Aurinkosähkö sähköverkon ulkopuolisissa kohteissa
Akustolla varustettu aurinkosähköjärjestelmä mahdollistaa sähkölaitteiden käytön myös sähköverkon ulkopuolisissa kohteissa. Itse tuotettu sähkö voi olla toisinaan kustannustehokas vaihtoehto sähköverkkoon liittymiselle.
Verkkoon kytkemättömät aurinkosähköjärjestelmät ovat yleisiä etenkin taajamien ulkopuolella ja saarissa, joita rakennusta ei voi helposti liittää sähköverkkoon.
Verkkoon kytkemättömissä järjestelmissä aurinkopaneelien tuottama sähkö varastoidaan ennen käyttöä akkuihin, jos sähköntuotanto ja -kulutus eivät osu samaan hetkeen. Järjestelmään kuuluu lataussäädin (yleensä MPPT-säädin), joka asennetaan aurinkopaneelien ja akuston väliin. MPPT-säädin säätää aurinkopaneelit tuottamaan sähköä mahdollisimman suurella hyötysuhteella ja valvoo, että akusto latautuu optimaalisella tavalla.
Akuista voidaan ottaa virtaa suoraan tasavirtaa hyödyntäviin laitteisiin. Jos tasavirta halutaan muuttaa vaihtovirraksi, järjestelmään on lisättävä invertteri, kuten verkkoon kytketyissä järjestelmissä.
Sähköverkkoon kytkemättömiin aurinkosähköjärjestelmiin liitetään toisinaan myös aggregaatti, joka toimii varavoimanlähteenä. Aggregaatti tuottaa sähköä esimerkiksi bensiini- tai dieselmoottorilla. Sillä voidaan tuottaa sekä tasa- että vaihtosähköä eri jännitetasoilla.
Verkkoon kytkemättömien aurinkosähköjärjestelmien mitoitus
Verkkoon kytkemättömien loma-asuntojen aurinkosähköjärjestelmien (nk. mökkipaketit) mitoitus poikkeaa verkkoon kytkettävistä järjestelmistä. Mitoitusta varten käydään läpi sähkön käyttötarpeet laite laitteelta (omatoimisesti tai yhdessä mökkipaketin myyjän kanssa). Silloin selvitetään, mikä on kunkin sähkölaitteen tarvitsema teho (W) ja kuinka monta tuntia (h) päivässä laitetta käytetään. Näin saadaan arvioitua päivittäinen sähköenergian tarve (Wh).
Lisäksi otetaan huomioon mökin vuotuinen käyttöjakso (käyttökuukaudet) ja käyttöprofiili (milloin yhtäjaksoisesti, milloin esimerkiksi viikonloppuisin), jotka vaikuttavat sekä aurinkopaneelien että akuston mitoitukseen.
Akkujen ja akustojen varausominaisuudesta käytetään termiä ampeeritunti (Ah). Kun akun tai akuston jännitearvolla kerrotaan sen ampeerituntimäärä, saadaan selville sen varastoiman energian määrä (Wh). On kuitenkin hyvä muistaa, että erityisesti lyijyakkuja ei voi purkaa likimainkaan tyhjiksi vaurioittamatta niitä, mikä on huomioitava akuston mitoituksessa. Litium-akut voidaan purkaa merkittävästi lyijyakkuja pienempään varaustasoon. Sähkölaitteiden tyypillisiä energiankulutuksia ja tehoja löytyy esimerkiksi sähköyhtiöiden sivuilta.
Itsenäisissä, verkkoon kytkemättömissä aurinkosähköjärjestelmissä mitoitus riippuu ennen kaikkea kohteen sähkönkulutuksesta ja energiajärjestelmän kokoonpanosta.
Energiajärjestelmä akustolla ilman aggregaattia
Jos energiajärjestelmään kuuluu akusto muttei aggregaattia, aurinkopaneeleja ja akustoa on oltava riittävästi kattamaan sähköntarve vuorokaudenajasta riippumatta (energiaomavaraisuus sähkön osalta). Tämä vaatii tarkkoja mitoituslaskelmia, joissa otetaan huomioon kaikki kohteen sähkölaitteet, niiden hetkelliset kulutukset ja tyypilliset käyttöprofiilit, vuodenaikojen vaikutus sähkönkulutukseen (kuinka suuren osan vuodesta sähköä pitää olla saatavilla) ja auringonsäteilyn vuorokausivaihtelut kohteen käyttökuukausien aikana. Suomessa tällainen järjestelmä ei ole ympärivuotisessa käytössä järkevä, koska talvella auringon säteilyä ei ole riittävästi saatavilla eikä mitoitus olisi taloudellisesti järkevä.
Energiajärjestelmä akustolla ja aggregaatilla
Jos energiajärjestelmään kuuluu akusto ja aggregaatti, aurinkosähköjärjestelmä voidaan mitoittaa melko vapaasti. Aggregaatin polttoaineenkulutus vähenee ja energiaomavaraisuus kasvaa, kun paneelipinta-ala ja/tai akuston kapasiteetti kasvaa. Tiettyyn rajaan asti polttoaineenkulutuksen vähentäminen edellä mainituilla keinoilla on taloudellisesti perusteltua. Mitoituksessa ollaan varmalla pohjalla, jos aurinkoisen kesäpäivän ylituotanto mahtuu akustoon ja riittää illan, seuraavan yön ja aamun kulutukseen.
Energiajärjestelmä aggregaatilla ilman akustoa
Jos energiajärjestelmään kuuluu aggregaatti muttei akustoa, paneelit on syytä mitoittaa pohjakulutuksen mukaan, paitsi jos aurinkosähköä voidaan muuten käyttää hyödyksi (esimerkiksi muuttamalla sähkö lämmöksi lämminvesivaraajan vastuksilla). Siinä tapauksessa on syytä tehdä käyttötarvearvio muun käytön osalta sekä mitoituslaskelmat.
Energiajärjestelmä ilman akustoa ja aggregaattia
Jos energiajärjestelmään ei kuulu akustoa eikä aggregaattia, aurinkosähkö on voitava käyttää välittömästi eikä sähkölle saa olla välttämätöntä tarvetta silloin, kun aurinko ei paista. Se voi soveltua esimerkiksi juomaveden pumppaukseen kaivosta. Päivällä pumpattua vettä voidaan varastoida iltaa ja yötä varten. Tällaiset järjestelmät on mitoitettava käytettävän sähkölaitteen tai laitteiden sähköteknisten ominaisuuksien mukaisesti (jännite ja virta). Laitteiden tulisi toimia myös osateholla, jotta kaikki tuotettu aurinkosähkö saadaan hyödynnettyä ja mitoitus pidettyä mahdollisimman pienenä.
Kuka saa asentaa aurinkosähköjärjestelmän?
Tavallinen sähkönkäyttäjä saa tehdä enintään 50 V:n vaihtojännitteellä ja enintään 120 V:n tasajännitteellä toimivien sähkölaitteistojen asennus- ja korjaustöitä, jos hän on perehtynyt töihin sekä niitä koskeviin turvallisuusvaatimuksiin. Pieni sähköverkon ulkopuolelle, esimerkiksi mökille, asennettava aurinkosähköjärjestelmä saatetaan toteuttaa 12V/24V tasasähköjärjestelmänä (DC), jonka asennus ei edellytä oikeutta sähkötöihin. Tällaisilta verkkoon kytkemättömiltä matalan jännitteen järjestelmiltä ei myöskään vaadita käyttöönottotarkastusta. Sähkötyöt vaativat jännitetasoista riippumatta osaamista ja huolellisuutta, joten ne on aina turvallisinta jättää alan ammattilaisille.
Sähköverkon ulkopuoliseen kohteeseen voidaan rakentaa aurinkosähköjärjestelmällä, akustolla ja invertterillä normaali kiinteistön 230 V:n sähköistys, mm. pistorasia- ja valaistusjärjestelmä. Tällaisen järjestelmän rakentaminen edellyttää oikeutta kiinteistöjen sähköasennuksiin (vähintään S2 tai vastaava aiempi pätevyys). Asennukset on tehtävä kiinteistöjen ja aurinkosähköjärjestelmien sähköasennuksia koskevien vaatimusten mukaisesti.
Onko kannattavampaa hankkia verkkoliittymä vai aurinkosähköjärjestelmä?
Jos kohteessa ei vielä ole verkkoliittymää, kannattaa tehdä tai teettää vertailevat kannattavuuslaskelmat verkkoon liittymisestä ja liittymättä jättämisestä. Kaukana sähköverkosta verkkoliittymä voi tulla kalliiksi sähkön tarpeeseen nähden. Jättäytyminen ilman liittymää puolestaan vaatii huolellisen arvion sähkön käyttötarpeista sekä verkkoon kytkemättömän energiajärjestelmän kokoonpanosta ja kustannuksista.