Opas aurinkosähköjärjestelmän mitoittamiseen

Hurjasti noussut energian hinta on vaikuttanut siihen, että kuluttajat haluavat merkittävästi suurempia aurinkosähköjärjestelmiä kuin aiemmin. Nykyään voisi sanoa, että koulukuntia on aikalailla kaksi. Mitoitus vuosikulutuksen mukaan ja katto täyteen mitoitus. Toki, välimalleja löytyy, mutta nämä kaksi erottuvat joukosta.

Mitoitus vuosikulutuksen mukaan

Perinteisessä mitoituksessa, eli mitoituksessa vuosikulutuksen mukaan, eniten vaikuttaa kohteen vuosikulutus. Tällöin järjestelmä mitoitetaan siten, että aurinkosähköjärjestelmässä kohteen kulutus ja järjestelmän tuotto kohtaavat tavalla, jossa suurin osa sähköstä pystytään käyttämään ilman, että sähkö tarvitsee myydä verkkoon suuria määriä. Tällä tavoin järjestelmän takaisinmaksuaika sijoitetun pääoman tuotto muodostuvat optimaallisiksi.

Kohteen vuosikulutuksen lisäksi eniten aurinkosähköjärjestelmän mitoitukseen vaikuttavia tekijöitä ovat esimerkiksi katon lappeiden ilmansuunta, katon kaltevuus, käytettävissä oleva kattopinta-ala, varjostumat sekä esimerkiksi sähköauton latauspaikkojen määrä.

Perinteisessä mitoituksessa voidaan erittäin hyvänä nyrkkisääntönä pitää 1 paneeli per 1 MWh sähkönkulutusta

Katto täyteen mitoitus

Katto täyteen mitoituksessa mitoitetaan yleensä yksi tai kaksi katon lapetta täyteen tai järjestelmä muutoin ylimitoitetaan kohteen kulutukseen nähden.

Mikäli paneeleja halutaan useammalle eri suuntaan olevalle lappeelle, muuttuu järjestelmä huomattavasti monimutkaisemmaksi, sillä useimmissa inverttereissä on 2 mppt piiriä. Kolmen lappeen tilanteessa joudutaan joko rakentamaan pitkä piiri optimoijien kanssa tai asentamaan toinen invertteri. Molemmat vaihtoehdot lisäävät kustannuksia.

Järjestelmän maksimiteho

Järjestelmän maksimiteho määrittyy yleensä kohteen pääsulakkeiden ja muun sähköjärjestelmän mukaan, sekä alueen verkon perusteella. Järjestelmän maksimiteho kannattaakin tarkistaa verkkoyhtiöltä.

Laskennalliset maksimitehot invertterille sulakekokojen mukaan alla. Ota huomioon, että paneeliteho voi olla suurempi, kunhan invertteri ei ole. Samoin, että oikosulkuvirrat, verkko, maadoitukset, kaapelit yms. voivat rajoittaa järjestelmän kokoa.

• 3x16A 11 kW 
• 3x25A 17,25 kW
• 3x32A 22 kW
• 3x35A 24 kW
• 3x40A 27,6 kW
• 3x50A 34,5 kW
• 3x63A 43,74 kW
• 3x80A 55,2 kW

Invertteri ja MPPT-kohtaiset maksimit

Invertterien suositellut maksimitehot sekä MPPT-seurainkohtaiset maksimit myös rajoittavat joissain tilanteissa haluttua järjestelmän maksimitehoa. 

Inverttereissä on yleensä suositeltu invertterikohtainen paneelien maksimiteho. Invertteristä riippuen tämä saatetaan ilmoittaa Watteina tai avoimen piirin jännitteenä. Katso esimerkki 1.

Jos järjestelmän paneelit aiotaan sijoittaa kahteen suuntaan (täytyy toki huomioida myös yhteen suuntaan, mutta tärkeys kasvaa kahteen suuntaan asettelussa) kasvaa MPPT-seurainkohtaisen maksimitehon merkitys. Toisin sanoen tämä määrittää maksimitehon per suunta. Katso esimerkki 2. 

Molemmissa esimerkeissä on laskettu maksimi paneelimäärät. Luonnollisesti aina ei kuitenkaan ole tarvetta tai mahdollisuutta laittaa maksimia.

Esimerkki 1: 

Kohteessa verkkoyhtiö, joka asettaa maksimi invertterikooksi 11 kW. Asiakkaan suuri katto on suoraan etelään ja asiakas haluaa niin paljon tehoa paneeleista kuin vain pystyy. Paneeliksi hän valitsee ZNShine 400W ja invertteriksi Sofar Solar 11.

Sofar 11 suurin suositeltu paneeliteho on 15 kWp. Tällöin suurin mahdollinen paneelien määrä on valitulla paneelilla 37 paneelia.

15000 / 400 = 37,5

Esimerkki 2:

Esimerkin 1 naapuri innostuu myös hankkimaan järjestelmän. Kohde on muutoin samanlainen ja hän päätyy samaan invertteriin ja paneelityyppiin. Toisin kuin naapurilla, tässä kohteessa katto on epäsuhta itä-länsi katto, jossa länsipuolelle mahtuu halutessaan 40 paneelia, mutta itäpuolelle vain 14:sta. Tällöin vaihtoehtoja maksimi teholle on 2.

Vaihtoehto 1. Asentaa kaikki paneelit länsilappeelle, jolloin maksimäärä on sama kuin esimerkissä 1.

Vaihtoehto 2. Asentaa 14 paneelia itälappeelle ja länsilappeelle niin paljon kuin invertterin mppt-kohtainen maksimi on. Sofar 11 mppt-kohtainen maksimi on 7,5 kWp. Tällöin:

Itälape = 14 x 400W = 5,6 kWp. Maksimi ei ylity

Länsilape maksimi = 7500W / 400W = 18,75 = 18 paneelia.

Toisin sanoen järjestelmän maksimi paneelimäärä on 14 + 18 = 32 paneelia.

Asiakas haluaa taisemman tuoton, joten hän valitsee vaihtoehdon 2.

Katon ja paneelikentän mitat

Mikäli paneelit asennetaan katolle, määrittää katon mitat luonnollisesti järjestelmän kokoa sen perusteella, mitä katolle mahtuu.

Tällä hetkellä valikoimassamme olevien paneelien mitat:

• Canadian Solar 410W – 1722 x 1134 x 30 mm
• ZNShine 400W – 1730 x 1133 x 30 mm
• Q-Cells 410W – 1879 x 1045 x 32 mm
• Q-Cells 395W – 1692 x 1134 x 30 mm
• DualSun Flash 425W – 1899 x 1096 x 30 mm
• ZNShine 545W – 2279 x 1134 x 30 mm

Paneelien väliin tulee 20 mm kiinnikkeestä.

Lähtökohtaisesti paneelit sijoitetaan pystysuuntaan. Vaaka-asennus vaatii 1,5 x kiskoa ja kiinnikettä.

Minimietäisyys katon reunoista vaihtelee hieman kattotyypeittäin. Katon harjalla on suositeltavaa, että paneeli ei ylitä harjaa tuulikuormien takia. Sivuttaissuunnassa minimietäisyyttä määrittää eniten kiinnikkeiden mahdolliset kiinnityskohdat. Laitimmaisen kiinnikkeen on oltava maksimissaan 35 senttiä paneelin reunasta. Toisin sanoen esimerkiksi konesaumakatolla, jossa kiinnikkeet tulevat pystysaumoihin, määrittää viimeisen pystysauman sijainti laitimmaisen mahdollisen paneelin sijainnin. Eli yksinkertaisesti, paneeli voi tulla noin 35 senttiä viimeisestä saumasta yli.

Katto niin täynnä paneeleita kuin vain voi

Lumiesteet

Lumiesteiden toimivuuden takia on syytä jättää tilaa lumiesteelle. Katon jyrkkyydestä riippuen yleisesti voi sanoa, että 30 senttiä on minimi ja 50 senttiä on suositeltava määrä mikäli halutaan, että lumieste toimii optimaalisesti.

Mikäli sinulla on kysyttävää, millainen järjestelmä soveltuu sinun kohteeseesi, katto on hankalan muotoinen tai muutoin vain haluat apua järjestelmän valintaan, asiantuntijamme auttavat mielellään.