Savosolar Aurinkolämpöenergia Aurinkoworkshop Ilkka Arha

Transkriptio

1 Savosolar Aurinkolämpöenergia Aurinkoworkshop Ilkka Arha

2 Esityksen sisältö Aurinkoenergia Savosolar Savosolar aurinkolämpö tasokeräimet Aurinkolämpöenergiaa maailmalla Aurinkolämpökohteita

3 Aurinkoenergia Lopullinen ratkaisu Joka vuosi yli 1,080,000,000 TWh energiaa säteilee maapallolle auringosta 60,000 kertaa maailman sähkön tarve. Aurinkoenergialla on suurin potentiaali kaikista uusiutuvista energiamuodoista. Vuotuinen aurinkoenergia Aurinkoenergia on: Ilmaista, rajoittamattomasti ympäristöystävällistä, päästötöntä ideaalista hajautettuun, paikalliseen energian tuotantoon ei kuljetustarvetta Vuotuinen energian kulutus maailmassa

4 Auringon säteilyenergia Euroopassa optimaalisesti suunnatuilla keräimillä

5 97% Ympäristötutkijoista On sitä mieltä, että maapallon keskilämpötilan nousu viimeisinä vuosikymmeninä on hyvin todennäköisesti ihmisen aikaansaannosta Source: NASA

6 Aurinkoenergiaa talvella

7 Aurinkolämpöenergian käyttömahdollisuudet Aurinkoenergiaa Lämpöä Varasto Kuuma vesi Lämmin käyttövesi Tilojen lämmitys Kuuma vesi Lämmin ilma Tehdas Prosessilämpö Kuuma vesi Alue/kaukolämpö LÄMMÖLLÄ TOTEUTETTU JÄÄHDYSTYS- PROSESSI Kylmä vesi Viilennetty ilma Aurinkojäähdytys

8 Aurinkolämmön potentiaali Maailman energian kulutus Lämmitys ja jäähdytys Kuljetus Sähkö Lähde: International Energy Agency Puolet maailman energiankulutuksesta menee lämmitykseen ja jäähdytykseen molempiin aurinkolämpöä voidaan käyttää paremmalla tehokkuudella kuin aurinkosähköä Aurinkolämmöllä on valtava potentiaali; sillä voidaan kattaa puolet maailman lämmitys- ja jäähdytystarpeista vuonna 2050, jos energiantuotannossa tehdään oikeita ratkaisuja

9 Savosolar Savosolar aurinkotasokeräimet

10 Vahva perusta kasvulle Operaatiot aloitettu Mikkelissä huhtikuussa 2010 Maailman tehokkaimmat aurinkolämpökeräimet ja absorberit (Intersolar Award 2011) - innovatiivinen teknologia perustuu nano-pinnoittamiseen Maailmanluokan tiimi, jossa kuutta eri kansallisuutta Teollinen toiminta ja tuotanto aloitettu Tehdas, tyhjöpinnoituskone ja tarvittavat laitteistot pitkälti olemassa Laatujärjestelmä ISO9000 sertifioitu Solar Keymark sertifikaatti kahdella keräimellä Toimituksia useaan Euroopan maahan ja lisäksi Etelä-Afrikkaan, Venäjälle ja Japaniin 10

11 Production Facilities Collector Assembly Line The collector frame and glass are glued to secure the lifetime of min. 25 year. Gluing operations are made by robots for technical and visual quality. Implementation of lean manufacturing procedures have started. Capacity increase possible only by increasing people and shifts. Coating Line In-line vacuum nano-coating machine has calculated annual capacity of 1 million sqm. Complete absorbers with max. Size of 18 sqm (3 m * 6 m) can be coated as one piece. This gives more freedom to the absorber design than traditional coating processes and is one key element in the high efficiency of Savosolar absorbers and collectors-

12 Uusi innovatiivinen konsepti energian tuottamiseen SAVOSOLAR kokoalumiininen direct flow- aurinkolämpökeräin

13 Ainutlaatuinen Yhdistelmä Patentoitu nanopinnoite Huippuluokan optiset arvot Poikkeuksellisen hyvä korkeiden lämpötilojen kesto Konsentroivien keräinten pinnoite kehityksen alla PECVD: SiO 2 PVD: TiAlSiO x N y PVD: TiAl Si N x Patentoitu pinnoitusprosessi, ainutlaatuinen alalla Mahdollistaa direct flow rakenteen absorberiin ja erilaisten värisävyjen pinnoittamisen Kapasiteetti 1 miljoonaa m 2 /v Kestävät erikoismateriaalit Aurinkolämpöhyväksytyt erikoisalumiiniseokset Erittäin ohutseinämäiset alumiiniprofiilit Materiaalitoimittajien kattavat takuut Absorberin Direct flow rakenne Minimoi lämpöhäviöt Maksimoi energian tuoton Cu or Al substrate

14 Maailman Tehokkain Aurinkolämpökeräin Tehokäyrä Muiden keräinten vuosittainen energiantuotto per m2 verrattuna Savosolar SF Savosolar Keräin SF kwh/a kwh/m² Vertailu Keräin A (Saksa) % Keräin B (Saksa) % Keräin C (Itävalta) % Testaaja Solar Simulator Oy, Turku. Testit on tehty standardien ASHRAE ja SFS-EN mukaisesti. Simulaatiot on tehty käyttäen Jan Erik Nielsenin ESTIF:lle (The European Solar Thermal Industry Federation) tekemää laskentamallia. Vuotuiset säätiedot Würtzburg, Keski-Saksa.

15 Keräinten tuottovertailua

16 Omakotitalokohteet Vuosituotto neljän keräimen järjestelmällä tyypillisesti n kwh vuodessa Öljylämmitteisessä talossa tämä tarkoittaa n. 450 öljylitran säästöä vuodessa Nykyisellä lämmitysöljyn hinnalla vuosisäästö on yli 500 Päästöjen vähennys yli 200 kg/v

17 Toimistorakennus 15 täysalumiinikeräintä Aurinkolämpö yhdessä kaukolämmön kanssa Simuloitu tuotto yli kwh vuodessa Keräimen vuosituotto 667 kwh/m 2, hyötysuhde 56%

18 Lämpökeskus

19 Ruukki kattointegroitu keräin

20 Suurkeräin 14m2 aluelämpöjärjestelmään Savosolarin MPE absorberi

21 Täysalumiiniset Direct Flow Absorberit Asiakaskohtaisesti räätälöidyt absorberit erilaisiin sovellutuksiin 18 m 2 kokoon asti

22 Aurinkoenergia maailmalla

23 Aurinkolämpö ja Aurinkosähkö Lähteet: IEA & EPIA

24 Uusiutuvien energianlähteiden globaalit asennuskapasiteetit Lähde: IEA

25 Solar Thermal Collectors by Type FPC flat plate collector; ETC evacuated tube collector Source: Solar Heat Worldwide Edition 2012 report

26 Aluelämpöä auringolla muualla Tanska: m2, Tavoite vuosina on rakentaa m2 lisää Savosolar toimittaa m 2 absorbereja Logumklosteriin Q2/13 Norja: Akershus EnergiPark, Yksi Euroopan moderneimmista ja edistyksellisimmistä aluelämpökeskuksista - myös m 2 aurinkolämpökeräinkenttä Itävälta: kymmeniä aurinkolämöporatkaisuja jo 20 vuoden ajan Kasvavat tuet aurinkolämmölle, tavoitteena Tanskan malli : Italia: 55 /m 2 viiden vuoden ajan m2 aluelämpökeräinkentille Saksa: investointituki nousi 40%:iin yli 40 m 2 keräinkentille aluelämpöjärjestelmää Kiina Pohjois-Kiinassa maalämmön kanssa lähes aina aurinkolämpöä. Suunnittelussa maailman suurin aurinkoaluelämpöjärjestelmä Suomi Useissa kaupungeissa ollaan tekemässä aluelämpöratkaisuja, joissa mukana aurinkoaluelämpö (Porvoo, Oulu, Helsinki, Espoo, Lahti, Myrskylä, Tampere, Lappeenranta)

27 Prosessilämpö ja -höyry Gatorade (Pepsi) yli 3500 m2 virvoitusjuomatehtaan prosessilämmitykseen käänteisen osmoosin tarvitsemaan energiaan Useissa pienpanimoissa asennetaan aina aurinkolämpöä jo rakennusvaiheessa. Heineken Breweries (63 panimoa) rakentaa kaikkiin panimoihinsa aurinkolämpösysteemin prosessilämpöä varten Chilessä rakennetaan parhaillaan m2 järjestelmää kuparikaivoksen prosessihöyryn esilämmitykseen ennuste on, että 2014 samanlaisia asennuksia yli m2 Euroopassa elintarviketeollisuus ja vesipesua tekevät laitokset asentavat aurinkolämpökeräimiä prosessiveden lämmitystä varten.

28 Aurinkolämpöjäähdytys CGD Bank Headquarter, Portugal Pankin rakennuksessa myös sairaala,teatteri, ravintoloja, 100,000 m² toimistoja, 17 kerrosta Aurinkokeräimiä: m² Jäähdytyskapasiteetti: 545 kw 1100 kw lämmitykseen ja aluelämpöverkkoon Toiminnassa helmikuusta 2008 Afrikassa aurinkolämpöjäähdytystä ruuan säilyttämiseen ja talojen jäähdyttämiseen Lähi-Idän öljymaissa isoja investointeja aurinkolämpöjäähdytykseen Chillerit toimivat välillä C Absorptio C Adsorptio C

29 Aurinkoenergiakohteita Suomesta

30 Case Koulu simulaation lähtötiedot

31 Case Koulu simulaation tulokset Vuotuiset säästöt öljyn nykyisellä hinnalla => takaisinmaksuaika n. 8 vuotta 25 vuoden aikana tuotetun energian arvo (öljyn nykyhinnalla)

32 Aurinkolämmitysjäähdytys; Case Savosolar Tilojen tarvittava jäähdytysteho 13 kw Jäähdytysenergiantarve max. 56 kwh / vrk Jäähdytyspiirin lämpötila 18/13 C Keräinpiirin tuottama nimellislämpötila 65 C 32

33 Järjestelmän mitoitus Energiantarve saadaan katettua 15 SF keräimellä Keräimet varastoivat lämpöenergiaa varaajaan ympärivuotisesti. Jäähdytyskauden ulkopuolella lämpöenergiaa voidaan hyödyntää rakennuksen lämmityksessä. Kun ulkolämpötila ylittää asetusarvon, jäähdytin jäähdyttää kylmävaraajan asetettuun lämpötilaan (10-15 C). Itse tilojen jäähdytys voidaan toteuttaa liittämällä järjestelmä jo olemassa olevaan jäähdytysjärjestelmään. 33

34 Muita hankkeita Savosolar aurinkolämpökonsepti liitettynä hakekaukolämmitykseen Energiankulutus MWh/v 1200 m2 aurinkokeräimiä => tuotto 418 MWh/v Kentän keskellä kaksi 45 m3 varaajaa, joista ensimmäinen on viileämpi esilämmitysvaraaja ja toinen kuumempi jälkilämmitysvaraaja => parantaa myös hakepolttimen hyötysuhdetta kesäaikaan, jos on tarvetta käyttää Koulu II Energiankulutus 98 MWh/v; 30 m2 aurinkokeräimiä => 17,1 MWh/v; kateaste 14,1% Veden kulutus 1000 l/pv, varaajat 3700 l l Majoitus- ja virkistyskohde Energiankulutus 441 MWh/v Aurinkokeräimiä 48 m2 => tuotto 26,8 MWH/v Kateaste 6,1 % Säästö yli 3500 l öljyä vuodessa = n Hotellikonsepti Kehitteillä suomalainen konsepti hotellien lämmitysenergian tuottamiseen auringolla etsitään testipaikkaa mielellään Etelä-Savosta

35 Marstal, Tanska; m2 aurinkokeräinkenttä alue-lämmityksessä

36 Danish district heating forecast During new installations of m2 Danish District Heating Association latest estimate 2020: 4 mill m2; 1,4 TWh = 5% of Danish district heating demand 2030: 8 mill. M2; 2,7 TWh = 10% of Danish DH demand 2050: 7TWh = 40% of Danish DH demand No subsidies to energy, some grants for new technologies Energy price /MWh

37 Marstal yli 50% vuotuisesta energiasta auringosta

38 Aurinkolämmön edistäminen Suomessa Auringosta/aurinkoenergiasta puhuttaessa se mielletään lähes aina sähkön tekemiseen/paneeleihin eikä lämmittämiseen Uusiutuvan energian tukeminen ja tavoiteasetanta EU-tasolle ARA: Uusituvan energian käyttöönottoa ei vuonna 2013 avusteta muuta kuin pientalojen tarveharkintaisen energia-avustuksen toimenpiteenä Aurinkolämpöenergian käyttöönotolle kansallinen tavoite Syöttötariffi pitää saada sekä aurinkosähkölle että aurinkolämmölle Aurinkolämmön energiantuoton laskenta ja ohjeistus vastaamaan moderneja tehokkaita keräinratkaisuja Ympäristöministeriön ohje: Keräinten tuottama aurinkolämpö keräinten pinta-alaa kohti, joka hyödynnetään käyttöveden lämmityksessä; Helsinki 156 kwh/m2/a Ympäristöministeriön ja Motivan ohjeita käytetään e-luvun laskemiseen Motivan ohjeistus tyhjiöputkikeräinten ja tasokeräinten tehokkuuksien vertailusta päivitettävä Isojen aurinkolämpö-aluelämpökohteiden toteuttaminen

39 Drake Landing Aurinkoyhteisö (BTES) Ensimmäinen kausivarastoitu aurinkolämpöyhteisö Pohjois- Amerikassa Maailman ensimmäinen kohde, jossa aurinkolämmön vuotuinen osuus on yli 90% Vuotuinen päästöjen vähennys 5000 tonnia Energiatehokkaat omakotitalot (52 kpl) Okotoks, Alberta, Canada

40 Simplified System Schematic Drake Landing

41 Proposal for Synergiatalo in Viikki with Savosolar collectors by HELIN&CO Architects

42 Proposal for Synergiatalo in Viikki with Savosolar collectors by HELIN&CO Architects

43 Mahdollisuus myös Suomessa

44