Aggregaatti on polttomoottorin ja generaattorin yhdistelmä, joka tuottaa sähköä ilman ulkoista virtalähdettä. Sen toimintaperiaate pohjautuu energian muuntamiseen: se muuntaa polttomoottorin tuottaman mekaanisen energian sähköenergiaksi generaattorin avulla.
Aggregaatit ovat osa sähköntuotannon huoltovarmuutta, kun sähköverkko on alhaalla. Niitä voidaan käyttää myös paikoissa, joissa sähköverkkoa ei ole, kuten rakennustyömailla, metsässä tai saarilla.
Kotitalouskäyttöön tarkoitetut aggregaatit tuottavat 230 voltin vaihtovirtaa. Sen vuoksi hyviä käyttökohteita aggregaatille ovat muun muassa kodinkoneet, kuten jääkapit, pakastimet ja muut pienet sähkölaitteet sekä työkalut. Omakotitalon sähköverkkoon tällaista pienempää aggregaattia ei saa kytkeä suoraan, vaan tarvitset ammattilaisen asentaman suuritehoisen varageneraattorin.
Lue myös: Paras aggregaatti vertailu, jossa testasimme 10 eri mallia
Aggregaatin toimintaperiaate
Aggregaatin toimintaa selittää fysiikan perusperiaate: energia ei häviä, vaan muuntuu muodosta toiseen. Polttoaineen (bensa, diesel, kaasu) sisältämä kemiallinen energia vapautetaan polttomoottorissa, joka muuttaa sen pyörimisliikkeeksi eli mekaaniseksi energiaksi. Tämä energia ohjataan generaattoriin, jossa se muuttuu sähköenergiaksi.
Aggregaatin toiminta perustuu Faradayn induktiolakiin, joka selittää, miten sähkövirta syntyy muuttuvassa magneettikentässä. Kun rotaattori pyörii, sen mukana liikkuvat magneetit luovat vaihtelevan magneettikentän staattorin käämien ympärille. Tämä magneettikentän muutos aiheuttaa sähkövirran synnyn käämeissä, jolloin aggregaatti alkaa tuottaa sähköä.
Polttomoottorin kierrosnopeus vaikuttaa suoraan generaattorin tehokkuuteen ja tuottaman sähkön taajuuteen (Hertz, Hz). Useimmat aggregaatit on kalibroitu tuottamaan sähköä vakionopeudella, kuten 50 Hz taajuudella, joka vastaa kotitalouksien ja teollisuuden käyttämässä sähköverkossa vallitsevia standardeja.
Aggregaatin toiminta pähkinänkuoressa:
- Polttomoottori käynnistyy ja alkaa tuottaa pyörimisliikettä.
- Tämä pyörimisliike siirtyy generaattoriin, jossa rotaattori pyörii staattorin sisällä.
- Rotaattorin liikkeen aiheuttama magneettikentän muutos indusoi sähkövirran staattoriin.
- Syntynyt sähkö johdetaan ulkoiseen virtapiiriin, jossa sitä käytetään erilaisten laitteiden ja järjestelmien voimanlähteenä.
Aggregaatin osat
Aggregaatti koostuu kahdesta pääkomponentista: polttomoottorista ja generaattorista. Sen lisäksi siinä on yleensä polttoainetankki, kaasutin, ilmansuodatin, rikastin, polttoainehana, pistorasiat, runko, öljypohja, pakoputki ja muita lisävarusteita, kuten liikuteltavat pyörät ja pistorasiat.
Polttomoottori toimii aggregaatin voimanlähteenä. Se käyttää polttoainetta, kuten bensiiniä, dieseliä tai maakaasua, tuottaakseen pyörimisliikettä. Kun polttoaine palaa moottorin sylinterissä, syntyy lämpöenergiaa, joka muuttuu mekaaniseksi energiaksi moottorin sylinterissä ja aiheuttaa männän liikkeen. Männän liike muuttuu kampiakselissa pyörimisliikkeeksi, jota käytetään generaattorin pyörittämiseen.
Polttomoottorin pyörimisliike siirtyy suoraan generaattoriin. Puolestaan generaattori muuntaa polttomoottorin mekaanisen energian sähköenergiaksi. Tämä tapahtuu sähkömagneettisen induktion periaatteella.
Polttoainetankin koko vaikuttaa suoraan siihen, kuinka kauan aggregaattia voi käyttää putkeen tankkaamatta. Pakoputki pitää huolen siitä, että pakokaasut pääsevät pois. Puolestaan kaasutin antaa riittävän määrän polttoainetta, jotta moottori jaksaa pyöriä.
Toisaalta moottorin koko vaikuttaa suoraan siihen, miten tehokkaita sähkölaitteita siihen voidaan yhdistää. Jos aiot liikutella aggregaattia paljon kannattaa valita pyörällinen malli, koska aggregaatit painavat usein paljon.
Näin kytket aggregaatin
Laadi lista laitteista, joita aiot käyttää aggregaatilla, ja varmista, ettei niiden yhteenlaskettu teho ylitä aggregaatin nimellistehoa. Sijoita aggregaatti hyvin tuuletettuun paikkaan, jotta polttomoottorin pakokaasut pääsevät pois. Aggregaatin käyttö sisällä on hengenvaarallista. Katso myös, että laite on suojattu sateelta ja lumelta.
Ennen kuin käynnistät aggregaatin tarkista, että polttoainetta on riittävästi ja, että aggregaatin ja siihen liitettävien laitteiden virtakytkimet ovat aluksi pois päältä. Näin vältyt äkillisiltä virtapiikeiltä, jotka voivat johtaa laitteiden rikkoutumiseen.
Käynnistä laite vetämällä käynnistysnarusta tai painamalla starttinappia. Aloita kytkemällä laitteita yksi kerrallaan, aloittaen pienitehoisista laitteista ja edeten suurempiin. Tämä estää äkillisiä kuormituspiikkejä ja suojaa aggregaattia.
Aggregaattia ei saa itse asentaa talon sähköverkkoon, sillä väärin kytketty laite aiheuttaa hengenvaaran kiinteisön asukkaille ja sähköverkon korjaajille.
Mihin aggregaattia voi käyttää?
Aggregaatin tuottama teho jakautuu vaiheiden määrän mukaan, joten on tiedettäva laitteen sähköntuotantokapasiteetti ja siihen liitettävien laitteiden sähköntarve. Aggregaatin tuottama teho ilmoitetaan yleensä kilovolttiampeereina (kVA), ja se jakautuu tasaisesti sen vaiheiden kesken. Esimerkiksi 9 kVA:n 3-vaiheinen aggregaatti tuottaa jokaisessa vaiheessa enintään 3 kVA tehoa, joten sillä ei voi käyttää yli 3000 W:n yksivaiheisia laitteita.
Sähkölaitteilla on omat sähköntarpeensa, joka on ilmoitettu laitteen arvokilvessä useimmiten wateissa (W) tai kilowateissa (kW). Sillä kerrotaan paljonko laite tarvitsee virtaa käynnistyäkseen ja pysyäkseen käynnissä.
Laitteiden sähköntarve:
| Laite | Kulutus (kWh/vrk) |
|---|---|
| Jääkaappi | 0,3 – 1,4 |
| Pakastin | 0,5 – 1,7 |
| Kahvinkeitin | 0,1 – 0,2 |
| Sähköhella | 1,0 – 2,0 |
| Ilmalämpöpumppu | 0,5 – 3,0 |
| Televisio | 0,1 – 0,3 |
| Pesukone | 0,5 – 2,0 |
Varavirtageneraattorin polttoaineen kulutus
Aggregaatin polttoaineen kulutus riippuu moottorin koosta, kuormituksesta ja käytetyn polttoaineen tyypistä. Yleisesti ottaen aggregaatin kulutus ilmoitetaan litroina tunnissa (l/h) tietyllä kuormitusprosentilla.
Aggregaatti käyttää enemmän polttoainetta suuremmalla kuormituksella. Esimerkiksi jos aggregaatin kapasiteetti on 10 kVA ja sitä kuormitetaan vain 50 %, sen kulutus on alhaisempi kuin täydellä kuormituksella. Bensiinikäyttöiset aggregaatit ovat usein janoisempia kuin diesel aggregaatit.
Myös pitkäkestoinen käyttö ja kylmä lämpötila kasvattaa kulutusta. Esimerkiksi kylmällä säällä moottori tarvitsee enemmän polttoainetta lämmön tuottamiseen.
Esimerkkejä polttoaineen kulutuksesta
| Aggregaatin koko | Kuormitus (%) | Kulutus (l/h) |
|---|---|---|
| 2 kVA (bensiini) | 50 % | 0,5 |
| 2 kVA (bensiini) | 100 % | 0,8 |
| 5 kVA (diesel) | 50 % | 0,6 |
| 5 kVA (diesel) | 100 % | 1,0 |
| 10 kVA (diesel) | 50 % | 1,5 |
| 10 kVA (diesel) | 100 % | 3,0 |
Aggregaatin polttoaineenkulutus riippuu kuormituksesta, polttoainetyypistä ja käytön tehokkuudesta. Keskimäärin pienemmät aggregaatit kuluttavat noin 0,5–1,5 litraa tunnissa, kun taas suuremmat mallit voivat käyttää jopa 3–5 litraa tunnissa täydellä kuormituksella. Käytännössä kuitenkin aggregaatin satunnainen käyttö on todella edullista.
Aggregaatti vs generaattori
Näitä kahta termiä käytetään usein virheellisesti toistensa synonyymeinä, mutta niiden välillä on selkeitä eroja.
Generaattori on laite, joka muuntaa mekaanista energiaa sähköenergiaksi. Sen toimintaperiaate perustuu sähkömagneettiseen induktioon: kun johtimen ja magneettikentän välinen suhde muuttuu, syntyy sähkövirta. Generaattori itsessään ei kuitenkaan pysty tuottamaan mekaanista energiaa, vaan se tarvitsee pyörittäjän, kuten:
- Polttomoottorin
- Tuuliturbiinin
- Vesiturbiinin
Generaattorit ovat vain yksi osa suuremmasta sähköntuotantojärjestelmästä. Esimerkiksi tuulivoimalassa generaattori tuottaa sähköä, mutta sen käyttö vaatii turbiinin ja muut tukijärjestelmät.
Puolestaan aggregaatti on itsenäinen laite, joka yhdistää generaattorin ja polttomoottorin yhdeksi kokonaisuudeksi. Sen avulla voidaan tuottaa sähköä ilman ulkopuolista energialähdettä. Aggregaatti koostuu useista komponenteista ja on siten kokonainen järjestelmä.
Eri tyyppiset aggregaatit
Käyttötarpeet ja olosuhteet määrittävät, millainen aggregaatti on paras valinta. Alla esittelemme neljä yleisintä aggregaattityyppiä: diesel-, bensiini-, kaasukäyttöiset ja traktorikäyttöiset aggregaatit.
Diesel aggregaatit
Diesel-aggregaatit ovat kestäviä, pitkäikäisiä ja tehokkaita ratkaisuja suurten tehojen tuottamiseen. Ne ovat erityisen suosittuja teollisuudessa ja ammattikäytössä, koska ne pystyvät tuottamaan sähköä pitkään korkealla hyötysuhteella.
Ominaisuudet:
- Polttoaine: Toimivat dieselillä, joka on usein halvempaa ja tehokkaampaa pitkissä käyttöjaksoissa kuin bensiini.
- Tehokkuus: Dieselmoottorit kuluttavat vähemmän polttoainetta erityisesti korkealla kuormituksella.
- Kestävyys: Sopivat jatkuvaan käyttöön, ja ne kestävät hyvin raskaita kuormituksia.
- Haitat: Diesel-aggregaatit ovat yleensä kalliimpia hankkia ja huoltaa. Ne voivat myös olla meluisia ja tuottaa enemmän päästöjä.
Diesel-aggregaatit ovat erinomainen valinta rakennustyömaille, maatalouteen ja teollisuuskäyttöön, joissa tarvitaan suuria tehoja ja pitkäaikaista käyttöä.
Bensiini aggregaatit
Bensiini-aggregaatit ovat kevyitä ja helposti liikuteltavia, mikä tekee niistä sopivia tilapäiseen käyttöön ja pienempiin sähkötarpeisiin. Ne ovat suosittuja erityisesti kotitalouksissa ja vapaa-ajan käytössä.
Ominaisuudet:
- Polttoaine: Toimivat bensiinin avulla, mikä tekee niistä helposti käytettäviä, koska bensiiniä on saatavilla lähes kaikkialla.
- Koko: Usein pienempiä ja kevyempiä kuin diesel-aggregaatit.
- Käynnistys: Bensiini-aggregaatit ovat yleensä nopeita ja helppoja käynnistää.
- Haitat: Niiden käyttöaika on lyhyempi kuin diesel-aggregaatilla, ja bensiini kuluu nopeammin.
Bensiini-aggregaatit sopivat hätävaravirraksi kotiin, mökille tai leirintäalueille, joissa sähkönkulutus ei ole jatkuvaa tai erityisen suurta.
Kaasukäyttöiset aggregaatit
Kaasuaggregaatit käyttävät polttoaineenaan nestekaasua (LPG), maakaasua tai biokaasua. Ne ovat ympäristöystävällinen vaihtoehto perinteisille bensiini- ja dieselmalleille.
Ominaisuudet:
- Polttoaine: Nestekaasu on puhdasta ja palaa vähäpäästöisesti, mikä vähentää ympäristövaikutuksia.
- Melutaso: Kaasukäyttöiset aggregaatit ovat yleensä hiljaisempia kuin bensiini- ja dieselkäyttöiset.
- Tehokkuus: Hyvä hyötysuhde erityisesti keskimääräisessä kuormituksessa.
- Haitat: Kaasulaitteet voivat olla kalliimpia hankkia, ja kaasun hankkiminen ja säilytys on vaivalloista.
Kaasuaggregaatit ovat hyvä valinta, kun tarvitaan ympäristöystävällistä ja hiljaista ratkaisua. Ne soveltuvat hyvin kotitalouksiin, tapahtumiin ja pienimuotoisiin kaupallisiin käyttökohteisiin.
Lue myös: Paras aurinkopaneeli vertailu
Traktorikäyttöiset aggregaatit
Traktorikäyttöiset aggregaatit ovat suunniteltuja käytettäväksi maataloudessa. Ne kytketään traktorin voimanulosottoakseliin (PTO) ja hyödyntävät traktorin moottorin tuottamaa energiaa sähkön tuottamiseen.
Ominaisuudet:
- Käyttö: Voidaan kytkeä olemassa olevaan traktoriin, mikä säästää erillisen polttomoottorin tarpeen.
- Tehokkuus: Tarjoavat suuria tehoja maatalouden koneiden, kuten viljankuivaajien ja vesipumppujen, tarpeisiin.
- Kustannustehokkuus: Edullinen ratkaisu, jos traktori on jo olemassa.
- Haitat: Käyttö on sidottu traktorin saatavuuteen, eikä aggregaattia voi käyttää ilman sitä.
Traktorikäyttöiset aggregaatit ovat ihanteellisia maataloudessa, jossa tarvitaan tilapäistä sähköä suurille laitteille. Ne ovat myös hyödyllisiä maatiloilla, joissa traktoreita käytetään aktiivisesti.
Usein kysytyt kysymykset aggregaateista
Vaikka aggregaatit ovat yleistyneet eri käyttötarkoituksissa, niihin liittyy silti monia kysymyksiä, jotka voivat hämmentää uusia käyttäjiä. Alapuolella vastaamme joihinkin usein kysyttyihin kysymyksiin aggregaateista.
Aggregaatti on laite, joka tuottaa sähköä itsenäisesti ilman kiinteää sähköverkkoa. Se toimii polttomoottorin ja generaattorin yhdistelmänä, jotka yhdessä muuntavat polttoaineen (bensiini, diesel, kaasu) tuottaman mekaanisen energian sähköenergiaksi. Polttomoottori pyörittää generaattoria, joka puolestaan tuottaa sähköä.
Polttoaineenkulutus vaihtelee aggregaatin koon ja kuormituksen mukaan. Yleisesti ottaen pienet aggregaatit kuluttavat noin 0,5–1,5 litraa polttoainetta tunnissa, kun taas suuremmat mallit voivat kuluttaa jopa 3–5 litraa tunnissa täydellä kuormituksella.
Mökille sopivan aggregaatin valinta riippuu sen sähkötarpeista. Jos sähkönkulutus on vähäistä (esim. valaistus, pienen jääkaapin käyttö), kevyempi bensiini-aggregaatti voi riittää. Jos taas mökissä on suurempia sähkölaitteita, kuten ilmalämpöpumppu tai sähkökiuas, kannattaa valita suurempi diesel-aggregaatti, joka on taloudellisempi pitkällä aikavälillä.
Kyllä, aggregaatti voidaan liittää suoraan sähkölaitteisiin, mutta se vaatii oikeanlaisen liitännän. Yleisesti ottaen aggregaatissa on pistorasioita, joihin voit liittää laitteet tavallisilla johdoilla.
Useimmissa aggregaateissa on suojaus ulkoisia olosuhteita vastaan, mutta niitä ei tulisi käyttää sateessa ilman asianmukaista suojaa. Veden pääsy aggregaatin sisään voi aiheuttaa oikosulkuja ja vaurioita.
Aggregaattia ei voi käyttää sisällä. Aggregaatit tuottavat pakokaasuja, kuten hiilimonoksidia, joka on hengenvaarallista, jos sitä hengitetään.
Jos diesel maksaa 1,50 € per litra ja aggregaatti kuluttaa 0,4 litraa tunnissa, niin polttoainekustannus on 0,4 x 1,50 = 0,60 € per tunti.
Jos aggregaatin teho on 2 kW, niin se tuottaa 2 kWh sähköä tunnissa. Sähkön hinta olisi 0,60 € / 2 kWh = 0,30 € per kWh.
Invertteri-aggregaatilla tarkoitetaan aggregaattia, joka tuottaa tasavirtaa (DC), joka sitten muunnetaan vaihtovirraksi (AC) käyttäen invertteriä. Invertteri on elektroninen laite, joka muuttaa tasavirran vaihtovirraksi.