Aurinkopaneeli tuottaa tunnetusti sähköenergiaa.
Jos paneeli asetetaan aurinkoon ja siihen ei kytketä mitään (johtoja yms.), mitä sille tapahtuu? Syntyykö sähköä vain silloin, kun sen virtapiiri on suljettu (kuormitettu)?
Energialain perusteella energia ei voi hävitä minnekään.
Jos paneeli asetetaan aurinkoon ja siihen ei kytketä mitään (johtoja yms.), mitä sille tapahtuu? Syntyykö sähköä vain silloin, kun sen virtapiiri on suljettu (kuormitettu)?
Energialain perusteella energia ei voi hävitä minnekään.
Vastaukset 15
Vanhimmat
Aurinkopaneeli on kuin akku tai paristo. Jos virtapiiriä ei sulje, aurinkopaneelin liitäntänapoihin syntyy vain (tyhjäkäynti-)jännite. Eli vastaus on: että ei tapahdu mitään. Tajolla on kyllä jännitettä, mutta virtaa ja tehoa saadakseen paneeli pitää kytkeä kuormaan.
Kuormitettaessa , kun virtaa alkaa kulkea, niin napajännite notkahtaa sitä enemmän, mitä suurempi kuorma, eli pienempi vastus. Eli paneelille on optiimikuorma, joka antaa parhaan tehon = virta x jännite.
Aurinkopaneeleille on lataussäätimiä, mikä optimoi tehon ja antaa sopivaa jännitettä esim. akulle.
http://www.aurinkopaneelikauppa.fi/epages/aurinkopaneelikauppa.sf/fi_FI/?ObjectPath=/Shops/20120903-11092-142553-1/Categories/Lataussaeaetimet
"Energialain perusteella energia ei voi hävitä minnekään."
Auringon säteily nostaa kyllä paneelin lämpötilaa, eli siihen sitoutuu lämpöä. Mustaan paneeliin varastoitunut lämpö siirtyy sitten kylmempään ympäristöön.
Koska paneelin hyötysuhde on korkeintaan 20%, niin suurin osa auringon säteilystä muuttuu lämmöksi ja pieni osa säteilyn energiasta muuttuu sähkötehoksi.
Jos paneelia ei kuormiteta, kaikki säteilyteho muuttuu lämmöksi. Pieni osa auringon säteistä kylläkin heijastuu paneelin pinnalta ympäristöön.
"Jos paneelia ei kuormiteta, kaikki säteilyteho muuttuu lämmöksi. Pieni osa auringon säteistä kylläkin heijastuu paneelin pinnalta ympäristöön."
Tämä on varmastikin havaittu käytännössä, eli kun auringossa lämmennyttä paneelia aletaan kuormittaa, sen lämpötila alkaa sitten laskea em. tehojaon vuoksi..?
Ei kai siinä ratkaisevaa eroa ole kuormitetun ja kuormittamattoman paneelin lämpötiloissa, kun hyötysuhde on alle 20% ja vastaavasti kuormitettaessa osa tehosta (= virran neliö x sisäinen vastus) muuttuu lämmöksi aurinkopaneelin sisäisessä vastuksessa, joka on merkittävän suuri verrattaessa sitä akun tai pariston sisäiseen vastukseen.
Osa säteilystä tietysti heijastuu paneelin pinnasta riippumatta siitä, kuormitetaanko paneelia tai ei.
Kun panelissa syntyvä sähkövirta johdetaan pois panelista toisaalle johonkin kuormaan jossa syntyy lämpöä. Kyllä tällöin panelin lämmön tuotto (lämpeneminen) vastaavasti vähenee. Jos näin ei kävisi, voisi sanoa että on "maailman kirjat sekaisin".
Paneelin lämpeneminen auttaa itse asiassa sähkön tuotossa. Kun paneeli on lämpöisempi, puolijohteessa elektronien liike on nopeampaa. Tällöin myöskin enemmän elektroneja pääsee ylittämään pn-rajapinnan estosuuntaisen jännitteen ja paneeli tuottaa siten enemmän virtaa. Vanha keino on ollut laittaa peili paneelin alapuolelle heijastamaan valoa lisää paneeliin. Tietenkin pitää varoa, ettei lämpötila pääse nousemaan liikaa.
Niin, kyllähän se paneeli siitä jäähtyy, kun nopeimmat elektronit lähtevät kiertämään virtapiiriä. Toisaalta, fotonin törmäys elektroniin kiihdyttää sen liikettä ja lämpeneminen taas vaatii, että elektroni luovuttaa energiaansa atomille. Lämpeneminen ei siis ole itse tarkoitus vaan lähinnä tehottomuutta siirtää energiaa sähköksi. Hyvä silti, että prosessi etenee myös toiseen suuntaan ja lämmöstä saadaan myös generoitua sähköä.
Paneelin lämpeneminen alentaa paneelin tehoa. Paneelien datasheeteista löytyy arvot tuolle. Yleensä maksimiteho on ilmoitettu paneelin ollessa 25 C, joka ei ole käytännössä mahdollinen (ehkä pakkasella), kun paneeliin kohdistuu 1000 W/m2 säteilyteho. Tässä esimerkki: https://www.solarworld-usa.com/~/media/www/files/datasheets/sunmodule-plus/sunmodule-solar-panel-250-mono-ds.pdf
Teho alenee 0,45% jokaista astetta kohden paneelin lämmetessä yli 25 C:n. Ko. paneelin koko on reilut 1,6 m2, joten sähkötehon jälkeen jää n. 1,4 kW lämpöteho, joka pitää saada jäähdytettyä pois.
Jos paneeli kytketään sähköverkkoon, eikö sen tuottama jännite ole vaikea sovittaa verkkojännitteeseen? Siinähän täytyy säätää oikea jännitetaso ja taajuus (230 V 50 Hz).
Paneelin tuottama teho (jännite ja virranantokyky) vaihtelee tietenkin sääolosuhteiden mukaan, ja se voi olla hyvinkin nopeaa. Invertterin muodostama vaihtojännite on kaikkea muuta kuin puhdas siniaalto, mikä aiheuttaa harmonisia yliaaltoja.
Tätä tarkoitusta varten tehdään inverttereitä, jotka tuottavat riittävän puhdasta siniaaltoa digitaalisesti. Ja jos paneelien teho ei riitä verkkojännitteen tekemiseen vaaditulla kuormalla, se tietysti menee off-asentoon.
http://aurinkovirta.fi/aurinkosahko/aurinkosahkovoimala/verkkoinvertteri/
http://www.verkkokauppa.finnwind.fi/tuotteet.html?id=11/
http://www.kodinenergia.com/verkkoinvertterit
Aurinkovirta-sivulla kerrotaan: "Toinen sähköturvallisuuteen liittyvä vaatimus on saarekekäytön esto..."
Miksi kiinteistön sähköverkkoa ei saa erottaa sähkölaitoksen verkosta ja syöttää pelkästään aurinkojärjestelmällä kiinteistön kuormaa? Sitähän "saarekekäyttö" (muistaakseni) tarkoittaa...
Onko inverttetin tuottama sähkön laatu niin kelvotonta, että tarvitaan sähkölaitoksen verkko "tasaamaan" sitä?
Sitähän tuo ei tarkoita. Vaan sitä, että jos yhtiön verkko on esim huollon takia jännitteetön, kukaan ei kotona saa alkaa syöttämään tähän verkkoon sähköä millään järjestelmällä. Esim aggeegaatit on monesti tee-itse-kytkennöillä asennettu verkostoasentajan kannalta hengenvaarallisesti.
Mutta kotisi saat vapaasti erottaa verkosta, kunhan se tehdään turvallisesti. Siihen kannattaa kysyä sähköverkkoyhtiöltä ohjeet ja käyttää ammattitaitoista asentajaa.
Ja alkuperäiselle kysyjälle: jos paneeli asennetaan aurinkoon, se varmastikin tuhoutuu sen kuumuudessa..
Kyse on myös yleisen sähköverkon impedanssista. Mitä enemmän kuormaa siellä on, sitä pienempänä impedanssina se näkyy syöttöpisteestä.
Tästä pisteestä näkyy periaatteessa koko maan sähköverkko, koska kaikki 20 kV:n jakeluverkot ovat jotakin kautta yhteydessä toisiinsa. Aurinkojärjestelmän invertteri näkisi muun verkon lähes oikosulkuna eikä tietenkään pystyisi sitä syöttämään.
Ongelma onkin se saarekekäyttö. Saarekkeen kulutus voi olla niin pieni että invertteri pystyisi sitä syöttämään.
Sama juttu kun normaali pistorasia kotona, jos ei siihen laita mitään pistoketta, minne sähkö menee? No, ei minnekkään.
Ei ole sama, gegaattorien voimakoneet säätyvät kulutuksen mukaan, aurinko porottaa aina täysillä.