Mida pidada silmas koduse päikeseelektrijaama paigaldamisel?

Artikkel on esmakordselt avaldatud Eesti Biokütuste Ühingu ajakirjas “Põlevad ja mittepõlevad energiaallikad” 2018/2019. Lae kogu ajakiri alla SIIT.

ÜLO KASK, ANTTI ROOSE, TREA eksperdid

Viimastel aastatel on päikeseelektrijaamade (PEJ) arv hakanud Eestis jõudsalt kasvama. 2017. aastal paigaldati Eestis päikeseelektrijaamu koguvõimsusega 7,32 MW ning sama aasta lõpuks ulatus paigaldatud PEJ koguvõimsus 18,4 MW-ni. 2018. aasta prognoosi kohaselt pidi jaamade koguvõimsus aasta lõpu seisuga ulatuma 38 MW-ni.

2017. aastal katsid poole võimsusest mikrotootjad, kelle seadmete võimsus jääb alla 15 kW. Toodetud elektrienergia maht 2017. aasta lõpuks võrreldes 2016. aastaga peaaegu kahekordistus, ulatudes 5 GWh-ni, sealhulgas tuleb silmas pidada, et märkimisväärne osa päikeseelektrist tarbitakse ära kohapeal ega müüda võrku (Eesti taastuvenergia koda, Eesti päikeseenergia assotsiatsioon ja OÜ Elektrilevi).

Eesti päikesekiirguse tingimused ja päikeseelektrijaamade arendamine

Ühe ruutmeetri kohta jõuab Eestis maapinnale keskmiselt 3489 MJ päikeseenergiat aastas, mis vastab 969,2 kWh/m². Kui võtta PE-elemendi kasuteguriks 15%, siis oleks aastane saadav energiahulk 145,4 kWh/m². Päikselisel Saaremaal toodab näiteks 1 kW süsteem võrku 910 kWh ning Lõuna-Eestis, kus ilm pilvisem, 880 kWh aastas. Kõige päikesepaistelisem oli 2011. aasta Saaremaal Roomassaares, päikesepaiste kestuseks 2440 tundi ehk 54% võimalikust. Kõige vähem on paistnud päike Raplamaal Kuusikul 1977. aastal – 1124 tundi ehk 25% võimalikust (riigi ilmateenistus).

Tüüpiliseks päikeseelektrijaamaks Eestis on mikrotootja võimsusega kuni 11 kW. Odavaimaks paigalduslahenduseks on trapetsplekist viilkatus, mille mõistlikuks „võtmed kätte” hinnaks on 12 000 eurot pluss käibemaks, mis tähendab, et niisuguse elektrijaama lõpphinna ja paigaldatud võimsuse suhteks tuleb 1,3 eurot vatt. Mihkel Mahlapuu järeldas 2014. aastal kaitstud magistritöös „Päikeseelektrijaama toodangu simulatsioon ja majanduslik analüüs”, et linnatingimustes asuvatel hoonetel on optimistliku stsenaariumi ning sobivate paigaldustingimuste korral suhe 1,2 eurot vati kohta ja päikeseelektrijaama tasuvus seitse aastat. Hind kujuneb järgmiselt: päikesepaneelid (60%), paigaldustööd (14%), võrguinverter (15%), kinnitus- ja elektritarvikud (11%).

Teistel andmetel (2018) on 10 kW võimsusega viilkatusele paigaldatud päikeseelektrijaama 1 kW maksumus umbes 700 eurot kilovati kohta.

Selle hulka ei kuulu vaid Elektrilevi OÜ-ga (või muu võrguettevõtjaga) sõlmitud liitumislepingu tasu, mis on eramute puhul üldjuhul umbes 300 eurot. Samuti on vajalik kohaliku omavalitsuse kooskõlastus hoone tehnosüsteemide muutmiseks.

PEJ paigaldustööde hulka kuuluvad järgmised tegevused: ­

  • elektriprojekti koostamine;    ­
  • Elektrilevi liitumistaotluse ja AS-i  Elering taastuvenergiatoetuse taotluse esitamine;
  • päikesepaneelide paigaldamine;        ­
  • elektritööd;    
  • elektripaigaldise nõuetekohasuse tunnistus.
Ülo Kask Antti Roose PEJ päikeseelektrijaam päikseelektrijaam

Päikesepaiste kestus Eestis aasta kohta tundides

Päikesepaneelide katusele paigaldamise korral tuleb kindlasti arvestada katuse ehitusliku seisukorra ja elueaga. Korralikult ehitatud 10-kilovatine ja 14 400 eurot (koos käibemaksuga) maksev päikeseelektrijaam peab eeldatavalt vastu kuni 40 aastat (Eestis seni kogemused puuduvad).

Toetusskeemid PE-jaamade rajamiseks ja tasuvus

SA KredEx annab väikeelamute omanikele rekonstrueerimistoetust, mille eesmärk on aidata kaasa väikeelamute energiatõhususe suurendamisele ja energiatarbimise vähendamisele, selle hulka kuulub ka PE-jaamade rajamine. Toetuse määr on kuni 30% toetatavate tegevustega seotud abikõlblikest kuludest. Maksimaalne võimalik toetussumma on 15 000 eurot väikeelamu kohta. Ülejäänud maksumuse peab tagama taotleja omafinantseeringuna.

Ettevõtjatel, korteriühistutel ja omavalitsustel on alates 2018. aasta aprillist võimalik saada KredExist päikesepaneelide investeeringutoetust, mille eesmärkideks on taastuvast energiaallikast toodetud elektri osakaalu kasv energiabilansis ning energia tootmissüsteemist pärinevate saasteainete heitkoguse vähendamine. Abikõlblikud kulud on energiatootmisseadme paigaldamise projekteerimise kulu, energiatootmisseadme soetamise kulu ja energiatootmisseadme paigaldamise kulu. Toetuse määr on kuni 30% toetatavate tegevuste abikõlblike kulude kogusummast.

Vastavalt elektrituruseadusele saab majaomanik kasutamata jäänud osa PEJ toodetud elektrist võrku tagasi müüa börsihinnaga. Samuti makstakse (Eleringi vahendusel) iga toodetud kWh eest taastuvenergia toetust, 0,0537 eurot kilovatt-tund – seda kuni 12 aastat alates jaama käivitamisest.

Taastuvenergiatoetuse puhul ei tohiks unustada, et toetus makstakse välja saldeeritud tunnitarbimise andmete alusel, mis tähendab, et ühes tunnis võrku müüdud elektrienergia kogusest lahutatakse võrgust ostetud elektrienergia kogus. Kahjuks on Eesti kliimas nii, et kui energiat tarbitakse rohkem (talvel), on PEJ toodang väiksem, ning kui päikest paistab palju (kevad, suvi) ja toodetakse rohkem, on elamutes tarbimine üldjuhul väiksem ja ülejääv energia müüakse võrku.

Suurem toodang on intensiivsema päikesevalgusega perioodil. Maikuus on toodang sageli suurem kui juunis ja juulis (nt 2018. aasta suvel), kuna välisõhu temperatuur on reeglina madalam. Madalam temperatuur tõstab paneeli kasutegurit.

Vaadeldes energia tarbimise mahte ja kortermajade katuste pinda, on igati mõistlik toota elektrit kohapeal, rahaline võit jääb 11–15 kW päikeseelektrijaamade puhul suurusjärku 850–1500 eurot aastas, s.o omatarbeks kasutatud elekter, müüdud elekter ja selle eest saadud taastuvenergia tasu. 40% KredExi toetusega paigaldatud päikeseelektrijaamade tasuvusaeg on seitse-kaheksa aastat.

Samas tuleb tõdeda, et üle 1000-ruutmeetrise köetava pinnaga kortermajade puhul avaldavad 11 kW ja 15 kW päikeseelektrijaamad energiaklassile minimaalselt mõju.

Ülo Kask Antti Roose PEJ päikeseelektrijaam päikseelektrijaam

3,3 kWp päikeseelektrijaam Tallinnas. Foto: erakogu

Ehituse kestusest. Väiksemate päikeseelektrijaamade puhul (kuni 15 kW) saab ehitustöödega hakkama juba mõne päevaga ning kõigi jaama paigaldamise ja käivitamisega seotud tööde kestus on maksimaalselt kuu aega. Suuremate päikeseelektrijaamade puhul võib ehitustööde kestuseks arvestada kuni neli kuud. Rohkem aega kulub ettevalmistustöödele (pakkumiste saamine, projekteerimine, toetuse taotlemine, lubade saamine, liitumisleping jm), mis võivad katusel paiknevate mikrojaamade puhul ulatuda sõltuvalt omavalitsusest kuni kolme-nelja kuuni.

Millega arvestada  PE-jaama rajamisel

Väljavõtteid Maret Einla magistritööst „Päikeseelektrijaamade mõju renoveeritud kortermajade energiabilansile” (2018).

Kattes kinni või varjates PE-paneeli pinda 2%, võib tootmisvõimsus väheneda kuni 70%. Seetõttu on äärmiselt oluline just statsionaarse päikesejaama projekteerimisel majanduslikel kaalutlustel  varjudega arvestada. Need objektid, mis suvel paneele ei varja, võivad seda teha, kui päike liigub madalamalt üle horisondi (varakevadel ja hilissügisel). Samuti tuleb teada, et paneelidele koguneb aegamisi mustust, mida tuleks paneelidelt eemaldada. Mustusest tingitud tootlikkuse vähenemine võib olla kuni 5%. Üldjuhul puhastavad ka sademed paneelide pinda. Suurim paneelide tootlikkus saavutatakse jaheda ilmaga, madala temperatuuri korral just varakevadel, kui päikese intensiivsus on kõrgem.

Eesti kliimas toodavad päikesepaneelid rohkem elektrienergiat just rannikualadel ja saartel, kuna esiteks on nendel aladel tuulisem, mis tagab parema jahutuse. Teiseks põhjuseks on pilvkatte vähesem esinemine kui sisemaal. Just tänu madalama temperatuuri mõjule on Eestis PE-paneelide tootlikkus võrreldav Saksamaa paljude piirkondadega. Seega on paneelide puhul tähtis ka temperatuurikoefitsient, mis näitab, mitu protsenti langeb PE-paneeli toodang iga kraadi kohta, kui palju paneel kuumeneb üle elemendi normaaltemperatuuri (NOCT), mis tavaliselt on 45 °C. Mono- ja polükristalliliste PE-paneelide temperatuurikoefitsiendid on vahemikus –0,32 … –0,51 %/°C, mis tähendab, et iga kraad üle 45 °C PE-paneeli pinnal vähendab tootlikkust keskmiselt 0,4%. Päikeseelektrijaama rajades on seega kadudel oluline roll ning süsteemi planeerides tuleks eelkõige jälgida kaabeldusest, inverterist, varjutusest ja paneelide paigutusest tulenevaid kadusid. Jooniselt nähtub, et kadude osakaal võib süsteemis ulatuda lausa 25%-ni. Seega on võimalike kadude analüüs ja nende vähendamise võimalused äärmiselt olulised, et tagada süsteemi efektiivsus. Suurimaks kaoks on erinevad varjud, mis tekivad näiteks puudest ja teistest hoonetest. Samuti päikeseparkides, kus paneelide ridu on paralleelselt mitu, ka nende ridade valest vahekaugusest, mis toob kaasa olukorra, kus üks rida hakkab varjutama teist. Sellises olukorras on oluline määrata paneelide ridade õige vahekaugus, mis oleks optimaalne, et mahutada ühele pinnaühikule maksimaalselt võimsust. Määrdumisest tulenevaid kadusid on võimalik hoida minimaalsena, kui on näha, et paneelid on äärmiselt määrdunud ning sademetest puhastamiseks ei piisa. Samuti võib kaaluda lumekoristust, kuid arvestades asjaolu, et enamiku ajast on talvisel perioodil toodang minimaalne, võib pidev lumekoristus tekitada olulise lisakulu, mis lõppkokkuvõttes nullib ära paneelide puhastusest tuleneva lisatoodangu kasumi.

3,3 kWp mikro-PE-jaama  ekspluatatsioonilisi  kogemusi (Tallinn) Nimetatud PEJ ei ole veel töötanud üht tervet kalendriaastat. Jaam alustas elektritootmist 9. mail 2017. aastal ja kuni 2018. aasta 8. maini oli see tootnud kokku 2144,73 kWh, mis teeb ühekilovatise paneelipinna toodanguks 649,42 kWh/kWp (10. detsembril 2018 oli kogutoodang juba 4048,57 kWh). Nimetatud juhul jäi eritoodang projektis olevast arvutuslikust eritoodangust 14,5% väiksemaks. Ühe ruutmeetri paneeli toodanguks kujunes 107,23 kWh/ m2. Eesti keskmistest näitajatest jäävad need väiksemaks seetõttu, et maja kaldkatus, kus PE-paneelid paiknevad, on suunatud itta. Projekteeritust väiksem eritoodang on põhjendatav asjaoluga, et simulatsiooni koostamisel ei osatud arvestada kõigi naabruses olevate puude varjudega (puude kõrgus ja võra oli suurem eeldatust) ja maja vintskapi varjuga. Seni kõige paremad tootmisandmed on 2018. aasta maikuust, mille jooksul tootis jaam 522,54 kWh, mis teeb 158,35 kWh/kWp, ja 26,13 kWh/m2 paneeli pinna kohta. Seni maksimaalne päevane elektritoodang on ulatunud 2017. aasta 7. juunil 21,79 kilovatt-tunnini ja 2018. aasta 9. mail 21,67 kilovatt-tunnini (Joonis 3). Keskpäevani (kell 12) toodab jaam 2/3 päevasest toodangust, kui on päikeseline päev, sest on suunatud itta. Itta pööratud jaama toodang on ka suurem kui siis, kui sama tüüpi ja võimsusega jaam

Ülo Kask Antti Roose PEJ päikeseelektrijaam päikseelektrijaam

Päikeseelektrijaamas esinevate kadude jaotus (S. Ekici ja M. A. Kopru „Investigation of PV System Cable Losses”, International Journal of Renewable Energy Research, kd 7, nr 2, 2017)

 

Tulemas:

Jälgi meid Facebookis!