Millised on energia- ja ehitustehnoloogia tulevikusuunad?

25.05.2022 21:00
7 nutikat trendi Onnineni Energiapäeva osalistelt.

Päikesepaneeli, soojuspumba või elektriautoga ei üllata enam kedagi, kuid nende tehnoloogiate sees ja kõrval leiavad aset põnevad arengud. Vähemaga saab rohkem. Siin on valik ideid, mis laiendavad oluliselt säästlikuma ja mugavama majandamise silmapiiri.

Päikeseelektrijaama kavandamisel kehtis varasemalt tõdemus, et mida rohkem, seda uhkem. Üksikutel juhtudel võib see ka edasi kehtida, kuid ajapikku on taastuvenergeetika arendamisel kohale jõudnud teine reaalsus ‒ parem on siis, kui suudame võimalikult palju kohapeal ära tarbida. Päikeseelektri tootmine paneks olemuslikult sellisele põhimõttele küllalt range piirangu, kui tarbida saaks ainult tootmisega sünkroonis. Õnneks on päikeseelektrijaamade tehnoloogiline pool hakanud selle probleemiga tegelema ja toonud viimasel ajal jõuliselt turule tasuvuselt mõistlikke lahendusi, mis aitavad tootmise ja tarbimise ajaperioode üksteisest lahku viia. Loomulikult on tegu salvestusseadmetega.

Tänapäeval ongi ajaga kaasaskäivad invertertehnoloogia tootjad juba kavandanud oma seadmed selliselt, et võimaldada nii ühendust võrguga kui ka taskukohase akulahenduse lisamist. Kui elektrivõrguga ühendatud päikeseelektrijaama objektil peaks võrguühendus kas plaaniliste tööde või rikke tõttu kaduma, lülitab inverter automaatselt tarbijad ümber akupangale, paneelid jätkavad salvestusseadmesse tootmist ning energiat saab kasutada, kuni akude laetuse tase võimaldab.

Eriti hea uudis peaks see olema ka neile, kes on oma päikeseelektrijaama paigaldanud 5‒10 aastat tagasi, kui salvestustehnoloogiad olid liiga kallid ja seetõttu võrguühenduse olemasolul ebamõistlikud. Mõni tootja on mõelnud ka neile kasutajatele ja toonud turule lisaks hübriidinverterile ka puhtalt akupanga lisamiseks mõeldud lahenduse. Nii ei pea olemasoleva päikesepargi omanik hakkama oma põhiinverterit välja vahetama ega jaama ümber ehitama selleks, et parandada selle tasuvust lokaalse tarbimise suurendamise kaudu. Piisab akuinverteri ja salvestusseadme lisamiseks olemasolevasse süsteemi ning ennast juba tagasi teeninud päikesejaam jätkab töötamist veelgi suurema kasuteguriga.

Nutikamad inverterid võivad olla ühildatavad ka mitme akutootja salvestuslahendustega. Siiski võib sama tootja inverteri ja akude kasutamisel olla olulisi plusse. Näiteks küsimuste või häirete tekkimisel süsteemis saab pöörduda ühe tootja poole, kuna inverteri ja salvestusseadme omavaheline kommunikatsioon on kõige paremini läbi mõeldud sama maja inseneride poolt.

Samuti on nutikamad inverterid varustatud kõiksuguste analüüsi- ja juhtimisfunktsioonidega, mida saab pilve kaudu jälgida ja programmeerida. Kui elektriarvesti näit annab elektritootjale ainult selle info, kui palju on ta võrgust elektrit ostnud ja tagasi müünud, siis inverteri pilvelahendus näitab ka väga täpselt tarbimisandmeid, taastuvelektri osakaalu neis ja millistel aegadel on toimunud võrguelektri tagasiost ja sinna müümine. Selle kõrvale on võimalik sättida ka ajagraafik, millal salvestusvõimsus tühjaks laaditakse ja millal on seda mõistlik laadida võrgust, näiteks öisel odavamal perioodil.

Enamasti on uuemad salvestusseadmed saadaval modulaarse lahendusena ehk iga elektripaigaldise omanik saab hinnata, kui suur maht on tema jaoks mõistlik ja taskukohane. Akud asetatakse üksteise peale nagu legoklotsid ja vastavalt klotside arvule kasvab ka salvestusmaht. Juhtimismoodul hoolitseb akupanga korrektse toimimise ja ohutuse eest. Kui sellise salvestusseadme garantiiks on määratud näiteks kümne aastat, võib see tähendada, et igapäevase täis- ja tühjakslaadimise korral on kümne aasta pärast seadmel alles veel 70% salvestusvõimsust. Lineaarse vähenemise korral jääb salvestusvõimsust järgmise kümne aasta pärast alles 40%.

Kindlasti on tänapäeval oluline liitiumakude ohutus ning tasub pöörata tähelepanu akudes kasutatavale tehnoloogiale. Üks rusikareegel on selline, et mida suuremate gabariitidega aku, seda suurema ohutusastmega peaks see olema. Kodulahendustele mõeldud akude puhul ei pea tootjad kompaktsuse nimel ohutusega riskima.
Päikesepaneelide enda ohutuse suurendamiseks ja hoolduskulude vähendamiseks on turul samuti uusi lahendusi. Need on kompaktsed optimeerijad, mida saab ühendada paneelide külge. Optimeerijate kasutamine annab päikesepargile lisaväärtust mitut moodi ‒ suurendab tootlust, tõstab ohutust ning võimaldab monitoorida elektrijaama tööd iga üksiku paneeli tasemel.

Enamasti on optimeerijate kasutamine mõistlik neis paikades, kus on näiteks keerulisemad katused ja päeva jooksul varjude tekkimise oht. Langenud tootlusega paneel mõjub ahelas otsekui kokkupigistatud koht veevoolikus. Tootluse langus võib olla seotud nii paneeli määrdumise kui varju langemisega. Optimeerija kasutamine võimaldab tekitada lisaahela, mis laseb ülejäänud stringi paneelide toodetud energial vabalt inverterisse voolata. Erinevalt paneelis sees sisalduvast möödaviikdioodist aitab optimeerija ka sellisel juhul, kui vari on kaugemal või paneel on lihtsalt ülekuumenemise tõttu väiksema tootlikkusega.
Uute päikeseelektrijaamade planeerimisel katustele on paigaldajate elu lihtsamaks muutumas, kuna eesrindlikumad kinnitusvahendite tootjad on suutnud automatiseerida suure osa paigaldamise planeerimisest.

*Parimatel juhtudel on tarkvara integreeritud näiteks Google Mapsi rakendusega ning suudab õigete parameetrite sisestamisel arvestada kõigi kohalike oludega. *

Parimatel juhtudel on tarkvara integreeritud näiteks Google Mapsi rakendusega ning suudab õigete parameetrite sisestamisel arvestada kõigi kohalike oludega. Näiteks Tallinna spetsiifilise tuulekaardi või Eesti erinevatele piirkondadele omase lumekoormusega. Tuleb vaid vastavad andmed välja vaadata ning õiged väärtused päikeseelektrijaama katuselahenduse planeerimisrakendusse sisestada.
Paigalduse planeerimise tarkvara võib sisaldada juba enamlevinud PV-paneelide parameetreid, mis on andmebaasist leitavad. Muidu saab neid sisestada käsitsi. Samas arvestab see nii erinevate katusetüüpide, näiteks lame- või viilkatuse, kui ka katuse kattematerjalidega, näiteks lamekatusel bituumeniga. Kasutaja saab kaardirakenduse järgi umbkaudu määrata paneelide alla jääva katuse pinna ning hiljem seda ka mõõtmise järgi täpsustada.

Tarkvara suudab arvestada nii kasutaja poolt märgitud takistustega kui ka vajadusega teha tehnoloogilisi katkestusi kinnitussüsteemis, et vältida temperatuurist tulenevate paisumiste võimendumist.
Kui planeeritud lahendus vastab kõigile normidele, saab paigaldaja selle kohta tarkvaralt ka vastava kinnituse ning võib kõik andmed pdf-faili kujul põhjaliku aruandena salvestada. Samas tasub silmas pidada ka seda, et vähesed kinnituslahenduste pakkujad testivad oma toodangu parameetreid autotootjate kombel tuuletunnelites. Seega võib tegu olla olulise argumendiga, kuna sellise tarkvara arvutused pole puhtalt teoreetilised, vaid lähtuvad praktilistest katsetest. Ja kui pakutavad süsteemid saabuvad veel osaliselt eelkokkupanduna ja nende kinnitamine on disainitud eriliselt lihtsaks, siis ongi arenduste tulemusel saavutatud oluline kokkuhoid ja võimalus jõuda väiksema ajaga rohkem.
Lisaks päikeseenergiale on toimumas nutika juhtimise buum ka soojuspumpade valdkonnas. Kuigi tuumiktehnoloogia soojuspumba maailmas lähiaastatel ilmselt tormiliselt ei arene, võimaldavad mitmed targa automaatika lahendused tõsta nende säästlikkust ja vähendada tasuvusaega.

Ilmselt kõik 2023. aastal Eestis paigaldatavad soojuspumbad on juba võimelised ise lugema börsihinda ja suhtlema targas võrgus, kinnitas Eesti Soojuspumba Liidu juhatuse esimees Raido Malõšev Energiapäeva arutelupaneelis.
Sellel on kaks mõju ‒ ühelt poolt suudab soojuspump oma tööd optimeerides hoida omaniku raha kokku ja teisalt võimaldab targa juhtimise lahendusega vajadusel säästa elektrivõrku ülekoormuse eest.

„Kui võtta tipptunni ajal soojuskandja temperatuurist 1‒2 kraadi maha, siis vähendame hetkega tiputarbimist 3% võrra ning hind kohe kukub,‟ kinnitas samas paneelis esinenud Eesti Külmaliidu juhatuse liige Jaan Papagoi.
Eesti kodudes on tänase seisuga paigaldatud 200 tuhat soojuspumpa ning nende arv tulevikus kasvab. Targa võrgu arenduse korral oleks nende abil võimalik elektritarbimist tõhusalt juhtida. Samas suudab enamik soojuspumpasid juba suhelda ka päikeseelektrijaamade inverteritega. Juhul kui päikesejaamal jääb tootmisvõimsust üle, on inverter-soojuspumba integratsiooni korral võimalik osa energiast talletada kas maja soojusesse või jahutusse, suurendades ajutiselt pumba tootlikkust.

Seni on Eestis alakasutatud veel üks oluline ressurss, mis võimaldaks soojuspumbatehnoloogiaga oluliselt suurendada energiatootmise tõhusust. Selleks on merevesi. Jaan Papagoi sõnutsi takistab selle suuremat levikut praegu bürokraatia ‒ vajadus iga kord veekasutusloa saamiseks, mille menetlus ei pruugi Eestis sugugi sujuvalt minna. Kui Hollandis on merevee energia laialdaselt kasutuses, siis Eestis pole see mõtteviis sarnasel moel levinud.
Tõenäoliselt leiab päikeseelektri ja soojuspumba duo endale energiajuhtimise paketis nii kodustes majapidamistes kui ettevõtetes kolmandagi kaaslase ‒ elektriauto, mille akut saab samamoodi rakendada nagu päikesepargi osana paigaldatavat salvestusseadet.

Eesti Energia katsetab sõiduautode targa laadimise lahendust juba praegu, ning kui algselt on see olnud suunatud pigem odavama börsihinnaga laadimisperioodi leidmisele, siis lisafunktsioonina võib laadimisalgoritm võtta arvesse ka vajadust tugevdada elektrivõrgu stabiilsust majapidamisel või muul objektil, mille kaabli küljes laaditav auto parajasti asub.

Nii jõuabki tarku lahendusi kombineerides tulemuseni, kus endisest väiksema ressursikuluga saab toota oluliselt rohkem energiat ja sellega kaasnevat heaolu. Mis peamine ‒ suuremat jagu neist ideedest saab Onnineni abiga rakendada praktilises elus juba praegu.