Kestävän energian uudet tuulet ja aurinkoisimmat hetket. Petri Välisuo. Vaasan Yliopisto. 29. lokakuuta 2018 VEBIC

Transkriptio

1 Kestävän energian uudet tuulet ja aurinkoisimmat hetket Vaasan Yliopisto 29. lokakuuta 2018 VEBIC

2 Globaali ilmastonmuutos => Energiamurros

3 Mitä ilmastonmuutoksen pysäyttäminen vaatii? Nettopäästöjen vähentäminen nollaan aikaisemmin, johtaa varmemmin alle 1.5 asteen lämpenemiseen. Kuva IPCC

4 Energiamurros Fundamental elements of 1.5 C-related transformation include: 1 decoupling of economic growth from energy demand and CO 2 emissions, 2 leap-frogging development to new and emerging low-carbon, zero-carbon and carbon-negative technologies, and 3 synergistically linking climate mitigation and adaptation to global scale trends (e.g., global trade and urbanization) that will enhance the prospects for effective climate action, as well as enhanced poverty reduction and greater equity IPCC, Global warming of 1.5 o C: Technical summary

5 Energiamurros Turve Öljy Maakaasu Osuus % energian Ydinenergia Muut Hiili Tuontisähkö Vesivoima Tuulivoima Puu Suomessa 44% energiasta tuotettiin fossiilisilla vuonna 2015 Maailmanlaajuisesti yli 80% Suomessa korvattavaa 145 TWh fossiilisia. Suomen oman energiantuotannon muutokset eivät ole merkittäviä -> Pitää tähdätä teknologiaan ja esimerkkiin, joka muuttaa maailmaa.

6 Energiantuotantomuodot parhausjärjestyksessä Elinikäiset lämmittämisvaikutukset, yksikkönä ekvivalenttia hiilidioksidigrammaa / kwh. Tekniikka g/kwh Maatuulivoima 11 Ydinvoima 12 Merituulivoima 12 Vesivoima 24 Keskittävä aurinkovoima 27 Geolämpö 38 Aurinkovoima, katoilla 41 Aurinkovoima, teollisuuskoko 48 Biomassa yksin 230 Maakaasu 490 Biomassa hiilen kanssa 740 Hiili 820 Lähteet: IPCCTechnology-specific Cost and Performance Parameters, myös Wikipedia Life-cycle greenhouse-gas...

7 Tuulivoima TEM Tuulivoimarakentamisen kannalta keskeisin kysymys on tuulivoimaloiden melua koskevat suunnitteluohjearvot ja niiden soveltaminen.

8 Melun mittaaminen Tuulivoiman mittauskampanja Melua mitattiin Kirkkokallion, Torkkolan ja Santavuoren alueella. Tarkoituksena oli selvittää melun luonnetta, häiritsevyyttä, ja eroja tuulivoima-alueiden välillä. Myös infraäänet mitattiin 0.5 tai 1 Hz taajuudesta lähtien

9 Voivatko infraäänet sairastuttaa? BP period / s Amplitude / mpa Waveform analysis ( 0-10 Hz), ( Hz) and ( ) Amplitude / Pa Tuskin. Niiden amplitudi on melko mitätön. Hölkkääjä altistuu suuremmalle paineenvaihtelulle.

10 Suhteessa oven avaamisesta tulevaan pulssiin Tuulivoimalan tuottama paineaalto (100 mpa) verrattuna ulko-oven avaamiseen ja sulkemiseen liittyvä paineenvaihtelu omakotitalon sisällä (8 Pa). Paineenvaihtelu / Pa Oven avaaminen Tuuliturbiini Aika /s

11 Voiko tuulivoiman melu vaikuttaa autossa matkustaviin? Ei voi. Autossa melu yli 25 db voimakkaampaa S1 S2 S3 Aanenpainetaso / dba Taajuus / Hz S1 (sininen): Tuulivoima-alue, turbiinit eivät pyöri. (36 dba) S2 (vihreä): Tuulivoimalat tuottavat sähköä normaalisti. (42 dba) S3 (punainen): Melu sisällä autossa, ajonopeus 80 km/h. (70 dba)

12 Tuulivoima-alueiden vertailu melumallinnukseen Taustamelukorjatut äänenpainetasot, tuulen nopeudella 8 m/s, silloin kun se oli mahdollista laskea, Santavuoren ja Torkkolan osalta myös pienemmillä tuulennopeuksilla, joilta oli enemmän dataa. Mittauspaikka Tuulen nopeus u / (m/s) L pa / dba (tuulivoimalat käytössä) L pa / dba (tuulivoimalat ei käytössä) Erotus / dba L pa / dba (taustamelukorjattu) Kirkkokallio A Kirkkokallio A *** $ Kirkkokallio A *** $ Torkkola *** Torkkola ** Santavuori *** $ Santavuori $: Erotus alle 3 dba -> taustamelukorjaus tehdään vähentämällä 3 dba Erotuksen merkitsevyys (riippumaton t-testi) : *** p<0.01, ** p<0.05, * p<0.1 Mallinnus ei näyttäisi ainakaan aliarvioivan melutasoja. Tuulivoima-alueilla ei ollut kovin merkittävää eroa keskenään.

13 Wind Center of Expertise, WindCoE

14 Aurinko

15 Selvitys aurinkoenergian saatavuudesta Teimme selvityksen aurinkoenergian kaavoitustarpeista Sen mukaan Pohjanmaa on Suomen parasta aluetta aurinkovoiman tuottamiseksi, aurinkoenergian saataavuus on 1200 kwh/m 2 Mutta siltikin Euroopan heikoimpia alueita Paneelien suuntaamisella voidaan vaikuttaa energian saantiin, mutta myös sen tasaisuuteen. Talojen katot ovat tällä hetkellä kannattava tapa tuottaa energiaa omaan käyttöön verokäytäntöjen takia, mutta laajamittainen energiantuotanto edellyttäisi myös maapohjalle rakennettavia aurinkovoima-alueita. Globaalisti Aurinkovoiman hinta on laskenut nopeiten, ja sillä on suurimmat mahdollisuudet mullistaa energiantuotanto aurinkoisilla alueilla.

16 Aurinkoenergian saatavuus

17 Aurinkoenergiaa katoilta Vaasan kattopinta-ala noin 2.6 km 2, 200 GWh/vuosi

18 Isompi aurinkopuisto

19 Isompi aurinkopuisto, tuotto Aurinkovoiman tuotannon ja sähkön kulutuksen yhteensopivuus Suomessa käyttäen 24h energiavarastoa

20 Strategiat Suomen energia ja ilmastostrategia Ei erityistä asemaa aurinkoenergialla?? Vain muutama maininta lähinnä katolle asennetuista aurinkosähköjärjestelmistä. Uusiutuvan energian tukijärjestelmä 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

21 Yhteenveto Ilmastonmuutosta ei voi ratkaista Suomessa, mutta Suomalaisella teknologialla voi olla merkittävä rooli. Yliopiston tehtävänä on tutkia ilmastonmuutosta ja siihen vaikuttamista ja levittää oikeaa tietoa päättäjille ja kansalaisille, jotta ilmastonmuutoksen torjumiseen voidaan allokoida resursseja oikeisiin kohteisiin. Ilmastonmuutos on monimutkainen ilmiö, ja siihen tarvitaan monitieteellisiä resursseja.