Aurinkojärjestelmän

Miten Aurinkovoimalan Mitoitus Toimii

Aurinkoenergiajärjestelmän koko on kotisi sähkönkulutus jaettuna sillä, kuinka paljon auringonvaloa järjestelmäsi voi kerätä ja muuntaa, säädettynä todellisille häviöille. Syötä keskimääräinen kuukausittainen sähkönkulutuksesi ja sijaintisi huippuaurinkotunnit päivässä, ja tämä laskuri arvioi kulutuksesi kattamiseen tarvittavan järjestelmän koon (kilowatteina), sekä suunnilleen kuinka monta paneelia se vaatii.

Tämä on luku, joka kannattaa selvittää ennen asentajan kanssa puhumista — kun tiedät suunnilleen, minkä kokoista järjestelmää ja kuinka montaa paneelia tavoittelet, voit tarkistaa tarjouksen sen sijaan, että luottaisit sokeasti mihin tahansa siinä olevaan lukuun. Tämä on luonnollinen ensimmäinen askel riippumatta siitä, suunnitteletko uutta asennusta, vertailetko eri asentajien tarjouksia, vai oletko vain utelias siitä, kuinka suuri järjestelmä todellisuudessa vaatisi kulutuksesi kattamiseksi.

“Huippuaurinkotunnit” eivät ole sama asia kuin päivänvalotunnit — se on vastaava tuntien määrä maksimivoimakkuuden auringonvaloa, jonka sijaintisi saa, koska aurinkosäteily vaihtelee päivän ja vuodenajan mukaan. Tämä vaihtelee merkittävästi alueen mukaan (aurinkoinen aavikkoilmasto saa merkittävästi enemmän huippuaurinkotunteja kuin pilvinen pohjoinen ilmasto), joten tämä laskuri pyytää sinua syöttämään omasi — tarkista sähköyhtiöltäsi, aurinkoasentajan tarjouksesta, tai Yhdysvaltain energiaministeriön kattojen aurinkopotentiaalia koskevista resursseista tarkan alueesi tyypillinen luku.

Jos et vielä tiedä kuukausittaista sähkönkulutustasi, Sähkökustannuslaskuri voi auttaa sinua selvittämään sen, ja kun sinulla on järjestelmän koko mielessä,

Aurinkopaneelien Säästölaskuri arvioi takaisinmaksuajan, kun saat tarjouksen.

Keskeiset Huomioitavat Tekijät

Yllä olevat neljä säädettävää syötettä ovat yksinkertaistuksia todellisista tekijöistä, jotka todella muuttavat tarvitsemasi järjestelmän kokoa — niiden ymmärtäminen kannattaa, vaikka tämä laskuri käsittelee jokaista niistä yhtenä syöttämänäsi lukuna:

• Paneelin wattiluku. Nykyaikaiset asuinkiinteistöjen paneelit vaihtelevat tyypillisesti noin 350W:sta 450W:iin kappaleelta — korkeampitehoinen paneeli tarkoittaa vähemmän paneeleita samalle järjestelmän koolle, mikä voi olla merkityksellistä, jos kattotila on rajallinen. Ei ole olemassa yleisesti “oikeaa” wattilukua syötettäväksi; käytä saamasi tarjouksen lukua tai kohtuullista keskivälin arviota, jos vertailet vielä vaihtoehtoja.
• Katon suuntaus ja kaltevuus. Etelään suuntautunut katto (pohjoisella pallonpuoliskolla), jonka kaltevuus on lähellä leveysastettasi, kerää yleensä eniten auringonvaloa vuoden aikana; itään tai länteen suuntautuneet katot toimivat silti, mutta tuottavat hieman vähemmän. Yhdysvaltain energiaministeriö huomauttaa, että paneelit voidaan yleensä suunnata jopa 45° itään tai länteen todellisesta etelästä ilman suurta tuotannon laskua — mutta katto, joka on varjossa merkittävän osan päivästä, tai suunnattu kauas tämän alueen ulkopuolelle, tarvitsee suuremman järjestelmän (tai enemmän syötettyjä huippuaurinkotunteja) saman tavoitteen saavuttamiseksi.
• Varjostus. Jopa läheisen puun tai savupiipun osittainen varjostus osassa paneelikenttää voi vähentää järjestelmän todellista tuotantoa suhteettoman paljon enemmän kuin varjoisa alue yksinään antaisi olettaa, koska yksi varjossa oleva paneeli voi rajoittaa koko ketjua. Tällä laskurilla ei ole keinoa tietää kattosi tarkkaa varjostusta — jos tiedät kattosi olevan osittain varjossa, harkitse oletusarvoa korkeamman järjestelmähäviöprosentin syöttämistä sen kompensoimiseksi.
• Alueellinen ja kausittainen vaihtelu huippuaurinkotunneissa. Sama talo Arizonassa ja sama talo Washingtonin osavaltiossa tarvitsevat hyvin erilaiset järjestelmän koot samalle kulutukselle, pelkästään koska kunkin sijainnin keskimäärin saama huippuaurinkotuntien määrä eroaa. Huippuaurinkotunnit vaihtelevat myös vuodenajan mukaan (korkeampia kesällä, matalampia talvella) — syöttämäsi luvun tulisi edustaa realistista vuosikeskiarvoa sijaintiisi, ei vain yhtä aurinkoista kesäpäivää.
• Nettomittaus (net metering) ja kattavuustavoitteesi. Jos sähköyhtiösi hyvittää ylimääräisen aurinkosähkötuotannon sitä vastaan, mitä otat verkosta muina aikoina (nettomittaus), 100 %:n kattavuustavoite on järkevä lähtökohta. Jos sähköyhtiösi ei tarjoa nettomittausta, tai tarjoaa sitä alennetulla hinnalla, voi kannattaa mitoittaa järjestelmä alemmalle kattavuusprosentille sen sijaan, että ylimitoittaisit järjestelmän, jonka ylijäämätuotanto ei ole yhtä arvokasta.
• Akkuvarastointi. Tämä laskuri mitoittaa järjestelmän kulutuksesi kattamiseksi, ei sähkön takaamiseksi sähkökatkon aikana. Akkuvarastoinnin lisääminen ei muuta tässä olevia laskelmia, mutta se on erillinen päätös, joka kannattaa ottaa huomioon kokonaisbudjetissasi ja keskustelussa asentajan kanssa, jos varavirta on sinulle tärkeää.

Tulosten Tulkinta

Kilowattiluku ja paneelien määrä ovat alustava arvio, ei tilaus — muutama asia muuttuu tämän luvun ja todellisuudessa asennetun järjestelmän välillä:

• Asentajat pyöristävät todelliseen laitteistoon. Laskettu 7,5 kW:n järjestelmä 400W:n paneeleilla vaatii 18,75 paneelia — kukaan asentaja ei myy kolmea neljäsosaa paneelista, joten todellinen tarjous pyöristää kokonaislukuun (tässä 19 paneelia, kuten tämä laskuri) tai säätää paneelimäärän/wattiluvun yhdistelmää sopimaan kattoosi.
• DC- vs. AC-mitoitus. Aurinkoenergiajärjestelmät kuvataan tyypillisesti niiden DC-kapasiteetin (itse paneelien) mukaan, jota tämä laskuri arvioi — vaihtovirta (AC), jonka invertterisi todellisuudessa toimittaa kotiisi, on tyypillisesti hieman alhaisempi invertterihäviöiden vuoksi (jo mukana yllä olevassa “järjestelmähäviöt”-syötteessä). Älä yllättyy, jos asentajan tarjouksen AC-luku näyttää hieman erilaiselta kuin tämän laskurin kW-luku; kysy, kumpaa lukua sinulle tarjotaan, jos se on epäselvää.
• Tarkista paneelien määrä todellista kattoasi vasten. Tämä laskuri arvioi, kuinka monta paneelia tarvitset sähköisesti — se ei tiedä, mahtuuko tämä paneelimäärä fyysisesti kattoosi. Käytä Aurinkopaneelien Kattopinta-alan Laskuri tarkistaaksesi, mahtuuko kattosi käytettävissä olevaan tilaan tämän laskurin ehdottama paneelimäärä.

Yleisiä Virheitä

• Huippuaurinkotuntien sekoittaminen päivänvalotunteihin. Sijainnilla voi olla 14 tuntia päivänvaloa kesällä, mutta silti keskimäärin vain 5-6 huippuaurinkotuntia, koska huippuaurinkotunnit mittaavat auringonvalon voimakkuutta, eivät vain sitä, kuinka kauan aurinko on ylhäällä. Päivänvalotuntien käyttäminen tässä alimitoittaa syntyvän järjestelmän merkittävästi.
• Järjestelmähäviöiden täydellinen huomiotta jättäminen. Järjestelmähäviöiden asettaminen 0 %:iin olettaa täysin tehokkaan järjestelmän ilman johdotusvastusta, invertterihäviötä, tai pölyä — epärealistista mille tahansa todelliselle asennukselle, ja se alimitoittaa kattavuustavoitteesi saavuttamiseen todellisuudessa tarvittavan järjestelmän.
• Mitoittaminen vain nykyiselle kulutukselle. Jos suunnittelet sähköauton, lämpöpumpun lisäämistä, tai muutoin odotat sähkönkulutuksesi kasvavan, tiukasti nykyiseen kuukausikulutukseesi mitoittaminen tarkoittaa, että tarvitset todennäköisesti myöhemmin toisen, kalliimman järjestelmälaajennuksen sen sijaan, että ottaisit tuon kasvun huomioon jo nyt.
• Oletetaan, että 100 %:n kattavuus on aina oikea tavoite. 100 %:n kattavuus on järkevä, jos nettomittaus hyvittää ylijäämätuotannon hyvin; ilman anteliasta nettomittausta pienempi, vähimmäisvuosikulutuksesi mukaan mitoitettu järjestelmä voi olla taloudellisempi valinta — katso yllä oleva Keskeiset Tekijät -osio.

Kaava

$$\vE{\text{Päivittäinen Kulutus}} = \frac{\vA{\text{Kuukausikulutus}}}{30}$$ $$\vF{\text{Vaadittu Päivätuotanto}} = \vE{\text{Päivittäinen Kulutus}} \times (\vB{\text{Kattavuustavoite}} \div 100)$$ $$\vG{\text{Järjestelmän Koko (kW)}} = \frac{\vF{\text{Vaadittu Päivätuotanto}}}{\vC{\text{Huippuaurinkotunnit}} \times (1 - \vD{\text{Järjestelmähäviöt}} \div 100)}$$ $$\text{Tarvittavat Paneelit} = \frac{\vG{\text{Järjestelmän Koko (W)}}}{\text{paneelin wattiluku}}$$

Pyöristettynä ylöspäin.

Järjestelmähäviöt huomioivat invertterin tehottomuuden, johdotuksen, pölyn ja muut todelliset tekijät, jotka alentavat järjestelmän tuotantoa sen teoreettisen maksimin alle — yleisesti arvioituna 15-25 %:n alueella, säädettävissä yllä.

Laskuesimerkki

900 kWh/kuukausi kulutus, 5 huippuaurinkotuntia/päivä, 100 %:n kattavuustavoite, 20 %:n järjestelmähäviöt, ja 400W:n paneelit:

1. Päivittäinen Kulutus: $\vA{900} \div 30 = \vE{30} \text{ kWh}$.
2. Vaadittu Päivätuotanto: $\vE{30} \times 100\% = \vF{30} \text{ kWh}$.
3. Järjestelmän Koko: $\vF{30} \div \vC{5} \div 0.8 = \vG{7.5} \text{ kW}$.
4. Tarvittavat Paneelit: $\vG{7,500}\text{W} \div 400\text{W} = 18.75$ → 19 paneelia (pyöristettynä ylöspäin).
5. Arvioitu vuosituotanto: noin 10 950 kWh.

Hyvä Tietää

Aurinkopaneelit yksinään eivät tuota sähköä kotiisi sähkökatkon aikana. Verkkoon kytketyt aurinkosähköjärjestelmät (tyyppi, jota tämä laskuri arvioi) on määräysten mukaan varustettava “saarekekäytön estolla” (anti-islanding) — kun sähköverkko katkeaa, invertterisi sammuu automaattisesti, vaikka aurinko paistaisi ja paneelisi voisivat muuten tuottaa sähköä. Tämä ei ole vika, vaan turvallisuusvaatimus: ilman sitä järjestelmäsi voisi syöttää sähköä takaisin “kuolleisiin” linjoihin, joilla sähköyhtiön huoltohenkilöstö työskentelee aktiivisesti palauttaakseen sähkönjakelun, mikä vaarantaisi heidät vakavasti. Jos haluat sähköä katkon aikana, tarvitset akkuvaraston (tai erillisen varavoimageneraattorin) aurinkojärjestelmäsi rinnalle — tämän laskurin arvioima järjestelmän koko ei sisällä eikä takaa tätä ominaisuutta itsestään.