaan asentaa olemassa olevan invertterin käyttämättömän MPPT-ohjaimen tuloon.

Nykyisen asennuksen vaikutukset

Laajennuksen teko nykyiseen asennukseen on näppärää, kun nykyinen asennus on sellaisessa kunnossa, että laajennuksen sähköasennuksia tekevä sähköurakoitsija uskaltaa kytkeä laajennuksen ilman olemassa olevan laajennuksen korjausta. Tämän kappaleen taustalla on alkuperäisen kysymyksen asennukseen tehneen yrityksen nimi, joka on yhdistettyä ongelmiin asennuksissa.

Ovatko esim. seuraavat asiat nykyisessä asennuksessa kunnossa:

1) asennuksessa on AC-turvakytkin ulkoseinässä tai muussa jakeluverkkoyhtiön saavutettavissa olevassa tilassa,

2) oikean tyyppinen DC-turvakytkin löytyy joko invertteristä tai erillisenä aurinkopaneeliston ja invertterin välistä – tämä on voitu joko jättää pois tai asentaja on käyttänyt halvempaa AC-tyypin kytkintä virheelliesti,

3) aurinkopaneelien asennusteline on kytketty 6mm2 tai 16mm2 kevillä rakennuksen pääpotentiaalintasauskiskoon – osa asentajista säästää jättämällä tämän turvallisuusominaisuuden pois ja väittää ettei sitä ole pakollinen asentaa,

4) DC-kaapelit paneelistolta (johon laajennus kytketään) on suojattu ulkona alumiiniputkella ja sisällä vähintään muoviputkella – osa asentajista jättää DC-kaapelit suojaamatta katolla ja yläpohjassa kiinnittämässä, jossa ne ovat eristeiden päällä, ja

5) DC-kaapelit on paneeliston alla kiinnitetty telineeseen asianmukaisesti – osa asentajista jättää DC-kaapelit kiinnittämättä millään tavalla tai käyttää valkoisia ei UV-kestäviä nippusiteitä,

6) sähkökeskuksessa invertterin sähköasennus on kytketty sopivan vikavirtasuojan, johdonsuojakatkaisijan ja turvakytkimen kautta

7) onko kiinnitystelineen mekaaninen asennus sellainen, että laajennus voidaan tehdä täysin vastaavalla tavalla vai tulisiko laajennus toteuttaa eri tavaalla?

Jälkiviisaus aurinkovoimalan asennuksissa

Asenna aina lape tai lappeen jonkin esteen rajaama osa ”täyteen” aurinkosähköpaneeleita. Näin vältyt aurinkopaneelien värieroilta. Jos haluat pienemmän määrän aurinkopaneeleita, valitse pienempi katto, esim. autotalli. Jos haluat suuremman määrän, valitse talon katto.

Jos tiedät laajennuksen olevan tulossa 1-3 vuoden sisällä ensimmäisestä vaiheesta, valitse sellainen invertteri, joka mahdollistaa laajennuksen toteuttamisen olemassa olevan invertterin toisen MPPT-ohjaimen avulla.

Teetä sähkötyöt niin, etteit niitä tarvitse korjailla laajennusta tehtäessä.

Laajennuksen kustannukset

Millaisia kustannuksia laajennuksesta tulee ja miten niihin voi vakuttaa.

  1. materiaalit, Heckert NeMo 60M 2.0 325 -aurinkopaneeli 97,95 eur/kpl + alv 24%, telineet 39-66 eur/paneeli + alv 24% riippuen kattomateriaalista
  2. aurinkopaneelien rahdit 175 eur / max 10 paneelia, 225 eur / max 27 paneelia + alv 24%, rahti 80,65 eur + alv 24%, jos kuljetus yhdistetään toisen osallistuja tai osallistujan kanssa ja laajentaja itse noutaa osat toisen osallistujan kuormasta
  3. suunnittelutyö sisältäen materiaalin hankinnan 1-4 paneelia 90 eur, 5-10 paneelia 150 eur, 11-42 paneelia 270 eur + alv 24%
  4. Suomessa olevien legacy-aurinkopaneelien hankinta ja kuljetus toiselta osallistujalta laajentajalle kononaisen työpäivän tunnit, pakettiauton vuokra, polttoaine. Jos pitää kysyä tämän tarkempaa hintaa, niin kannattaa hakea itse.

Aurinkovirta auttaa laajennuksissa

Aurinkovirta / Purotokka Oy auttaa sinua laajennuksen suunnittelussa, toimittaa osat ja voit tehdä mekaaniset työt itse Aurinkovirran ohjaamana ja voit teetättää laajennuksen sähköasennukseen liittyvät asiat paikallisella itse valitsemallasi sähköurakoitsijalla.

Ota yhteyttä http://aurinkovirta.fi/yhteystiedot hinta-arviota ja tarjousta varten.