Pohjanmaan Aurinko Energiatekniikka Levón-instituutti

Transkriptio

1 Pohjanmaan Aurinko Energiatekniikka Levón-instituutti

2 AURINKOENERGIAN SAATAVUUS. JA HINTA

3 Aurinkosähkön hinta suhteessa muihin lähteisiin Aurinkosähkön hinta riippuu auringon säteilytehosta, paneelien ja muiden komponenttien hinnasta, asennuskustannuksista sekä pääomakustannuksista. Energiantuotannon LCOE-kustannuksella tarkoitetaan energiantuotannon yksikkökustannusten nykyarvoa sijoituksen koko elinaikana. Jos LCOE kustannus alittaa keskimääräisen energiakustannuksen, sijoitus on kannattava. Aurinkosähkön LCOE hinta-arviot vaihtelevat tällä hetkellä Euroopassa välillä [1], [2]. Finsolar hankkeen mukaan aurinkosähkön hinta Suomessa on /MWh yksityisille ja yrityksille, ilman siirtomaksuja ja veroja [3]. Aurinkoenergian kannattavuutta voi laskea kannattavuuslaskurilla [4]. The levelized cost of electricity (LCOE), also known as Levelized Energy Cost (LEC), is the net present value of the unit-cost of electricity over the lifetime of a generating asset. It is often taken as a proxy for the average price that the generating asset must receive in a market to break even over its lifetime. -Wikipedia

4 Aurinkosähkön hinta suhteessa muihin lähteisiin Pöyryn arvio 2015 [2] 160 /MWh Lähde: IRENA [1] Tuotantomuot o Hinta /MW h Biomassa -CHP 50 Maatuulivoima 65 Biomassalauhde 85 Aurinkosähkö 105 Merituulivoima 120 Katoilla 20% kalliimpaa Aurinkosähkön hinta laskee 25% vuosikymmenessä

5 Pohjanmaa Pohjoismaiden parasta aluetta Lähde: PVGIS [5]

6 Aurinkoenergian saatavuus kuitenkin huonoa muuhun Eurooppaan verrattuna Lähde: PVGIS [5] Aurinko kaukolä mpö, Helsingin leveysastee lla saavutetaa n vuodesta riippuen noin 1100 kwh/m, Jyväskylän leveydellä noin 950 kwh/m2 ja Sodankyläs sä noin 850 kwh/m2

7 Aurinkopaneelien hintakehitys Lähde: IRENA [15]

8 Aurinkopaneelien kulurakenne Suurimmat säästöt saadaan asennus- kuluissa ja oheislaitteissa! Lähde: IRENA [15]

9 IEA:n arvioita aurinkenergian hinnan kehitykselle Maaperustainen aurinkosähkö on halvinta. Isot yksiköt hieman halvempia kuin pienet. Asennus huomattavasti halvempaa peltikatolle, kuin tiilikatolle. Lähde: IEA [10]

10 Aurinkopaneelien tehokkuus Paneelien tehokkuus < 20% Laboratoriossa jo 40%. Kehitystä odotettavissa! Lähde: IEA [10]

11 AURINKOENERGIA ESIMERKKIEN. VALOSSA

12 Paneelien asennuskulman merkitys sähkön tuotannolle [5] Vaikuttaa sekä tuotettuun tehoon että tehontuotannon tasaisuuteen. 1 kwp paneeli 1 kwp paneeli Kulma: 44 astetta Kulma: 90 astetta (Optimi) 665 kwh/a, 77% 857 kwh/a, 100% Punainen käyrä: Yhden akselin ympäri aurinkoa seuraava paneeli 1200 kwh/a, 140% kwp paneeli 1 Kulma: 0 astetta 673 kwh/a, 78% 1 kwp paneeli, kokonaishyötysuhde noin 0.15, pinta-ala 6.7 m^2

13 Vaasan kattopinta-ala [6] 3/16/17 Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi 13

14 Vaasan kattopinta-ala, 2.6 km2 200 Gwh/vuosi Lähde: Sun energia [6] Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi

15 Tuotanto vs tarve Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi Vaasan sähkön kokonaisenergiansiirto 938 GWh/a Vaasan kattojen aurinkoenergiapotentiaali noin 200 GWh/a Torkkolan tuulipuiston tuotanto 186 GWh/a Vaasan talotoimen energiankulutus 28 GWh/a

16 Johtopäätös Katoilla voitaisiin tuottaa energia kiinteistöjen paikalliseen kulutukseen, mutta se ei riitä teollisuuskokoluokan tuotantoon. Jos teollisuuskokoluokan aurinkovoimaa tarvitaan, joudutaan rakentamaan myös maaperustaisia aurinkovoimaloita. Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi

17 Simuloitu iso aurinkovoima-alue Pohjanmaalla Tekniset tiedot Asennettu kapasiteetti 25 GWp Kokonaispaneelipinta-ala 166 km2 Puiston pinta-ala 300 km2 Vuosituotto 20 TWh Osuus Suomen sähkön kulutuksesta 24% Paneelien asennuskulma Vaakasuora Paneelien hinta 12 Mrd Rakennuskustannukset 22 Mrd Muut laitteet 6 Mrd Yhteensä 40 Mrd

18 Simuloidun voimalan tuotannon ja sähkön kulutuksen yhteensopivuus Suomessa käyttäen 24 h varastoa. Lähteet: Kulutus Finngrid, [7] FMI: Säteilyteho, Jyväskylä [8]

19 Simuloidun voimalan tuotanto ja kulutus Elokuussa 2016

20 Kulutuksen ja simuloidun tuotannon korrelaatio, vuonna 2016 Ideaalinen, r=1 Todellisuus, r=-1 Kulutustietojen lähde: Finngrid [7]

21 Sähkön hinta Nordpoolissa (day ahed) vs Aurinkosähkön tuotanto Lievä positiivinen korrelaatio Hintatietojen lähde: Nordpool [9]

22 Yhteenveto Pohjanmaa on Suomen parasta aurinkoenergia-aluetta, mutta silti auringonpaistetta on paljon vähemmän kuin Euroopan maissa yleensä Aurinkoenergian saatavuus ei vastaa vuosisykleissä energian tarvetta, mutta vuorokauden sisällä energiaa saadaan eniten päivällä jolloin sitä myös tarvitaan eniten. Kokonaisuudessaan aurinkosähkön tuotanto korreloi heikosti (ei myöskään negatiivisesti) kulutuksen kanssa. Tuotantopiikit vaikeuttavat sähköverkon tasapainottamista Aurinkosähkön tuotannolla ei myöskään ole juuri korrelaatiota sähkön markkinahinnan kanssa, koska elspot hinta on pysynyt aika vakaana. Siksi sähkön tuotannon vaihtelevuus ei ole ongelma sähkön tuottajalle. Paneelien kulmaa säätämällä voidaan saada optimaalinen teho, tai tasata vuosittaisten syklien vaihtelua, asentamalla kennot optimaalista 44 asteen kulmaa pystympään. Aurinkoa seuraavalla järjestelmällä saavutetaan vielä +40% lisähyöty optimaaliseen kiinteään kulmaan verrattuna.. Aurinkosähkön rakennuskustannuksista noin 30% koostuu paneelien hinnasta, 55% rakennuskustannuksista ja 15% muun laitteiston hinnasta.

23 AURINKOENERGIA SUOMESSA JA MUUALLA Eggbek Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi

24 Sähköntuotanto alueittain vuonna 2050 (suuri uusiutuvien osuus -skenaario) Lähde: IEA aurinkoenergiatiekartta [10]

25 Aurinkoenergian merkitys EU:n energiastrategiassa Euroopan strategisten energiateknologioiden suunnitelmassa (SET-plan), uusiutuvien energioiden integroiminen sähköverkkoon ja niiden kustannusten laskeminen ovat kaksi tärkeintä avaintoimenpidettä. Kaikki tulevaisuuden energiaskenaariot ennustavat aurinkosähkölle avainroolia. Aurinkosähkö on kehittynyt ennusteita nopeammin, nyt ennustetaan 15% osuutta EU:n energiantuotannosta vuonna 2030, kun se tällä hetkellä on yli 5% EU haluaa pitää yllä aurinkopaneelituotantoa, jonka markkinaosuus on tällä hetkellä enää 5% Lähde: SET-Plan [11]

26 Aurinkosähkö EU:n energiastrategiassa EU:n tavoitteena myös vähentää verkon tasapainon ylläpitävän tekniikan hintaa Rakennusmateriaaleihin integroiduista aurinkopaneeleista ennustetaan suurta tulolähdettä eurooppalaiselle teollisuudelle, jota vie eteenpäin nolla- ja plusenergiatalojen kehittäminen. Kun taloissa on omaa energiantuotantoa, varastointia ja kulutuksen hallintaa, niistä tulee älysähköverkon pienin itsenäinen yksikkö. Lähde: SET-Plan [11]

27 EU:ssa hyväksyttyjä strategisia päämääriä Aurinkopaneelien tehokkuuden kasvattaminen 20% vuoteen 2020 mennessä ja 35% vuoteen 2030 mennessä Aurinkosähköjärjestelmän kokonaiskustannuksien alentuu 20% 2020 mennessä ja 35% 2030 mennessä Aurinkopaneelien elinikä nousee 30 vuoteen 2020 mennessä ja 35 vuoteen 2025 mennessä Kehitetään rakennuselementtejä nolla- ja plusenergiataloja varten, joihin on valmiiksi integroitu aurinkopaneeleita, niin että niiden kustannukset laskevat 50% vuoteen 2o20 ja 75% vuoteen 2030 mennessä. Lähde: SET-Plan [11]

28 Keskittävä aurinkovoima SET-suunnitelmassa on hahmoteltu, että Etelä-Euroopassa voitaisiin tuottaa sähköä keskittävällä aurinkovoimalla hintaan 100 /Mwh, vuonna 2050, kun Auringon säteilyteho on luokkaa 2050 kwh/m2/vuosi. Keskittävä Aurinkovoima ei siis näyttäisi Suomessa olevan kannattavaa, koska aurigon säteilyteho jää useimmilla alueilla alle 1100 kwh/m2/vuosi. Lähde: SET-Plan [11]

29 Suomen energia ja Uusiutuvan energian tukijärjestelmä ilmastostrategia Aurinkosähkö lähtenyt kasvuun viime vuosina Teoreettinen potentiaali hyvin suuri Kattopinnoilla voitaisiin tuottaa 15 TWh vuonna 2030 Aurinkosähkön erittäin laajamittainen hyödyntäminen edellyttäisi sähkön varastointia kesäajalta talvelle Sähköverovelvollisuudesta vapautetut toimivat pystyvät tuottamaan melko kannattavasti aurinkosähköä omaan käyttöön jo nyt Isoimmat yksittäiset hankkeet voivat olla luokkaa MWp, joista 2-20 MWp ovat yleisimpiä Aurinkosähköhankkeet luvitukseltaan kevyempiä ja nopeampia (tarvitaan vain rakennus- tai toimenpidelupa) kuin tuulivoima tai biomassahankkeet Ei erityistä asemaa aurinkoenergialla Vain muutama maininta lähinnä katolle asennetuista aurinkosähköjärjes telmistä Lähteet: [12] ja [13]

30 Saksan tilanne Miksi isoja aurinkovoimalaitoksia, kuten Eggebek ( ja Meuro ( Koska IEA:n raportin mukaan teollisuuskokoluokan aurinkovoimalaitokset ovat % halvempia kuin kattovoimalat. LCOE ero noin 24 /MWh Koska Saksan energiatukijärjestelmän mukaan isojenkaan tuulipuistojen ei tarvinnut maksaa sähköveroa Nykyään tukijärjestelmä muuttunut, ja isojen maaperustaisten aurinkopuistojen toteuttaminen vähentynee Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi 30

31 Aurinkovoiman vastustus? Tuulivoiman ongelmaksi on noussut maailmanlaajuiset vastustusliikkeet. Vastustamisen syitä ei tarkasti tiedetä, mutta melua, maisemavaikutuksia ja energian hintaa käytetään usein argumentteina. Voiko aurinkoenergia kohdata samanlaista vastustusta? Ainakin Floridassa on jo ollut tapaus, jossa kansalaisjärjestöksi naamioitunut organisaatio yritti torpata uutta lakia joka olisi helpottanut yksityisten aurinkovoiman käyttöä Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi

32 Suomalaiset yritykset aurinkoliiketoimmin arvoketjussa Aurinkovoiman arvoketju: Komponenttien valmistus Järjestelmien asennus Käyttö ja huoltopalvelut, kuuluvia yrityksiä ovat: Valmistus: Okmetic, Beneq, Savosolar, Valoe, Naps Solar systems, Abb, Vacon, Switch, Luvata, Suntrica, Ecosimply, Asennus ja huolto: Finnwind, Helen, Areva Solar, Valoe, Solartukku, Solarvoima, Playgreen Finland, Sundial, Naps Solar systems, Savo-Solar, Salololar, Solareon Sähkön tuotanto ja myynti: Helen, Turku energia, Lammaisten energia, Keravan energia, ENE Solar Systems Konsultointi: Aurinkoa Oy, Erikkson Arkkitehdit Oy, FCG Suunnittelu ja tekniikka, Granlund Oy Tuotekehitys: Valoe Oy, NAPS Solar Systems Oy, Finnwind Oy, Luvata Tutkimus: Valoe Oy, VTT, Aalto - yliopisto, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Tampereen teknillinen yliopisto, Vaasan yliopisto, Metropolia ammattikorkeakoulu, Jyväskylän yliopisto Lähde: Valtioneuvoston kanslia [14]

33 Lähteet [1] Power Generation Summary Charts Accessed March [2] UUSIUTUVAN ENERGIAN TUKIJÄRJESTELMÄT - 875Tukivaihtoehdot_raportti_final.pdf Accessed March [3] Aurinkoenergiainvestointien Kannattavuuden Haasteet FinSolar. January [4] Kannattavuuslaskurit FinSolar. September 6. [5] JRC s Directorate C: Energy, Transport and Climate - PVGIS - European Commission Accessed March [6] Sun Energia - Kotisi Aurinkoenergialaskuri Accessed March [7] Fingrid - Sähkön Kulutus Ja Tuotanto Accessed March [8] Open Data Manual - Finnish Meteorological Institute Accessed March [9] Elspot Day Ahead Market Data Accessed March 15.

34 [10] Technology Roadmap Solar Photovoltaic Energy Edition - TechnologyRoadmapSolarPhotovoltaicEnergy_2014edition.pdf Accessed March rphotovoltaicenergy_2014edition.pdf. [11] EUROPA - SETIS Strategic Energy Technologies Information System - European Commission Accessed March [12] Energia- Ja Ilmastostrategia Työ- Ja Elinkeinoministeriö. Accessed March [13] kehittämistyöryhmä, Uusiutuvan energian tukijärjestelmien Uusiutuvan energian tukijärjestelmien kehittämistyöryhmän loppuraportti. Työ- ja elinkeinoministeriö. [14] EU:n 2030 Ilmasto- Ja Energiapolitiikan Linjausten Toteutusvaihtoehdot Ja Suomen Omien Energia- Ja Ilmastotavoitteiden Toteutuminen - Selvitys- Ja Tutkimustoiminta Accessed March [15] The Power to Change: Solar and Wind Cost Reduction Potential to IRENA_Power_to_Change_2016.pdf Accessed March pdf.

35 3/16/17 Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi 35