Verkkoon liitetty aurinkosähköjärjestelmä

Verkkoon liitetyn aurinkosähköjärjestelmän pääkomponentit ovat aurinkopaneeli(t) ja vaihtosuuntaaja eli invertteri, joka on joko 1- tai 3-vaiheinen. Aurinkopaneelit tuottavat tasavirtaa, joka muutetaan invertterin avulla vaihtovirraksi, joka vastaa kiinteistön sähköverkon sekä jakeluverkon vaatimuksia.

Aurinkopaneelit kytketään invertterin kautta kiinteistön sähköjärjestelmään (sähköpääkeskus). Sähköverkkoon kytketty järjestelmä ei ilman lisätoimenpiteitä toimi itsenäisenä saarekkeena, joten aurinkosähkö ei takaa sähkön saantia verkon sähkökatkojen aikana.

1-vaiheinen invertteri kytketään verkon yhteen vaiheeseen (kolmesta mahdollisesta). Tämä tarkoittaa, että tuotettua aurinkosähköä voivat hyödyntää vain kyseiseen vaiheeseen kytketyt sähkölaitteet. 1-vaiheiset invertterit ovat tällä hetkellä käytännössä ainoa vaihtoehto pieniin (alle 3 kWp) järjestelmiin, sillä markkinoilla ei ole saatavilla pieniä 3-vaiheisia inverttereitä.

3-vaiheinen invertteri palvelee verkon kaikkia kolmea vaihetta. Normaalisti 3-vaiheisilla inverttereillä saadaan aurinkosähköjärjestelmästä suurin hyöty, sillä sen avulla tuotettua sähköä voidaan syöttää kaikkiin kohteen sähkölaitteisiin. 3-vaiheisesta invertteristä saatava hyöty riippuu kuitenkin siitä, miten sähkölaitteet on ryhmitelty ja millaisia laitteita kohteessa on.

Verkkoon syötettävän sähkön määrä voidaan minimoida siten, että kaikissa kolmessa vaiheessa on laitteita päällä silloin, kun aurinkosähköjärjestelmä tuottaa sähköä. Mikäli vain yhdessä tai kahdessa vaiheessa on laitteita päällä, ilman kuormia olevaan vaiheeseen/vaiheisiin syötetty sähkö siirtyy verkkoon, jos sähkömittarissa ei ole käytössä niin sanottu vaihenetotus. Vaihenetotus on käytössä joidenkin sähköverkkoyhtiöiden sähkömittareissa. Vaihenetotus pienentää sähköverkkoon siirtyvän sähkön osuutta.

Suurta sähkötehoa tarvitsevat laitteet, kuten lämminvesivaraajat, kiukaat ja liedet on tavallisesti kytketty verkon kaikkiin kolmeen vaiheeseen, jolloin 3-vaiheinen invertteri palvelee aurinkoisina hetkinä näitä laitteita kaikkien kolmen vaiheen kautta. Pienimpien 3-vaiheisten invertterien kokonaisteho on noin 3 kW.

Invertterit ja mikroinvertterit Pientalojen kokoluokassa aurinkosähköjärjestelmään sisältyy useimmiten yksi invertteri, mutta saatavilla on myös mikroinverttereitä, jotka liitetään järjestelmään paneelikohtaisesti. Kun järjestelmään liitetään useita mikroinverttereitä, se tuottaa tehokkaammin sähköä sellaisissa tilanteissa, joissa osa paneeleista on varjossa. Jos käytössä on tavallinen keskitetty invertteri, sarjaan kytketyn järjestelmän tehontuotto pienenee, jos osa paneeleista jää varjoon. Useasta mikroinvertteristä koostuva järjestelmä on tavallisesti investointikustannuksiltaan kalliimpi kuin järjestelmä, johon sisältyy vain yksi suurempitehoinen invertteri. Lisäksi järjestelmän huoltovarmuus heikkenee komponenttien lisääntyessä. Hankinnan yhteydessä kannattaa myös verrata laitteen takuuaikaa keskitetyn invertterin takuuaikaan.

Kiinteistökokoluokan verkkoon kytketyissä järjestelmissä vaaditaan paneelien ja invertterien lisäksi kaapelit laitteiden kytkentöjä varten. Suojalaitteet ja tasavirtapiirin turvakytkin ovat järjestelmässä pakollisia, mutta ne on yleensä integroitu invertteriin. Mikäli invertteri ei sisällä tarpeellisia suojauksia, ne on asennettava erikseen.

Lisäksi kiinteistön aurinkosähköjärjestelmän on oltava erotettavissa sähköverkosta lukittavalla vaihtovirtapiirin turvakytkimellä, johon verkkoyhtiöllä on oltava vapaa pääsy. Kytkin sijaitsee invertterin ja pääkeskuksen (tai ryhmäkeskuksen) välissä. Järjestelmään kuuluu myös kiinteistön energiamittari, jolla mitataan verkkoon syötettyä ja sieltä otettua tehoa. Energiamittari on sähkönjakeluverkonhaltijan vastuulla, joten aurinkosähköjärjestelmän käyttäjän ei tarvitse huolehtia mittarin hankinnasta. Verkkoon kytketyn aurinkosähköjärjestelmän kokoonpano on esitetty kuvassa 1.
Kuva 1. Verkkoon kytketyn pientalon aurinkosähköjärjestelmän kokoonpano.