Kui palju elektrit võib päikesepaneelidega rõdupiire toota?

Päikesepaneelidega rõdupiire võib anda hoone elektrivarustusse arvestatava panuse, kuid selle aastast toodangut ei saa määrata üksnes piirde pikkuse järgi. Sama suur paneelipind võib avatud lõunaküljel ja puude varju jääval idaküljel toota väga erinevalt. Usaldusväärne hinnang ühendab paneelide võimsuse, paigalduskoha valgusolud ja süsteemi tehnilised omadused. Hoone jaoks saadav kasu sõltub lisaks sellest, kui palju toodetud elektrist õnnestub samal ajal ära kasutada.

Pindalast võimsuseni ja võimsusest elektritoodanguni

Päikesepaneelidega rõdupiirde tootlikkus algab kahest eraldi küsimusest: kui palju paneele piirdesse mahub ja kui palju energiat need konkreetses asukohas toodavad?

Siin tasub eristada kolme näitajat:

• Paneelide pindala, m²: elektrit tootvate moodulite kogupind, mis võib olla väiksem piirde kogupinnast.
• Nimivõimsus, kWp: paneelide võimsus standardsetes katsetingimustes. See ei tähenda, et süsteem töötaks pidevalt sellise võimsusega.
• Elektritoodang, kWh: kindla aja jooksul toodetud energia, näiteks kuu või aasta kohta.

Kõige kindlam on võtta süsteemi nimivõimsus valitud moodulite andmelehtedest. Piirde mõõtudest üksi ei piisa, sest postid, raamid, läbipaistvad osad ja paneelide paigutus mõjutavad seda, kui palju elektrit tootvat pinda tegelikult kasutada saab.

Aastatoodangu lihtsustatud arvutus on:

Aastane elektritoodang = süsteemi nimivõimsus × aastane eritoodang.

Eritoodang näitab, mitu kilovatt-tundi annab aastas üks kilovatt paneelide nimivõimsust. Selle väärtuse leidmiseks tuleb arvestada konkreetse rõdu suunda, kaldenurka, varjusid ja muid kadusid.

Mis mõjutab toodangut Eesti oludes?

Ilmakaar ja kaldenurk

Vertikaalsed päikesepaneelid paiknevad horisontaalse maapinna suhtes ligikaudu 90-kraadise nurga all. Nendele langev päikesekiirgus erineb seetõttu kaldkatusele paigaldatud paneelide omast.

Lõunasse suunatud varjudeta piire on Eesti oludes üldjuhul aastase toodangu seisukohalt soodne. Idakülg saab otsest päikest eeskätt hommikul, läänekülg pärastlõunal ja õhtul. Põhjaküljel on otsese päikesekiirguse võimalused piiratumad ning aastane tootmispotentsiaal tavaliselt väiksem.

Suund mõjutab ka tootmise kellaaega. Läänepoolne piire võib anda suurema osa oma päevasest toodangust ajal, mil elanikud on koju jõudnud. Kas sellest tekib parem omatarve, selgub siiski tarbimisandmete võrdlusest.

Kui rõdupiire ulatub ümber nurga, tuleb eri suundades paiknevaid paneeliosi hinnata eraldi. Kogu piirde käsitlemine lõunasse suunatud süsteemina annaks eksitava tulemuse.

Varjud ja rõdu enda konstruktsioon

Rõdu puhul võivad olulised varjutajad olla ülemise rõdu plaat, külgseinad, naaberhooned, puud ning piirde postid ja käsipuu. Arvesse lähevad ka paneelide ette paigutatud esemed.

Varjud muutuvad päeva ja aasta jooksul. Suvel võib kõrgel asuva päikese varjata ülemise rõdu plaat; talvel võivad madalat päikest takistada kaugemad hooned või puud. Üks keskpäeval tehtud foto ei kirjelda kogu aasta olukorda.

Osalise varju mõju ei pruugi olla võrdeline varjutatud pindalaga. Tulemus sõltub ka mooduli elementide paigutusest ja paneelide elektrilisest ühendusest. Mikroinverter või optimeerija võib vähendada ühe paneeli varjutuse mõju teistele paneelidele, kuid varju jäävale pinnale langevat valgust see juurde ei tekita.

Aastaaeg, temperatuur ja lumi

Eestis on päevade pikkuse erinevus suur. Kevadest sügiseni on elektritootmiseks rohkem valget aega, talvel piiravad toodangut lühikesed päevad ja vähene päikesekiirgus.

Vertikaalne lõunapaneel saab madalalt paistvat päikest vastu võtta soodsama nurga all kui horisontaalne pind. See võib parandada selle suhtelist tulemust jahedamal aastaajal, kuid ei muuda talve peamiseks tootmisperioodiks. Suvel langeb kõrgel asuva päikese otsene kiirgus püstisele paneelile vähem soodsa nurga all.

Jahedam paneel töötab piisava valguse korral tõhusamalt kui kuum paneel. Sellest ei saa siiski järeldada, et külm talvepäev annaks rohkem energiat kui pikk suvepäev.

Püstisele pinnale koguneb üldjuhul vähem lund kui väikese kaldega paneelile. Lumekatte peegeldus võib tootmist toetada, kuid selle mõju sõltub ümbrusest ja paneeli nähtavusest. Kahepoolse paneeli puhul tuleb eraldi hinnata, kas tagaküljele pääseb valgust või varjab seda rõdu konstruktsioon.

Näidisarvutus: mida tähendab 2 kWp rõdupiire?

Oletame, et piirdesse kavandatud moodulite kogupind on 10 m² ja nende andmelehtedest tulenev keskmine nimivõimsus on 200 Wp ruutmeetri kohta. Süsteemi koguvõimsus oleks siis:

10 m² × 200 Wp/m² = 2000 Wp ehk 2 kWp.

Kui asukohapõhise arvutuse tulemus oleks 700 kWh/kWp aastas, kujuneks aastaseks elektritoodanguks:

2 kWp × 700 kWh/kWp = 1400 kWh aastas.

Need arvud on arvutusloogikat selgitavad eeldused, mitte konkreetse rõdu tootmisprognoos. Kui samale süsteemile leitaks eritoodanguks 500 kWh/kWp, oleks tulemus 1000 kWh aastas. Eritoodangu 900 kWh/kWp korral oleks tulemus 1800 kWh.

Seega võib ühesugune paneelide nimivõimsus anda märgatavalt erineva aastatoodangu. Samuti ei tähenda 1400 kWh aastas ühtlast toodangut igas kuus.

Milliseid lähteandmeid tootmisprognoos vajab?

Sisulise prognoosi koostamiseks tuleks koguda järgmised andmed:

Lähteandmed	Miks neid vaja on?
Hoone täpne asukoht	Päikesekiirguse ja ilmastikuandmete valimiseks
Paneelide mudel, arv ja nimivõimsus	Süsteemi koguvõimsuse määramiseks
Iga paneeliosa ilmakaar ja kaldenurk	Paneelipinnale langeva kiirguse hindamiseks
Rõdu mõõdud ja varjutavad objektid	Kohalike varjude mõju arvutamiseks
Inverter ja paneelide ühendusskeem	Elektriliste kadude ja piirangute hindamiseks
Paneelide paigaldus ja õhutus	Töötemperatuuri mõju arvestamiseks
Hoone tarbimisandmed	Toodangu kasutatavuse hindamiseks

Esmahinnangu koostamist toetab Euroopa Komisjoni Teadusuuringute Ühiskeskuse PVGIS-i tootmisarvutuste juhend. Mudel võimaldab hinnata asukoha, võimsuse ja paigaldusnurga põhjal aastast ning kuist toodangut.

Rõdu lähedal tekkivad varjud vajavad täiendavat analüüsi. Üldine maastikuandmetel põhinev arvutus ei kirjelda automaatselt ülemise rõdu plaadi, käsipuu või kõrvalasuva puu mõju.

Prognoosis peavad olema selgelt kirjas kasutatud kaod ja eeldused. Kui arvutus sisaldab juba inverteri ja kaablite kadusid, ei tohi neid lõpptulemusest uuesti maha arvata. Mõistlik on esitada keskmise aastatoodangu kõrval ka kuude jaotus ning selgitada, et üksikute aastate ilmastik põhjustab kõikumisi.

Toodangu kattumine tarbimisega määrab praktilise kasu

Päikesepaneelide elektritoodang ja hoone elektrivajadus ei pruugi ajaliselt kattuda. Päeval toodetud ülejääk ei kata ilma salvestuseta automaatselt õhtust tarbimist. Seetõttu ei näita aastase tootmise ja aastase tarbimise võrdlus veel omatarvet.

Akuta süsteemi puhul saab esmase hinnangu teha, võrreldes tootmist ja tarbimist samade ajavahemike kaupa. Igas ajavahemikus saab kohapeal kasutada kuni väiksema koguseni neist kahest.

Näiteks kui 1400 kWh aastatoodangust kasutatakse samal ajal hoones ära 900 kWh, on omatarbe osakaal ligikaudu 64%. Kui hoone aastane tarbimine on 4000 kWh, katab see 900 kWh umbes 23% tarbimisest. Need kaks protsenti kirjeldavad erinevaid asju.

Kortermajas tuleb võrdluseks valida selle elektripaigaldise tarbimine, millega paneelid ühendatakse. Üldelektri tarbimist teenindava süsteemi hindamiseks ei sobi lähteandmeks lihtsalt kõigi korterite aastatarbimise summa.

Hea pakkumine näitab seetõttu lisaks paneelide võimsusele prognoositavat aastast ja kuist elektritoodangut, varjutuse eeldusi ning hinnangulist omatarvet. Nende andmete põhjal saab hinnata, kui suure panuse annab rõdupiire just selle hoone elektrivarustusse.