Ohjelma 1. Esittely 2. Aurinkosähköjärjestelmien perusteet a. Potentiaali b. Historia c. Teknologia

Transkriptio

1 1 1

2 Ohjelma 1. Esittely 2. Aurinkosähköjärjestelmien perusteet a. Potentiaali b. Historia c. Teknologia 2. Aurinkosähköjärjestelmät investointina, kannattavuus erilaisissa kohteissa 3. Suunnittelu ja mitoitus 4. Aurinkolämpöjärjestelmät 5. Keskustelua ja osallistujien kysymyksiä 2 2

3 GreenEnergy Finland Oy Perustettu 2010 Lappeenrannassa Yrityksen työntekijöinä, omistajina ja taustavaikuttajina laaja joukko sähkötekniikan, nanoteknologian, mekaniikkasuunnittelun ja energia-alan osaajia Toimipisteet Lappeenrannassa, Imatralla, Helsingissä ja Kirkkonummella ABB PV-järjestelmäintegraattori ABB tai Siemens -leasing-rahoitustuotteet Cleantech Finland jäsenyritys Koulutettu asennusketju teknisiin toteutuksiin Suomessa Markkinajohtaja 2015 Missiona tuottaa asiakaslähtöisesti taloudellisesti kannattavia energiantuotantoon ja energiansäästämiseen liittyviä kokonaisratkaisuja Päätuote aurinkosähköjärjestelmät Kiinteistöautomaatio, energiantuotannon ja kulutuksen hallinta sekä energiansäästö Kokonaistoimitukset Konsultointi- ja suunnittelupalvelut Lupa- ja sopimusasiat (rakennusvalvonta, sähköyhtiöt) Markkinoiden laadukkaimmat komponentit Ammattitaitoinen asennustiimi Huolto -ja neuvontapalvelut 3 3

4 Aurinkosähkön potentiaali 4 4

5 Energiantuotanto ja kulutus Tuontienergian osuus on merkittävä myös kesällä Sähköenergian omavaraisuus 2014 keskimäärin 78% Meille mahtuu tuotantoa, mitä se on? Lähde: Fingrid Energiavarastojen vaikutus? Energiantuotantokapasiteetin- ja hinnan kehitys? 5 5

6 Sähköenergian kulutus -ja hintakehitys Miten sähköenergianhinta kehittyy? Verot? Siirto? Tuotantokustannus? Lähde: Fingrid Säätövoima? Hinnoittelumalli? Tukipolitiikka tulevaisuudessa? Lähde: Rusnano 6 6

7 Aurinkosähköpotentiaali Auringosta säteilee maapallolle 14,5 sekunnista yhtä paljon energiaa kuin ihmiskunta käyttää vuorokaudessa Ramez Naam. Scientific American Lähde Richard Perez & Marc Perez Fundamental Look at Energy Reserves for the Planet 7 7

8 Aurinkosähkö Suomessa ja Euroopassa AC Energy ( kwh ) AC Energy ( kwh ) Lähde viitattu Lähde PV Sol Advanced 8 8

9 Aurinkosähköpotentiaali Suomessa 1. Vuonna 2030 oletettu energiankulutus 102 TWh (88 TWh/ 2010) 1 2. Kotitalouksien ja yritysten teoreettinen tuotantopotentiaali vuonna pientaloa (2014) 2, keskimääräinen kokoluokka 3 kwp Saturoitunut tilanne 50 % kotitalouksista integraation piirissä -> 1700 MW yritys-ja julkista kiinteistöä (2014) 2, kokoluokka 50 kwp Saturoitunut tilanne 50 % kiinteistöistä integraation piirissä-> 5000 MW 5. Yhteenlaskettu tuotanto n MWp x 900 kwh / kwp = 6030 GWh 6. Osuus koko kulutuksesta 6 TWh / 102 TWh = 5,9 % Saksassa (2014) PV tuotanto 35,2 TWh / 502,9 TWh = 7 % Lähteet: 1. JYU: Kasvua ja työllisyyttä uudella energiapolitiikalla: uence=1 2. Stat.fi /rakennuskanta

10 Aurinkoenergia laajasti esillä 10 10

11 PV-asennusten kokonaiskasvu Ruotsissa Tilanne suomessa 2015 Tukipolitiikka yrityksille alkoi 2005 ja oli voimassa 2008 asti tukitasolla 70% tuki laajeni kaikkiin verkkoonkytkettyihin järjestelmiin, tukitaso 20% yksityisillle ja 30% yrityksille tukitaso 35 % Yrityksille ja yksityisille Suomessa verkkoonkytketty PV kapasiteetti 2015 lopussa n. 15 MW Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 10 August

12 PV-asennusten ja tuotetun energian hintakehitys Hinta-eroosiota tapahtunee n. 2-5 % / vuosi Voluumit kasvavat ja tuotantokustannukset tehostuvat Energianhinnaksi tulee EUR/MWh (2016) Odotusarvo tuotetulle energianhinnalle 2020 jälkeen jatkuu laskevassa trendissä Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 10 August

13 Aurinkosähkön historia 13 13

14 Aurinkosähkön historia lyhyesti The photovoltaic effect was discovered by French physicist Alexandre-Edmond Becquerel Albert Einstein received the Nobel Prize for his theories explaining the photoelectric effect, which he published 18 years earlier A grown p-n junction enabled the production of a single-crystal cell of germanium that scientists at Bell Telephone discovered that, when exposed to sunlight, silicon created an electric charge Hoffman Electronics achieved 9% efficient PV cells The first PV-powered satellite, Vanguard I, was launched. The solar panel had an area of 100cm² and delivered an effect of approximately 0.1W. The satellite power system operated for 8 years, and it is the world's oldest satellite still in orbit (2007) Hoffman Electronics achieved 14% efficient PV cells A Japanese electronic manufacturer, Sharp Corporation, produces a viable photovoltaic module of silicon solar cells Soyuz 1 is the first manned spacecraft to be powered by solar cells The University of South Wales breaks the 20% efficiency barrier for silicon solar cells under one sun conditions The University of South Wales breaks the 25% efficiency in silicon based PV module

15 Aurinkosähköteknologia 15 15

16 Terminologiaa Voimala Yksi PV moduuli voimalassa kennoa Wp Yksi PV kenno moduulissa Erikoisrakenne yksikide pii 20% (Sunpower, Sanyo, Panas. /HIT(Heterojunction with Intrinsic a-si Thin layer), Tianwei MWT (Metal Wrap Through) Yksikide Si 17 19% Monikide Si 16-18% Thinfilms Amorphous siilicon (a-si) < 10% Copper, Indium Galllium,di Selenide (CIGS) 13% 16 16

17 Aurinkopaneelien rakenne ja laatu Kuinka tunnistaa laadukkaan aurinkopaneelin? Tunnetun testauslaboratiorion sertifikaatit IEC- standardeille IEC (Turvallisuusnäkökohdat, oltava testattu ja hyväksytty 1000 V saakka) IEC (Rakenne- ja laatunäkökohdat) CE-merkintä ISO 9001:2008 ja ISO 14001:2004 laatustandardit Toimittajalla vähintään 500 MWp vuotuinen tuotantovolyymi Aurinkosimulaattoritestaus jokaiselle aurinkopaneelille (testitulokset saatavilla sarjanumeroittain) Anti-PID testaus (paneelien ikääntymisen vaikutukset) Käytetyn piikennon osalta oltava myös laadunhallintaketju kunnossa 17 17

18 Paneelit Yksikiteinen-tai monikiteinen pii (ohutkalvo SiO 2, CIGS...) 60 kennoinen Mitat: 1638 x 995 x 40mm Paino: n. 19 kg Tuulikuorma 2400 Pa Lumikuorma 5400 Pa 72 kennoinen Mitat: 1955 x 995 x 40mm Paino: n. 23,5 kg Tuulikuorma 2400 Pa Lumikuorma 5400 Pa 18 18

19 Invertterit Kytketään jakeluverkon rinnalle VDE-AR-N-4105 hyväksyntä verkkosuuntaajalta Pienet järjestelmät 1 vaiheisia AC-teho max 3,6 kw Varmistettava verkonhaltijalta, netottaako sähkömittari kulutuksen ja tuotannon Isommat kolmivaiheisia 5,8-27,6 kwp 19

20 Aurinkosähkö investointina 20 20

21 Esimerkki: Omakotitalo, Alajärvi 5kWp aurinkosähkövoimala autotallin katolle asennettuna Vuosituotanto 4,2 MWh Tuotettu sähkö noin prosenttisesti omaan käyttöön 21

22 Investoinnin kannattavuus, omakotitalo Lähtöoletukset: Budjetaarinen hintataso investoinnille noin 1750 /kw (alv 24 %) Kotitalousvähennys 45 % työn osuudesta, 100 omavastuu Sähkön hinta (alv 24 %) komponeittain: Energia 50 /MWh (oletettu nousu 1 % p.a.) Siirtokustannukset 55 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Sähkövero 28 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Kokonaishinta 133 /MWh Huoltokulut 1 % (p.a.) investoinnin arvosta Investoinnin pitoaika 25 vuotta Omakäyttöosuus noin 70 % Tulokset: Sisäinen korkokanta (IRR): noin 4 % Takaisinmaksuaika: vuotta Tuotetun energian hinta: noin 90 EUR/MWh 22

23 Esimerkki: Maatila, Kitee Lypsykarjatila, 33 kwp aurinkosähkövoimala Vuosituotanto 29 MWh Tuotettu sähkö käytetään tilan tuotannolliseen käyttöön 23

24 Investoinnin kannattavuus, maatila Lähtöoletukset: Budjetaarinen hintataso investoinnille noin 1250 /kw (alv 0 %) Investointituki 35 % maatilojen energiainvestoinneille Sähkön hinta (alv 0 %) komponeittain: Energia 40 /MWh (oletettu nousu 1 % p.a.) Siirtokustannukset 32,5 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Sähkövero 22,5 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Kokonaishinta 95 /MWh Huoltokulut 1 % (p.a.) investoinnin arvosta Investoinnin pitoaika 25 vuotta Tulokset: Sisäinen korkokanta (IRR): 9,2 % Takaisinmaksuaika: 9 vuotta Tuotetun energian hinta: 45 EUR/MWh 24

25 Suunnittelu ja mitoitus 25 25

26 Asennuspaikka Paikan varjottomuus tärkeää! Tuotantokausi maaliskuun alusta lokakuun loppuun Kattoasennus ylivoimaisesti suosituin Paneelien asennus onnistuu lähes kaikille hyväkuntoisille katoille Myös maa- ja seinäasennus voivat tulla kyseeseen Kallistuskulma ei ole kriittinen tuotannon näkökulmasta Kulmat astetta toimivat hyvin Suomessa Ilmansuunnista kaakon ja lounaan väliset suunnat ovat parhaita Myös itä- ja länsilappeen yhdistelmä toimii ja tuottaa tasaisesti aikasesta aamusta myöhäiseen iltaan 26

27 Asennuspaikka, harjakattoasennus 27

28 Asennuspaikka, maa-asennus 28

29 Asennuspaikka, tasakattoasennus 29

30 Mitoitusperiaatteita Omakotitaloissa tyypillisimmin 3 5 kwp järjestelmä kolmivaiheinvertterillä Suurin toimittamamme omakotitalovoimala 15,8 kwp (päärakennuksen ja autotallin kattojen valoisat lappeet hyödynnetty kokonaan) Eri periaatteita: 1. Pohjakuorman perusteella tehty mitoitus, pieni järjestelmä joka tuottaa vähän myytävää sähköä 2. Katon pinta-alan mukaan mitoitettu järjestelmä, joka tuottaa reilusti ja myöskin myytävää sähköä tulee merkittävästi kesällä 3. Kompromissi edellä mainituista 30

31 Voimalan suunnittelu Sähkösuunnittelu ja mallinnus Tuotanto vs. kiinteistön kulutusprofiili Paneeliryhmittelyt Varjostuma-analyysit Kallistuskulma (15-45 ) Ilmansuunta Mitoitukset Invertterit Kaapeloinnit Suojaukset Potentiaalintasaus 31 31

32 Asentaminen 32 32

33 Asentaminen Avaimet käteen toimitusmuoto on kaikkein selkein ja yleisin toimintamalli Yksi taho vastaa koko prosessista jolloin kokonaisuus pysyy hallinnassa Vakuutukset ja työturvallisuusnäkökohdat huolehdittu Turvavarusteet! Takuu myös asennukselle Paneelien kattoasennus onnistuu periaatteessa maallikoltakin Voimalan sähköasennusten suorittajalla tulee olla pätevyys (TUKES -rekisteri) 33

34 Asentaminen 34

35 Aurinkolämpö 35 35

36 Aurinkolämpöjärjestelmät Aurinkolämpöjärjestelmiä käytetään veden lämmitykseen Järjestelmä koostuu: Aurinkokeräimistä Putkistoista Pumpuista ja ohjainyksiköistä Hybridivaraajasta Varteenotettava ratkaisu silloin, kun lämmintä vettä kuluu paljon kesälläkin ja on valmiina varaaja johon voi liittää järjestelmän 36 36

37 Aurinkolämpöjärjestelmät Keräimet jaotellaan karkeasti kahteen ryhmään: Tyhjiöputkikeräimet Tasokeräimet Tasokeräin varmatoiminen Suomen olosuhteissa ja hyötysuhteeltaan lähes yhtä hyvä kuin tyhjiöputkikeräin Aurinkokeräimien hyötysuhteet vaihtelevat tyypillisesti % välillä Mitoitus yleensä lämpimän veden tarpeen mukaan Omakotitalossa 1 3, joskus jopa 4 keräintä 37 37

38 Aurinkolämpöjärjestelmät 38 38

39 Yhteenveto 39 39

40 Yhteenveto ja keskustelua Aurinkosähkö hyvin hyödynnettävissä kiinteistöissä kiinteistön oman sähkönkulutuksen kattamiseen Lähivuosina investoinnit Suomessa aurinkovoimaan n M (2020) 1 Avoimet kysymykset: Tukipolitiikan kehitys Yritysten investointituki laski 30 % -> 25 % (Aurinkosähkö) Maatiloilla investointitukitaso nousemassa vuonna %:iin (Aurinkosähkö) Kuluttajapuolelle tulossa tuntikohtainen netotus (2017)? Energian hinnan kehitys tulevaisuudessa Poliittinen tahto (CO 2 vähennys) olemassa, mutta ei tarkentunut aurinkosähkön hyödyntämiseen; sekä keppi (CO 2 vero) että porkkana (syöttötariffi, investointituki) sopivat aurinkosähkölle 1 TEM:

41 Kiitos! GreenEnergy Finland Oy Mikko Pääkkönen Main office Laserkatu LAPPEENRANTA Helsinki office Energiakuja HELSINKI 41 41