Mis vahe on päikesepaneelil ja päikesekollektoril?
Päikesest energia saamiseks kasutatakse kahte mõistet: päikesepaneel ja päikesekollektor. Kui räägitakse soojusenergia tootmisest, siis on käibel päikesekollektori mõiste ning elektrienergia tootmise puhul kõneldakse päikesepaneelist.
Elektrienergia tootmiseks otse päikesekiirgusest kasutatakse fotogalvaanilist elementi (ehk photovoltaic cell — PV element), mis suudab toota elektrivoolu nii, et see ei vaja välist toiteallikat. PV element on kihtidena kokku laotud ja pressi all lamineeritud ning koosneb viiest erinevast kihist (näiteks peegeldust vähendav klaas ja kilematerjal), mille ümber paigutatakkse alumiiniumist raam. Ühe ruutmeetri kohta jõuab Eestis keskmiselt maapinnale 3489 MJ päikeseenergiat aastas, mis vastab 969,2 kWh/m2 (näiteks kui PV elemendi kasutegur on 15%, siis aastane energiahulk on 145,4 kWh/m2).
Valdav osa päikesepaneeli koostematerjalist on räni: amorfne (a-Si) või kristalliline (c-Si). Sellest tulenevalt eristatakse ka erinevat liiki päikesepaneele: mono- ja polükristallilised (kallimad, efektiivsemad) ning amorfse kilega päikesepaneele (odavamad, vähemefektiivsed). Räni tüübist sõltub reeglina ka päikesepaneeli hind ning efektiivsus.
Päikesepaneeli efektiivsust iseloomustab see, mitu protsenti suudab päikesepaneel päikeseenergiat ümber muundada elektrienergiaks. Monokristallidest elementide efektiivsus on suurusjärgus 11—17%, polükristalsete päikesepaneelide efektiivsus aga 11—15%. Monokristalliliste päikesepaneelide tootmine on kulukam, sest kasutatakse suurte tahvlitena toodetud räni (mis lõigatakse päikesepaneelide suuruseks). Polükristallilised päikesepaneelid on odavamad, sest kasutatakse omavahel ühendatud väiksemaid elemente. Kõige enam on levinud mono- ja polükristallpaneelid, mille tootlikkus Eestis on ligilähedane.
Amorfse kilega ehk õhukese kilega päikesepaneelide efektiivsus jääb vahemikku 3—11%. Amorfse kile peamised eelised on madal tootmiskulu ja kasutamise mitmekülgsus, sest neil puudub kristalliline struktuur ning kile kantakse otse erinevatele materjalidele. Kilepaneelide peamiseks puuduseks on nende kõige väiksem kasutegur võrreldes teiste päikesepaneelide tüüpidega.
Päikesekollektorid
Soojusenergiat rakendavad tehnoloogiad on oluliselt energiaefektiivsemad kui fotogalvaanilised elemendid, mis muundavad päikeseenergia otse elektrienergiaks. Tavapäraselt liigitatakse päikesekollektorid madalatemperatuuriliseks (kasutatakse tarbevee soojendamiseks, küttesüsteemi toetamiseks) ning keskmise- ja kõrgetemperatuuriliseks (kasutatakse tööstuslikes lahendustes).
Madalatemperatuurilisi päikesekollektoreid saab Eestis edukalt kasutada nii sooja tarbevee tootmiseks kui ka küttesüsteemi toetava lahendusena, suvisel päikesepaistelisel ajal on võimalik katta aga kogu tarbimise vajadus. Peamiselt kasutatakse kahte tüüpi päikesekollektoreid: plaatkollektorid (lame ja tasapinnaline) ning vaakumtorudega kollektorid.
Vaakumtorudega päikesekollektorid on keskmiselt 30% võimsamad kui plaatkollektorid, seda klaastoru sees oleva spetsiaalse kattekihi tõttu, mis ei lase päikesekiirgusel klaastorust tagasi peegelduda.
Vaakumtorudega kollektorid on kerged ja sobivad paigalduseks katustele. Torud on varustatud infrapunakiirgust läbi laskva kihiga, mis soodustab süsteemi toimimist ka mõõdukalt pilves ilmaga, mistõttu on võimalik päikeseenergiast osaliselt kasu saada ka hajuspilvede korral. Lisaks on torukollektori vaakumi tõttu vedelikuosakeste liikumistakistus peaaegu olematu, mis võimaldab energia kiiremat edasikandumist ning päikesekiirguse tõhusamat ärakasutamist.
Vaakum minimeerib ka soojusenergia ülekandumist kollektori raamile, seetõttu on soojakadu võrreldes plaatkollektoriga kuni kaks korda väiksem. Lisaks sellele muudab halb isolatsioon plaatkollektori tundlikuks ilmastikuoludele, seal hulgas tuulele ja niiskusele, mistõttu võib ta vaid paari aastaga kasutuskõlbmatuks muutuda. Teisest küljest väheneb vaakumkollektorite efektiivsus otsese päikesekiirguse juures, suure lume korral on neid keeruline puhastada ning need on plaatkollektorist kallimad. Siiski, vaakumtoru kollektorid sobivad hästi külmema välisõhuga, nagu Eestis on, pakkudes soojusenergiat järjepidevamalt kui lamedad plaatkollektorid, mis on pigem kasutuseks soojemas kliimas, rohke otsese päikesekiirgusega.
Allikas: päikeseküte.ee
LOE KA:
