Kokonaisvaltainen aurinkoenergiaalan

Transkriptio

1 Kokonaisvaltainen aurinkoenergiaalan TKI- ja koulutustoimintaympäristön kehittäminen Suvi Karirinne, yliopettaja (TkT), TKI-tiimin vetäjä (RETEE-tiimi) MaFyKe-opettajapäivät, Pori

2 SAMK:n aurinkoenergiaalan TKI ja koulutustoimintaympäristö Koulutus SAMK Solar n.1,6 milj 11/ /2014 Aurinkoenergia markkina- ja teknologiatiedon -siirto TKI-toiminta

3 TKI-toiminta Kaikki lähti Sata-PV hankkeesta Aurinkosähköä Satakunnasta

4 TKI-toiminta SataPV-projektin tulokset Selvittettiin mahdollisuus perustaa Satakuntaan vuosittain yhteisteholtaan MWp:n tuottava aurinkopaneelitehdas. Ei osoittautunut kannattavaksi Tarjottiin yhteistyömahdollisuutta uusille yrityksille. Aktivoitiin uutta osaamista edellyttävän teollisuuden muodostumista uusiutuvan energian alalle.

5 TKItoiminta Sitten tuli SolarForum SolarForum hanke, 11/09 06/12 ( ) Keskittyy aurinkoenergia alalla toimivien yritysten liiketoimintamahdollisuuksien ja edellytysten kasvattamiseen ja yleisen aurinkoenergiatietoisuuden lisäämiseen SataPV-projektin tulosten jatkojalostuksen mahdollistamiseksi toteutettiin SolarForum-hanke Koostuu kuudesta toimenpiteestä, jotka muodostavat kokonaisvaltaisesti aurinkoenergia-alaa kehittävän hankkeen Aktivoi uutta osaamista edellyttävän teollisuuden muodostumista uusiutuvan energian alalle ja täydentää, tehostaa ja parantaa nykyistä aurinkoenergiateknologioihin liittyvää arvoketjua. Toimenpide 1: uimahalli Uimahallin etäseurantajärjestelmän suunnittelu ja toteutus sekä etäseurannan suorittaminen (viisi vuotta) Toimenpide 2: koulutus Yleissivistävän aurinkoenergiakoulutuksen suunnittelu ja toteuttaminen Toimenpide 3: verkostoituminen Verkostoituminen alan kotimaisten ja kansainvälisten toimijoiden kanssa, aurinkoenergiaseminaarien järjestäminen Toimenpide 4: TKI hankkeet Avustaminen projektin aikana esiin nousevissa TKI toimissa ja mahdollisten TKI aihioiden hankkeistamisessa. Toimenpide 5: asiantuntijaostot TKI toimissa mahdollisesti tarvittava asiantuntijapalveluiden osto Toimenpide 6: aurinkoenergiatuote Pyritään selvittämään ne yritykset, joilla on mahdollisuus ja edellytykset suomalaisen aurinkoenergiatuotteen kehittämiseksi.

6 Miten SolarForum toimii? SmartSolar ( Tekes) SolarForum-projektin edetessä erityisesti toimenpiteissä 1, 3, 4 ja 6 esiin nousseiden kehittyviin aurinkoenergiatuotetrendeihin liittyvä kokonaisvaltainen TKI-hanke -SmartSolar TKI demoympäristö - SmartSolar ohjaus- ja mittausympäristön tutkimus SolarForum hanke, 11/09 06/12 ( ) Keskittyy aurinkoenergia alalla toimivien yritysten liiketoimintamahdollisuuksien ja edellytysten kasvattamiseen ja yleisen aurinkoenergiatietoisuuden lisäämiseen Toimenpide 1: uimahalli Uimahallin etäseurantajärjestelmän suunnittelu ja toteutus sekä etäseurannan suorittaminen (viisi vuotta) Toimenpide 2: koulutus Yleissivistävän aurinkoenergiakoulutuksen suunnittelu ja toteuttaminen Toimenpide 3: verkostoituminen Verkostoituminen alan kotimaisten ja kansainvälisten toimijoiden kanssa, aurinkoenergiaseminaarien järjestäminen Toimenpide 4: TKI hankkeet Avustaminen projektin aikana esiin nousevissa TKI toimissa ja mahdollisten TKI aihioiden hankkeistamisessa. Toimenpide 5: asiantuntijaostot TKI toimissa mahdollisesti tarvittava asiantuntijapalveluiden osto Toimenpide 6: aurinkoenergiatuote Pyritään selvittämään ne yritykset, joilla on mahdollisuus ja edellytykset suomalaisen aurinkoenergiatuotteen kehittämiseksi. TKI-ohjelmalla Energiaa, Älykkyyttä, Kilpailukykyä ja Yhteistyötä (ESR, Satakunnan ELY-keskus, ) SolarForum-projektin edetessä erityisesti toimenpiteissä 2, 3 ja 4 esiin nousseisiin tarpeisiin fokusoidummista aurinkoenergiakoulutuspaketeista ja ympäristöistä, sekä aurinkoenergiateknologiatiedon siirrosta toteutettava hanke - fokusoitujen aurinkoenergiakoulutuspakettien ja ympäristön suunnittelu - aurinkoenergiateknologia- ja-markkinatiedonsiirron konseptin toteuttaminen

7 SolarForum tulevaisuus ja kenen kanssa se tehdään? Hankkeesta klusteriksi, jonka toiminnalla rahoitus klusteripalveluiden kehittäminen Tulevaisuus tehdään edelleen yhteistyössä alueen muiden toimijoiden kanssa: - Prizztech:in koordinoima EnergiaOSKE - Porin kaupunki - alueen rahoittajat (ELY-keskus, Tekes, Satakuntaliitto, Posek) - yritykset - tutkimuslaitokset SolarForum toivottaa tervetulleiksi aurinkoenergia-alalla jo toimivat tai alalle toimintaa suunnittelevat uudet yritykset. SolarForum-klusteri Keskittyy aurinkoenergian infra- ja rakennusintegraation sekä ko. teknologioiden TKItoiminnan edistämiseen. SolarForum-palvelut: Kansainvälisissä etujärjestöissä mukana oleminen ja toimiminen: EPIA, ESTIF, verkostoituminen TKI-projektit : kiinteistöautomaatiojärjestelmäkehitys latausteknologiat kausivarastointiteknologiat Koulutukset PV, ST markkina- ja teknologiakehityksen seuraaminen ja viestintä klusterin jäsenille

8 TKItoiminta SolarForum toimii, uudet TKI-projektit: SmartSolar aurinkoenergian älykäs integrointi rakennettuun ympäristöön ja energiainfrastruktuuriin Aurinkoenergia- ja / tai hybridiuusiutuvan energiajärjestelmän seuranta- ja ohjausjärjestelmä osana kiinteistöautomaatiojärjestelmää - Automaatioteknologia - Elektroniikkateknologia -Tietojenkäsittely ja ohjelmistoteknologia -0-energiarakentaminen Työpaketti 1 (TP1) Rakennusautomaatiojärjestelmätutkimus Työpaketti 2 (TP2) Aurinkoenergian kausivarastointitutkimus SmartSolar /2014 Aurinkosähkö: - Akku- ja latausteknologia Työpaketti 3 (TP3) Aurinko- / UEenergian integrointi rakennettuun ympäristöön SmartGrid tutkimus -Sähkö- ja säätötekniikka -automaatiotekniikka -IT - Elektroniikka - käytännöt ja mallit - liiketoimintamallit ja - verkostot -verkostoituminen

9 SmartSolar-hanke: Aurinkolabra Valmiina

10 USER Käyttäjä ja päätelaitteet - realtime data - historic data - data analysis - system control - full scale-system optimization - graphs - full configurability - interfaces on demand Internetistä saatava data INTERNET - weather forecasts - lots of other fun stuff Sähköverkosta saatavan datan lukeminen - price of electricity Laitteistot, laitteet, anturit jne GRID - measurements - communication with devices - control of devices ENVIRONMENT

11 Käytännön toteutus: mitään ei tarvitse muuttaa, tuote voidaan ottaa lisäksi, kaiken muun päälle SOLAR PV (HOME) AUTOMATION HVAC APPLIANCES GEOTHERMAL WIND ENERGY SOLAR THERMAL GRID

12 SOLAR PV (HOME) AUTOMATION HVAC APPLIANCES DEWIL GEOTHERMAL GRID WIND ENERGY SOLAR THERMAL

13 Yhtälöön voidaan helposti lisätä myös internetin tarjoama data mukaan SOLAR PV (HOME) AUTOMATION HVAC APPLIANCES DEWIL GEOTHERMAL INTERNET GRID WIND ENERGY SOLAR THERMAL

14 Myös teollisuuden toimintaa on mahdollista tehostaa ilman suuria investointeja. Voimme liittää NIMI TÄHÄN toimimaan nykyisten järjestelmien rinnalla/päällä, tarjoten yhteneväistä dataa seurantaan, optimointiin, kulujen vähentämiseen ja tuotannon tehostamiseen. Tarvittaessa räätälöidyillä rajapinnoilla. PRODUCTION SECURITY PERSONNEL PRODUCT DOCUMENTATION MACHINERY MAINTENANCE ENERGY PRODUCTION QUALITY CONTROL LOGISTICS ENERGY CONSUMPTION INDUSTRIAL AUTOMATION HVAC

15 Pystymme keräämään yhtenevää dataa jokaiselta osa-alueelta. Tämä mahdollistaa myös tehokkaan tarkkailun ja vertailun ja tarjoaa loputtomasti mahdollisuuksia jatkokehitykseen sekä jalostukseen PRODUCTION SECURITY PERSONNEL PRODUCT DOCUMENTATION MACHINERY MAINTENANCE DEWIL ENERGY PRODUCTION QUALITY CONTROL LOGISTICS ENERGY CONSUMPTION INDUSTRIAL AUTOMATION HVAC

16 VS DEWIL VS TODELLISUUS

17 Aurinkoenergiahankkeissa mukana olevat yritykset:

18 Aurinkoenergia markkina- ja teknologiatiedonsiirto SolarForum toimii portaali aurinkoenergian markkina- ja teknologiatiedonsiirtoon

19 Aurinkoenergia markkina- ja teknologiatiedonsiirto PV-modulien ja järjestelmien hinnat laskevat Global weighted average system price (c-si) ( /W ) GWA wholesale module price GWA balance of system price 1,36 1,33 2,03 1,62 1,53 1,42 1,33 1,14 0,89 0,86 0,58 0,63 0,63 0,56 Source: Photon Consulting, Solar Annual

20 Aurinkoenergia markkina- ja teknologiatiedonsiirto 120% 100% Arvo luuraa suomalaisesta näkökulmasta oikeassa kohdassa verkkoa Operating profit distribution across the solar supply chain (% ) 100% 80% 60% 40% 20% 0% 6% 3% 11% 7% 20% 6% 28% 13% 6% Source: Photon Consulting Solar Annual 2012

21 Aurinkoenergia markkina- ja teknologiatiedonsiirto - Tavanomaisen öljyn kohdalla maailman öljyhuippu (oil peak) ajoittuu todennäköisesti välille (IEA 2010) - Hiilikin voi uusien laskelmien mukaan loppua paljon aiemmin ennustettua nopeammin, 90% maailman tiedossa olevista ja ennustetuista hiilivarannoista saattaa olla käytetty vuoteen 2070 mennessä Year of 90% exhaustion for world coal (t 90 ) year source: Rutledge, D., Estimating long-term world coal production with logit and probit transforms, Int. J. of Coal Geol., vol 85, (2011), 31

22 Koulutus Kokonaisuutta täydennettiin koulutusohjelmalla Environmental Engineeringkoulutusohjelma, Insinööri (AMK) 240 op, 4-5 vuotta Opiskelijoilla mahdollisuus fokusoida opintonsa joko Environmental Technologies tai Advanced Energy Techologies puolelle Aurinkoenergialaboratorio: ~4kW:n PV-järjestelmä ja trackkeri TKI-ja opetuskäytössä Hybridiaurinkolämpöjärjestelmät Uimahallin aurinkosähkö-ja lämpöjärjestelmien tuottoseuranta SmartSolar-demoympäristö

23

24 Koulutus Tutkimus ja opetuskäyttöön rakennettu järjestelmä. 18 kpl EvergreenSolar aurinkopaneeleja (á 210 W p ) Kolme riviä eri asennuskulmissa (30, 45 ja 60 ) Joka rivillä oma invertteri, kokonaisteho 3,78 kw p Järjestelmä kytketty kiinteistön sähköverkkoon.

25 PV-järjestelmä 230 V 12 V Teho: 3,78 kw p (18 x 210 W p ) Paneelit: EvergreenSolar ES-A-210-fa3 Invertterit: SMA Sunny Boy 1200 Dataloggeri: SMA WebBox 30 K 230 V 12 V 45 Internet 230 V 12 V 60 Ethernet RS485

26 Invertterit on kytketty dataloggeriin huhtikuussa 2011 Lähes reaaliaikaisia graafeja saatavilla Sunny Portalista

27 600 PV järjestelmän (SAMK) vuosituotot

28 Aurinkoseuraaja eli tracker Vertailupaneeli 45 asteen kulmassa. Tarkoitus tutkia trackerin tuomaa hyötyä ja maksimi tuottoa. Kahteen suuntaan kääntyvä teline. Tehokas Sanyo HIT-HDE4 240W yhdistelmäpaneeli, jossa käytetään yksikide ja ohutkalvotekniikkaa. Trackerin toimittanut Satmatic Oy

29 Tracker Paneelit: Invertterit: Dataloggeri: Sanyo HIT-HDE4 240W Enecsys Micro inverter Enecsys Gateway 12 V K 230 V 12 V 45 Internet Ethernet

30 Tuottolukuja Järjestelmä käynnistettiin Tuotto tähän mennessä ~3400 kwh Paras päivän tuotto ~26,5 kwh Vuosituotto ~3300 kwh vuodessa (kerrostalohuoneiston vuosikulutus on kwh) Invertteri: SMA Sunny Boy 1200

31 TKItoiminta Koulutus Porin uimahallin aurinkojärjestelmät Julkisivussa 80 m² Aurubis Finland Oy:n (ent. Luvata Pori Oy) kehittämää Nordic Solar seinäkeräintä. Keräinten putkisto on ulospäin näkymätön joten se näyttää samalta kuin muutkin seinät. Kuvat: Petri Konttinen

32 Aurinkojärjestelmät 200 m² aurinkolämpökeräimiä. Tuotto: n kwh/vuosi 360 m² Naps:in toimittamia Pallas 210M PBW monikidepaneeleja (~50kWp) Tuotto: n kwh/vuosi Kattokeräimet 200 m 2 Aurinkojärjestelmä kattaa lämmitystarpeesta 5% ja sähköntarpeesta 3% Sähköpaneelit 360 m 2

33 Aurinkosähköjärjestelmä Aurinkopaneelit DC boksi Invertteri Etäseurantajärjestelmä AC boksi 230/400 VAC 50 Hz, 3~ Etualalla sähköpaneelit ja taustalla aurinkolämpökeräimiä. Kuva: Petri Lähde

34 Uimahallin aurinkolämpöjärjestelmä Kuva: Petri Konttinen

35

36 Seuranta Uimahallilla Lämpöjärjestelmien tiedot kerätään kiinteistöautomaatiojärjestelmästä tietokantaan. Tietokannasta saadaan tehtyä esim. graafeja esitettäväksi info-tvjärjestelmässä. Sähköpaneelien tiedot saadaan Sunny WebBoxilta. Tietoja voidaan käyttää opetuksessa. Lämpöpuolen pumppuyksikkö rakenteilla

37 Uimahallin käyttäjille on näkyvissä aurinkojärjestelmien tuotto. Julisteissa esitellään hallin rakennusvaiheita ja käytettyä aurinkotekniikkaa. Aurinkosähköjärjestelmän vaatima tekniikka on kasattu yhdelle seinustalle IV-konehuoneeseen. DC Boxit Sunny WebBox SMA Tripower Invertterit

38 Koulutus

39 Lämpöpumppu Koulutus

40 Koulutus

41 Kiitos! Suvi Karirinne, TKI-tiimivetäjä, SAMK