Figuring out ways to use less energy in your home is almost always kustannustehokkaampi than putting up a larger PV array. Lähdimme liikkeelle 1 000 kilowattitunnin (kwh) kuukausittaisesta kulutuksesta, joka on suunnilleen keskimääräistä yhdysvaltalaiselle kotitaloudelle. Saimme sen laskemaan noin 500 kwh:iin käyttämällä hieman yli 1 000 dollaria tehokkaisiin valaisimiin, pistorasioihin ja kytkimiin, uuteen jääkaappiin ja muutamaan muuhun strategiaan (katso 8 helppoa hanketta välittömiin energiansäästöihin). Vertaa tätä aurinkosähköjärjestelmään, joka säästää 250 kwh kuukaudessa mutta maksaa 6 000 dollaria – on selvää, missä on paras tuotto. Toteuta ensin tehostamistoimenpiteet ja osta sitten aurinkosähköjärjestelmä.
Suunnittelimme aurinkosähköjärjestelmää, joka vähentäisi nykyisen kulutuksemme noin puoleen (eli järjestelmää, joka tuottaisi noin 250 kwh kuukaudessa tai 3 000 kwh vuodessa). Käytimme National Renewable Energy Laboratoryn PVWatts-laskuria arvioidaksemme sellaisen järjestelmän koon, joka tuottaisi 3 000 kwh vuodessa alueellamme. PVWatts laski järjestelmän kooksi hieman yli 2 kilowattia. Järjestelmän, jonka päädyimme asentamaan, arvioitu tuotanto on 2,15 kilowattia.
Järjestelmässämme käytetään Enphase-mikroinverttereitä, mutta myös muita merkkejä voi olla saatavilla. Meillä on 10 aurinkosähköpaneelia, joiden kunkin teho on 215 wattia, ja jokaisessa on 190 watin invertteri, joka muuntaa paneelien tuottaman tasasähkön vaihtovirraksi, joka on Yhdysvalloissa kodeissa käytettävän sähkön standardijärjestelmä. Tilasimme järjestelmän pakettina, joka sisälsi aurinkosähköpaneelit, mikroinvertterit, asennuskiskot ja useita muita osia. Pakkaus oli hyvä valinta, mutta älkää odottako, että kyseessä olisi ”aseta välilehti-A-paikka-B-paikkaan” -tyyppinen paketti. Periaatteessa saat laatikon täynnä osia. Tutustut pian osia valmistavien yritysten verkkosivuihin – erityisesti ”lataa käyttöohjeet” -alueeseen.
Pv-aseman sijoittaminen
Ideaalitilanteessa kotisi aurinkopaneelit olisi suunnattu etelään ja kallistettu suunnilleen paikallisen leveyspiirin mukaisessa kulmassa. Ne olisivat myös täydessä auringonvalossa ilman varjostusta noin kolme tuntia ennen keskipäivää (aika, jolloin aurinko on suoraan keskellä taivaalla kulkemaansa reittiä tiettynä päivänä) ja kolme tuntia keskipäivän jälkeen. Suorituskyky ei kärsi paljon, jos paneeleita ei saada suunnattua suoraan etelään tai kallistettua juuri oikein, mutta pienelläkin varjostuksella voi olla vakava kielteinen vaikutus.
Aurinkopaikkatutkimus osoittaa mahdolliset varjostusongelmat mihin tahansa vuodenaikaan. Voit tehdä paikkatutkimuksen parilla eri tavalla. Yksi tapa on menettely, jossa käytät alueesi ”aurinkokarttaa” ja yksinkertaista sellaisten esineiden havainnointia, jotka voivat aiheuttaa varjoja – tämä voisi olla hauska perhetapahtuma, jossa kaikille opetetaan auringon kulkua vuoden aikana. Toinen yksinkertainen menetelmä on mallintaa aurinkosähköpaneeli ja mahdolliset varjostavat kohteet ilmaisella Google SketchUp -piirustusohjelmalla. SketchUpissa on toiminto, joka näyttää varjostusmallit mihin tahansa vuorokaudenaikaan ja mihin aikaan vuodesta tahansa.
Mikroinvertterit tarjoavat etulyöntiaseman osittaisvarjostustilanteissa, koska tässä järjestelmässä jokaisella aurinkosähköpaneelilla on invertteri, joka tarjoaa maksimitehopisteen seurannan, jotta paneelista saataisiin irti mahdollisimman paljon tehoa riippumatta siitä, onko paneeli osittaisvarjostettu vai onko se täydessä auringossa. Tavanomaisissa string-invertterijärjestelmissä osittainen varjostus voi aiheuttaa paneelien jännitteen putoamisen niin alas, että invertteri sammuu ja teho putoaa nollaan – tämä on todella suuri vaikutus. Jos sinulla on vakavia varjostusongelmia, joita et voi muuttaa, aurinkosähkö ei luultavasti ole hyvä valinta tilanteeseesi.
Valitsimme maa-asennuksen kattokiinnityksen sijaan, koska se teki asennuksesta helpompaa (ja vähemmän pelottavaa), eikä meidän tarvitse irrottaa paneeleita, jos katto on joskus vaihdettava.
Aurinkopaneelien asennus
On hauskan osuuden aika – järjestelmän asentaminen! Voit rakentaa tai ostaa monenlaisia aurinkosähköpaneelien asennusjärjestelmiä, mutta aurinkosähköpaneelit kestävät todennäköisesti 30 vuotta, joten valitse asennusjärjestelmä, joka kestää tuulta ja säätä pitkään. Teimme oman kiinnitystelineemme 4-by-4 käsitellyistä puupylväistä ja betonijalustoista ja asensimme sitten paneelit alumiinikiskoihin, jotka on suunniteltu erityisesti tukemaan paneeleita puukehysten päälle.
Naapureiden avustuksella ja lainatulla betonisekoittimella asensimme kiinnikkeet melko nopeasti. On tärkeää varmistaa, että kiinnikkeet on kohdistettu hyvin. Käytimme pystytolppien takana olevia tilapäisiä 2-by-6-kehyksiä kaikkien tukikehysten kohdistamiseen.
Varmista, että puukehyksen liitokset on vahvistettu metallilevyillä ja että jalustat on mitoitettu riittävästi. Levitä ylimääräinen kerros puunsuoja-ainetta kaikkiin käsitellyn puun jyvän päihin ja alueisiin, joissa puu joutuu kosketuksiin betonin kanssa. Meidän ilmastossamme käsitelty puu kestää pitkään, mutta jos asut kosteassa ilmastossa, kannattaa harkita metallitukia.
Kun kiinnityskehikot olivat maassa, asensimme alumiiniset tukikiskot. Tämä oli helppo tehdä käyttämällä mukana toimitettuja L-kannattimia. Sitten asensimme mikroinvertterit kiskoihin, mikä vaati vain kaksi ruostumattomasta teräksestä valmistettua pulttia kutakin invertteriä kohti.
Seuraavaksi asensimme aurinkosähköpaneelit, aloittaen toisesta päästä ja työskennellen kiskojen poikki. Ole varovainen! Yksi lipsahdus voi maksaa sinulle 600 dollarin PV-paneelin. Paneelit ovat hankalia käsitellä, joten avun saaminen tässä osassa on tärkeää. Kiinnitimme tilapäisesti 2-by-6-levyn jokaisen paneelin alapuolelle tukemaan sitä, kun teimme viimeisiä säätöjä. Kiinnityskiinnittimet yksinkertaisesti liukuvat tukikiskoissa oleviin uriin. Kun aurinkosähköpaneeli on paikallaan, kiinnittimet voidaan kiristää paneelin kiinnittämiseksi.
Tarkista kohdistus usein, kun asennat paneelit. Pienet kohdistusvirheet summautuvat ja ovat yleensä huomattavia. Kiristimme paneelien kiinnikkeet juuri sen verran, että ne pysyivät paikoillaan, ja käytimme myöhemmin momenttiavainta lopulliseen kiristykseen.
PV-järjestelmän kytkentä
Enphase-järjestelmän kytkentä on suhteellisen yksinkertaista, mutta lue ehdottomasti kaikki ohjeet ja ymmärrä turvallisuuskysymykset. Olet tekemisissä korkeiden jännitteiden kanssa, ja aurinkosähköpaneelit tekevät järjestelmästä ”kuuman”, vaikka sitä ei olisikaan kytketty verkkoon. Jos uskot, että tämä voi olla enemmän kuin haluat tehdä, voit tehdä johdotuksen yhdessä paikallisen sähköasentajan kanssa. Varsinainen johdotukseen liittyvä työmäärä ei ole suuri, joten tämän ei pitäisi lisätä merkittävästi järjestelmän kustannuksia.
Kunkin aurinkosähköpaneelin lähtöjohdot kytketään mikroinvertterien vastaaviin johtoihin. Mikroinverttereiden lähtökaapelit vain ketjutetaan toisiinsa. Viimeisen invertterin ulostulo menee ensin PV-massalla olevaan liitäntärasiaan ja sitten PV-massan katkaisukytkimeen, joka sijaitsee lähellä talon mittaria. Katkaisukytkimestä virta menee katkaisijakotelossa olevaan käyttämättömään katkaisijaan.
Fotovoimalaitosryhmän katkaisukytkimen avulla sähkölaitoksen työntekijät voivat irrottaa fotovoimalaitosryhmän sähköverkosta. Kytkimen on oltava lukittavissa, sen on sijaittava lähellä talon päämittaria ja se on merkittävä selvästi. Katkaisija, joka syöttää aurinkosähköä katkaisijalaatikkoon, on myös merkittävä.
Kytkin aurinkosähköpaneelit ja uuden katkaisijan viimeisenä, joten lähes kaikki johdotukset tehtiin ”kuollutta” järjestelmää varten.
JÄRJESTELMÄN MAADOITUS
Tarkista kaikki johdotukset ja varmista, että kaikki on maadoitettu vaatimusten mukaisesti. Kaikki nämä komponentit (aurinkosähköpaneelien kehykset, aurinkosähköpaneelien kannatinkiskot, mikroinvertterikotelot, aurinkosähköpaneelien liitäntäkotelot ja katkaisukytkin) on maadoitettava hyväksytyllä maadoitusmenetelmällä.
Vaikka esimerkiksi aurinkosähköpaneelit on pultattu maadoitettuihin kiskoihin, tämä ei ole hyväksytty maadoitusyhteys. Käytimme Weeb-maadoitusjärjestelmää useimmissa näistä, ja se toimi hyvin.
Turvallisuuskysymysten lisäksi tarkastajat tarkastavat asianmukaisen maadoituksen. Jos tekisin tämän uudestaan, käyttäisin Weeb-järjestelmää kaikkialla, koska se on niin helppoa.
Tarkempia rakennustietoja on saatavilla osoitteessa Build It Solar.
Invertterin käynnistäminen
Enphase-järjestelmissä EMU-niminen yksikkö kommunikoi kaikkien invertterien kanssa lähettämällä signaaleja voimalinjan kautta. EMU antaa tietoja järjestelmän toiminnasta, tarkistaa invertterien tilan ja kunnon ja lähettää tiedot Enphase-palvelimelle kotisi Internet-yhteyden kautta.
Kun tarkastaja on hyväksynyt järjestelmäsi ja sähkölaitoksen palveluntarjoaja on asentanut verkkomittarin, voit käynnistää järjestelmän ja kytkeä EMU:n tavalliseen pistorasiaan. EMU löytää invertterisi ja alkaa raportoida. Tässä vaiheessa järjestelmä tuottaa sähköä, ja EMU antaa sinulle perustilastot. Istu alas, ota olut ja katso, miten sähköä tulee.
PV-suorituskyky ja säästöt
Järjestelmämme on ollut toiminnassa marraskuusta 2009 lähtien, ja sen suorituskyky on ollut hyvä. Meillä ei ole ollut vikoja, eikä järjestelmä ole vaatinut huoltoa. Toistaiseksi energiantuotanto on sujunut noin 10 prosenttia PVWatts-laskurin arviota paremmin. Tutustu järjestelmämme reaaliaikaiseen suorituskykyyn milloin tahansa.
Järjestelmämme kustannukset olivat 9 960 dollaria eli 4,63 dollaria wattia kohti – hinnat saattavat olla nyt hieman alhaisemmat. Liittovaltion 30 prosentin alennuksen ja 500 dollarin osavaltion alennuksen ansiosta kustannukset laskivat 6 470 dollariin eli 3,01 dollariin wattia kohti. Joissakin osavaltioissa alennukset ovat paljon suuremmat kuin Montanassa.
Professionaalisesti asennettujen tämän kokoisten järjestelmien hinnaksi ilmoitetaan usein 7,50 dollaria per watti, mikä tarkoittaisi, että säästimme noin 6 000 dollaria. Jos kustannukset ovat tärkein motiivisi koota järjestelmä itse, suosittelen hankkimaan tarjouksia asennetuista järjestelmistä ja vertaamaan niitä kaikkien niiden osien kustannuksiin, joita tarvitsisit samanlaiseen järjestelmään.
Säästömme sähkölaskussa ensimmäisenä vuonna oli 332 dollaria (perustuen noin 10 senttiin kwh:lta), minkä lisäksi vähensimme hiilidioksidipäästöjämme 4700 kilolla. Sijoittamamme 6 000 dollarin yksinkertainen takaisinmaksuaika olisi 18 vuotta, mutta oletan sen olevan paljon lyhyempi, jos sähkön hinta jatkaa nousuaan. Jos hinnat nousevat esimerkiksi 10 prosenttia vuodessa, takaisinmaksuaika on vain 11 vuotta.
Solar Power Sources
Construction Details
PVWatts Calculator
Real Time Performance
Solar Site Survey
Database of State Incentives for Renewables and Efficiency
Weeb Grounding System
Solar Unbound