Aurinkopaneeliston sijoittelu katolle

Paneelit mahdollisimman ylös mutta tilaa harjalle

Aurinkopaneelisto sijoitetaan katolle harjan yläosaan, siten että katolla olevat esteet aiheuttavat mahdollisimman vähän varjoja yksittäisenkään aurinkopaneelin kennojen päälle. Mahdollisimman ylhäällä katolla on yleensä eniten auringonpaistetta. Katon harjan tuntumassa olevat savupiiput,  ilmastointihormit ja kattosillat saattavat vaatia paneelien pudottamista 500-1000mm harjaa alemmas niin että aurinkopaneeliston yläosa on esim. 100mm alimman esteen alapuolella. Aurinkopaneelien sijoittaminen yhteen kenttään ja näiden yhtenäinen yläreuna antaa rauhallisen vaikutelman.

Kolme ilmainvaihtohormia on tässä kohteessa asettanut rajan kuinka korkealle aurinkopaneelien yläreuna voidaan nostaa

Kolme ilmainvaihtohormia on tässä kohteessa asettanut rajan, kuinka korkealle aurinkopaneelien yläreuna voidaan nostaa

Pienellä katolla voi olla pakko siirtää kattoturvatuotteet pohjoisen puolelle, jos tila ei ilman siirtoa riitä tai ne rajoittavat katon käyttöä aurinkosähkövoimalan rakentamiseen liikaa

Pienellä katolla voi olla pakko siirtää kattoturvatuotteet toiselle lappeelle (pohjoisen puolelle), jos tila ei ilman siirtoa riitä tai ne rajoittavat katon käyttöä aurinkosähkövoimalan rakentamiseen liikaa

Osa asennusohjeista ohjeistaa jättämään katon harjalla sellaisen kaistaleen ettei vastakkaiselta puolelta puhaltava tuuli pääse puhaltamaan suoraan paneeliston alle. Tämä kaistale voi olla esim. 600-1500mm leveä harjalta mitattuna. Leveys riippuu katon jyrkkyydestä ja tuuliolosuhteista.

Avoimella paikalla sijaitsevan konehallin loivan katon harjalle on jätetty riittävä tila tuulen takia, mutta katolle on silti saatu mahtumaan valmius viidelle 15 paneelin riville paneeleita

Avoimella paikalla sijaitsevan konehallin loivan katon harjalle on jätetty riittävä tila tuulen takia, mutta katolle on silti saatu mahtumaan valmius viidelle 15 paneelin riville paneeleita

Toisaalta luujuuslaskelma tehdään ottaen huomioon myös tieto kuinka lähellä paneeliston reuna on harjasta (tai muusta lappeen reunasta). Jos katon tehokas käyttö vaatii niin voi toki analysoida voiko paneelin yläreunan nostaa jopa vain 350 mm harjalta. Lujuuslaskenta varmistaa, että paneelisto pysyy kiinni myös tuulisemmalla reuna-alueella.

Paneelit on tässä asennettu todella korkealle harjalla tietäen että kohteessa ei tuule kovaa vastakkaiselta puolelta

Paneelit on tässä asennettu todella korkealle harjalla tietäen, että kohteessa ei tuule kovaa vastakkaiselta puolelta

Kuinka paljon väliä kahden aurinkopaneelin väliin?

Kahden aurinkopaneelin väliin sekä pysty- että vaakasuunnassa tulee 22mm rako. Tämä rako auttaa aurinkopaneeliston jäähdytyksessä. Toisessa suunnassa tämä 22mm rako muodostuu automaattisesti aurinkopaneelien paneelikiinnikkeistä. Toiseen suuntaan 22mm rako muodostetaan 22mm laudan avulla. Laudan sijaan voidaan käyttää alumiinista linjuria, ym. Tämä rako auttaa myös hallitsemaan aurinkopaneelien alumiinikehysten lämpölaajenemista, 1640mm korkean aurinkopaneelin pituus muuttuu lähes 3,8mm kun paneelin lämpötila muuttuu -40C ja +60C välillä.

Kuinka paljon tilaa katon reunalle?

Katon reunalle jäävä tila on Suomessa osaksi ulkonäöllinen osaksi tekninen kysymys. Profiilipeltikatolla, tiilikatolla ja huopakatolla aurinkopaneelien kiinnitysteline kiinnitetään kattotuoliin. Saumatulla peltikatolla kiinnitys tapahtuu peltikaton saumaan. Schletter -kiinnitysjärjestelmässä suurin sallittu alumiiniprofiilin ylitys viimeisestä kiinnityspisteestä (kattotuoli, peltikaton sauma) (englanniksi cantilever) on yleensä lujuuslaskelman mukaan 400mm, tämä ylitys mieluummin pienennetään kuin suurrennetaan. Yleensä aurinkopaneelien alla oleva alumiiniprofiili keskitetään ensimmäisen ja viimeisen kiinnityspisteen suteen.

Joissakin kaupungeissa, kuten Tampereella, on voimassa määräyksiä kuinka paljon tilaa aurinkopaneelien viereen on jätettävä vapaata kattopintaa kulkutieksi ym. takia. Tampereella rakennusvalvonta vaatinee minimissään puolen metrin tilan aurinkopaneeliston kummalekin puolelle.

Aurinkopaneeliston leveys?

Kuinka paljon tilaa esim. 12 paneelia vierekkäin vaatii, kun ne asennetaan pystyasentoon? Heckert NeMo 60P 255 -aurinkopaneelin koko on 1640 x 991 mm.

Tilaa 12 paneelille vaaditaan siis: 12 (paneelia) x 991mm + 11 (väliä) x 22mm = 12134mm eli 12 metriä ja 134mm.

Paneelistojen leveyksiä valmiiksi laskettuna, kun aurinkopaneeli on pystyasennossa (vertical):

  • 5 aurinkopaneelia, 5043mm
  • 6 aurinkopaneelia, 6056mm
  • 7 aurinkopaneelia, 7069mm
  • 8 aurinkopaneelia, 8082mm
  • 9 aurinkopaneelia, 9095mm
  • 10 aurinkopaneelia, 10108mm
  • 11 aurinkopaneelia, 11121mm
  • 12 aurinkopaneelia, 12134mm
  • 13 aurinkopaneelia, 13147mm
  • 14 aurinkopaneelia, 14160mm
  • 15 aurinkopaneelia, 17173mm
  • pidemmät paneelistot joudutaan jakamaan osiin alumiiniprofiilien lämpölaajenemisen takia

Paneelistojen korkeuksia valmiiksi laskettuna, kun aurinkopaneeli on pystyasennossa (vertical):

  • 1 rivi, 1640mm – 1,64m
  • 2 riviä, 3302mm – 3,3m
  • 3 riviä, 4964mm – 5m
  • 4 riviä, 6626mm – 6,6m
  • 5 riviä, 8288mm – 8,3m

 

Aurinkopaneeliston alla olevan alumiinirpofiilin pituus?

Aurinkopaneelin alla oleva alumiiniprofiili on aurinkopaneeliston leveyttä pidempi, koska alumiiniprofiilin molempiin päihin tulee pystyä kiinnittämään aurinkopaneelin reunakiinnikkeet. Alumiiniprofiilin pituus voidaan laskea kaavalla: profiilin pituus = (aurinkopaneelin leveys + 24mm) x rivillä olevien paneelin lkm + 32mm.

Kaavassa on 24mm aurinkopaneelien välisen raon mittana 22mm sijaan, jotta otetaan huomioon asennustoleranssi.

Aurinkopaneelien alla olevan alumiiniprofiilin pituus on siis: (991 mm + 24mm) x 12 + 32mm = 12212mm eli 12 metriä ja 212mm. Kun profiilin pituudesta vähennetään paneelien ja niiden välien leveys eli 12212mm – 12112mm = 100mm ja tämä jaetaan kahdella 100mm / 2 = 50mm saadaan että profiilin kumpaankin päähän jää 50 mm tila aurinkopaneelin reunakiinnikkeelle.

Monasti profiilien pituuteen lisätään vielä työvaraa, esim. 12212mm voidaan pyöristää esim. 12300mm eli 12,3m ja tarvittaessa sahata profiili asennuksen jälkeen, jos liian pitkät profiilien päät häiritsevät.

Montako kattotuolia on alumiiniprofiilin alla?

Helpointa on vain laskea tarvittavan alumiiniprofiilin pituus yllä olevan esimerkin avulla ja mittanauhan avulla käydä laskemassa montako kattotuolia jää tämän pituisen profiilin alle.  Tämä on usein laskentaa suositeltavampaakin, koska kattotuolien välit saattavat vaihdella erityisesti vanhemmissa rakennuksissa tai uusissakin rakennuksissa katon erikoiskohdissa kuten savupiipun ympärillä sekä kohdissa, joissa katon lappeen leveys muuttuu.

Case JTSavitaipale

Ensimmäisessä yhteistilauksessa vuonna 2013 5kWp aurinkosähkövoimalan 24 kpl 1491 x 991 mm kokoista Heckert NeMo P220 -aurinkopaneelia (255W) haluttiin sijoittaa savitaipalelaisen omakotitalon katolle. Profiilipeltikatolla oltaisiin voitu käyttää joko yksikerroksista tai kaksikerroksista kiinnitystelinettä, tässä kohteessa päädyttiin yksinkertaisempaan ja edullisempaan yksikerroksiseen telineesee. Lujuuslaskenta kertoi, että paneelit voidaan kiinnittää kahdella vaakasuoralla profiililla eikä kolmatta profiilia tarvittu.

Paneelit päätettiin sijoittaa harjalla sijaitsevan idänpuoleisen savupiipun ja kattosillan alapuolelle kahteen riviin, kullekin riville tuli 12 aurinkopaneelia. Länsipuoleinen savupiippu oli niin keskellä lapetta että aurinkopaneelit sijoitettiin mahdollisimman kauaksi tästä piipusta.

Vuoden kuluttua rakentamisesta aurinkosähkövoimalaa laajennettiin kahdella samanlaisella paneelilla (2 x 220W), jotka asennettiin alkuperäisten paneelien oikealle puolelle talon itäpäätyyn.

Savupiipun tapauksessa voi harkita nokeaako kyseinen piippu lumettomana aikana aurinkopaneelien pintaa liikaa. Numen päällä noki ei haittaa.

Tässä kohteessa paneelisto on sijoitettu mahdollisimman oikeaan reunaan katolla, jotta vasemmassa eli länsipäädyssä olevan savupiipun varjo ei heti iltapäivällä ulottuisi paneeliston päälle

Tässä kohteessa paneelisto on sijoitettu mahdollisimman oikeaan reunaan katolla, jotta vasemmassa eli länsipäädyssä olevan savupiipun varjo ei heti iltapäivällä ulottuisi paneeliston päälle

Koko paneeliston yläreuna on sijoitettu noin 150 mm savupiipun alareunan alapuolelle, jolloin paneelisto jää automaattisesti myös puisen kattosillan alapuolelle

Koko paneeliston yläreuna on sijoitettu noin 150 mm savupiipun alareunan alapuolelle, jolloin paneelisto jää reilusti myös puisen kattosillan alapuolelle. Myöskään tuuli ei pääse suoraan puhaltamaan paneeliston alle harjan yli.

Nykyään vastaavan kokoinen voimala tehtäisiin 20 kappaleesta 255W paneeleja tai itse asiassa 5kWp SMA Sunny Tripower 5000TL -invertteri kalustettaisiin 6 kilowatin paneelistolla ja 255W paneeleita käytettäisiin 24 kpl.

Paneelit kahteen ketjuun

Yhteistilauksessa käytetyssä SMA Sunny Tripower -invertterissä on kaksi erillistä maksimitehopisteen seuraajaa (Maximum Power Point Tracker, MPPT), jotka mahdollistavat aurinkopaneelien jakamisen tilanteesta riippuen joko yhteen tai kahteen toisistaan riippumattomaan aurinkopaneeliketjuun. SMA Sunny Tripower -invertterin koosta (5-9 kWp) ja käytetystä aurinkopaneelista (Heckert NeMo 60P 255, Heckert NeMo 220P, ym.) riippuen, yhdessä aurinkopaneeliketjussa on esim. 10 – 21 kpl monikide-tyyppistä aurinkopaneelia. Minimimäärä tulee aurinkopaneelin työjännitteen riittämisestä invertterin maksimitehopisteen seuraajalle myös kuumimpana aikana, esim. 245V. Paneelien maksimimäärä taas siitä, että avoimen piirin jännite ei pakkasellakaan ylitä invertterin suurinta sallittua jännitettä, esim. 1000V. Katon varjostusolosuhteista riippuen kaksi aurinkopaneeliketjua jaetaan joko ylempään ja alempaan ketjuun tai oikeaan ja vasempaan ketjuun.

Ylempään ja alempaan ketjuun jakaminen on loogista kohteissa, jossa lumi valuu aurinkopaneeliston päältä ja paljastaa ensin ylemmän ketjun kun alempi ketju on vielä lumen peitossa.

Autokatoksen katolla olevan voimalan ylin paneelirivi on paljastunut

Kuva: Antti Kosonen. Autokatoksen katolla olevan voimalan ylin paneelirivi on paljastunut lähes kokonaan, jos tämä olisi omana ketjunaan, sähköntuotanto ylirivin paneeleilla alkaisi vaikka muut paneelit olisivat vielä lumen peitossa. Kuva on Lappeenrannan teknillisen yliopiston pihassa autokatoksen katolla olevasta aurinkosähkövoimalasta.

Oikeaan ja vasempaan ketjuu paneelisto jaetaan tilanteissa jossa esim. puuston tai toisen talon varjo tulee paneeliston päälle toisesta sivusta.

Aitan ja auringon välissä oleva talon katto aiheuttaa aitan katolle varjon joka liikkuu aitan katolla vasemmalta oikealle päivän kuluessa. Katolla näkyvä koivun varjo on koivusta, joka kaadettiin jo aurinkovoimalaa suunniteltaessa.

Aitan ja auringon välissä oleva talon katto aiheuttaa aitan katolle varjon, joka liikkuu aitan katolla vasemmalta oikealle päivän kuluessa. Katolla näkyvä koivun varjo on suuresta koivusta, joka kaadettiin jo aurinkovoimalaa suunniteltaessa.

Aurinkopaneelit voidaan asentaa myös kahteen eri suuntaan, jos tällainen mahdollisuus on olemassa. Tällaisen asennuksen tarkoituksena voi olla jakaa aurinkosähkön tuotanto päivän sisällä tasaisemmin, kun pelkästään yhteen suuntaan asennus mahdollistaisi.

Mahdollisia kahden asennussuunnan yhdistelmiä ovat esim 50% ja 50% seuraaviin suuntiin.:

  • kaakko – lounas
  • etelä – länsi
  • etelä – itä
  • itä – länsi

Asennuspaikkoina voivat olla saman rakennuksen lappeet, kahden eri rakennuksen lappeet , yksi katon lape ja teline tai kaksi telinettä.

Lappeenrantalaisen 6kWp aurinkosähkövoimalan paneelit on jaettu rakennuksen itälappeelle ja etelään suunnattuun telineeseen

Lappeenrantalaisen 6kWp aurinkosähkövoimalan paneelit on jaettu rakennuksen itälappeelle ja etelään suunnattuun telineeseen

Kolmen suunnan asennus vaatii SMA-invertterien tapauksessa kahden invertterin käytön, esim. 9 kWp invertterin aurinkopaneelit asennetaan talon etelälappeelle ja toisen 7 kWp invertterin aurinkopaneelit jaetaan autotalin itä- ja länsilappeelle tasan.

###