Aurinkosähkötuotannon mahdollisuudet ja kehityspotentiaali Suomessa
Energian primäärilähteet 2012 & 2007 - käytämmekö kestäviä energialähteitä? 2007 2012 Yhteensä Öljy (tuonti fossiili) 24 24% 92 TWh Hiili (tuonti fossiili) 13 10 % 37 TWh Maakaasu (tuonti fossiili) 10 8 % 32 TWh Ydinvoima (tuonti uraani) 17 18 % 67 TWh Sähkön nettotuonti (tuonti) 3 5 % 17 TWh Tuontienergian osuus yhteensä: ~50 60 % Vesi ja tuulivoima 3 4 % vesi 17 TWh Turve 7 5 % 18 TWh Puu 20 23 % 89 TWh Muut 2 3 % 11 TWh Yhteensä: 363 TWh
Perinteinen energiantuotanto ja -kulutus Huomattava osa primäärienergiasta menee harakoille (ja kuluttaja joutuu maksamaan tästäkin!)
Vuosittainen säteily vaakatasolle Vuotuinen auringonsäteily 2000 1800 kwh/m2 (vaakatasopinnalle) 1855 1689 1600 1400 1345 kwh/m 2a 1200 1000 800 1070 1032 1023 993 938 938 807 600 400 200 0 Lähde: Aurinko-opas; aurinkoenergiaa rakennuksiin. ATY. 2001
Asennettua aurinkosähköä - suhteessa asukaslukuun Euroopassa
Auringonsätely / kk / paikkakunta kwh/månad Solstrålningen i Finland 200 150 100 50 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec 50 % Touko - heinä 70 % Huhti - elo 90 % Maal- syys Helsingfors Jokioinen Jyväskylä Sodankylä Utsjoki-Kevo Kokonaissäteily noin 1000 kwh/m2 / v Etelä-Suomessa
Aurinkoenergian käyttökohteita Aurinkoenergia Sonnenenergie Aktiivinen Aktive Systeme järjestelmä Passiivinen Passiv järjestelmä e Systeme Thermische Nutzung Aurinkolämpö Aurinkosähkö Elektrische Nutzung Pienimuotoista Photov oltaik sähköntuotantoa Hochtemperatur Korkeita Lämpötiloja Matalia Niedertemperatur lämpötiloja Käyttöveden lämmitys: 25 60 astetta Schwimmbadwassererwärmung Kohdistuva Konzentrierende aurinkosäteilyjärjestelmä Systeme Talon Warmwasserbereitung lämmitys: 30 60 astetta Uima-altaan Heizung vesi: 25 30 astetta
Aurinkokeräimet tuottavat lämpöä Aurinkolämpöeräinten hyötysuhde voi olla luokkaa 25 % 50% Kun aurinko paistaa n. 1000 kwh/m2/vuodessa niin voivat keräimet tuottaa: 5 m2 = ~ 1 250 2 500 kwh/v 10 m2 = ~ 2 500 5 000 kwh/v 20 m2 = ~ 5 000 10 000 kwh/v 50 m2 = ~ 12 500 25 000 kwh/v 100 m2 = ~ 25 000 50 000 kwh/v 200 m2 = ~ 50 000 100 000 kwh/v 1 miljoonaa OKT x 10 m2 / katto = voisi tuottaa lämpöä 2.5 5 TWh / v
Aurinkopaneelit tuottavat sähköä Aurinkopaneelin hyötysuhde n. 13 15 % = 130 150 kwh/m2/v 1 kw p järjestelmä (~6 m2) tuottaa vuodessa n ~ 700-900 kwh 2 kw p järjestelmä (~12 m2) tuottaa vuodessa n ~ 1400-1800 kwh 3 kw p järjestelmä (~20 m2) tuottaa vuodessa n ~ 2100-2700 kwh 6 kw p järjestelmä (~40 m2) tuottaa vuodessa n ~ 4200-5400 kwh Sähkö = pitää heti joko kuluttaa tai varastoida tai syöttää verkkoon Voidaan varastoida akkuihin ( ~ yleensä mökkijärjestelmä) Voidaan syöttää verkkoon ( ~ yleensä suurempi järj.) Voidaan varastoida & syöttää verkkoon ( Tesla-akkuja ) Joissakin EU-maissa säädettyjä syöttötariffeja
Mökkijärjestelmä (12 V) ei verkkoon kytketty Tehontarve: esim ~ 50-200 W Riittää esim.: valaistukseen, TV, jääkaappi, kännykkä Mökkipaketin hinta: n. 900-5000 + asennus
OKT-järjestelmä (230 V) verkkoon-kytketty DC kytkin Invertteri muunnin Aurinkopaneeli Energiamittari AC kytkin Sähkön kulutus kohteessa Syöttö verkkoon Pakettien hinnat: 1 kw: ~2000 + asennus Sähkömittari 2 kw: ~3500-4000 + asennus 3 kw: ~5000-6000 + asennus Sähkökaappi
OKT-järjestelmä (230 V) verkkoon-kytketty Paneelin teho: 250-280 Wp (Wp = nimellin huipputeho) Paneelin mitat: n. 1m x 1.6 1.8 m Järjestelmäkokoja OK-taloihin: 4 paneelia = Teho: ~1 kwp Pinta-ala: n. 7 m2 12 paneelia = Teho: ~3 kwp Pinta-ala: n. 20 m2 18 paneelia = Teho: ~4.5 kwp Pinta-ala n. 30 m2 24 paneelia = Teho: ~6 kwp Pinta-ala: n. 40 m2
Paneelien kytkeminen sarjaan suurempia määriä
Kokonaissäteily aurinkoisena päivänä (W/m2) (Saksassa)
Tuottokäyrä W/kWp paneelille aurinkoisena päivänä (Saksassa)
Tuottokäyrä W/kWp paneelille pilvisenä päivänä (Saksassa)
Kallistuskulma Auringon säteily erisuuntaisille pinnoille Västeråsissa Itään Etelään Länteen
Paneelien kytkeminen erisuuntaisille lappeille Itään Etelään
Auringon säteily erisuuntaisille pinnoille vuorokauden aikana Kokonais- Tuotanto (itä + länsi) Itään Länteen
Mitoitus.. Mitä isompi pinta-ala - sitä.. Optimoitu järjestelmä: -> Tuotetaan mahdollisimman paljon energiaa kwh (teho * aika) -> Hyödynnetään aurinkoa maaliskuusta - syyskuuhun -> 100 % tarpeesta toukokuusta - syyskuuhun -> Paneelien optimaalinen suuntaaaminen ja kallistus -> mahdollisiman suuri oma kulutus Ylimitoitettu järjestelmä -> lisätehot antavat enennäm energiaa puolipilvisellä säällä -> pitempi aurinkokausi = enemmän energiaa talvella ja syksyllä -> kaikkea energiaa ei voida hyödyntää itse -> ylijäämä energia syötettävä verkkoon Alimitoitettu järjestelmä -> järjestelmä ei tuota kaikkea tarvittavaa energiaa -> kaikki energia otetaan talteen (voidaan käyttää itse) -> lisäsähköä tarvitaan -> laajennettavissa myöhemmin
Aurinkolämmön voi yhdistää..: Aurinkolämmön voi yhdistää kaikkien tavanomaisten lämmitysmuotojen kanssa: Aurinko + sähkö Aurinko + öljy Aurinko + puu / hake Aurinko + lämpöpumppu Aurinko + kaukolämpö Aurinkoenergia Säästää energiaa noin 7-9 kuukauden aikana (maalis-syys) Muun energian voi sulkea pois melkein kokonaan Aurinkoenergia 4-5 kk Helposti noin 20 30 % vuotuisesta lämmitys-energiasta
Aurinkolämpö esim puu ja hakelämmityksen rinnalla
Maatila: Aurinkosähkö ~ 12.5 kwp
Maatila: Aurinkosähkö ~6 kwp
Maatila: Aurinkosähkö ~5.5 kwp Paneelit itä & länsilappeilla
OKT: Aurinkosähkö ~6 kwp Paneelit kaakkoon ja lounaaseen
OKT - laajennus: Aurinkosähkö ~3.5 kwp + 3 kwp + uusi invertteri
Maatila: Aurinkolämpö + puu 4 x tyhjiöputkikeräintä + 3000 l varaaja (tuottaa ~1900 tuntia /vuodessa = keskimäärin ~ 5 tuntia/vrk)