Kestävän energian uudet tuulet ja aurinkoisimmat hetket Vaasan Yliopisto 29. lokakuuta 2018 VEBIC
Globaali ilmastonmuutos => Energiamurros
Mitä ilmastonmuutoksen pysäyttäminen vaatii? Nettopäästöjen vähentäminen nollaan aikaisemmin, johtaa varmemmin alle 1.5 asteen lämpenemiseen. Kuva IPCC
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
Energiamurros Turve Öljy Maakaasu 4.9 22.3 6.8 Osuus % energian Ydinenergia 17.5 3.9 8.7 Muut Hiili 4.9 4.9 1.0 25.2 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.
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...
Tuulivoima TEM 19.12.2013 Tuulivoimarakentamisen kannalta keskeisin kysymys on tuulivoimaloiden melua koskevat suunnitteluohjearvot ja niiden soveltaminen.
Melun mittaaminen Tuulivoiman mittauskampanja 2016-2917 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
Voivatko infraäänet sairastuttaa? BP period / s 1.794 1.792 1.790 1.788 1.786 1.784 1.782 0 50 100 150 200 250 300 40 35 30 25 20 15 10 Amplitude / mpa Waveform analysis ( 0-10 Hz), (100-600 Hz) and (600-1000) 5 05 0 2 4 6 8 10 51.0 41.5 50.5 600-1000 41.0 50.0 40.5 40.0 49.5 39.5 49.0 39.0 48.5 0 2 4 6 8 38.5 10 Amplitude / Pa Tuskin. Niiden amplitudi on melko mitätön. Hölkkääjä altistuu suuremmalle paineenvaihtelulle.
Suhteessa oven avaamisesta tulevaan pulssiin Tuulivoimalan tuottama paineaalto (100 mpa) verrattuna ulko-oven avaamiseen ja sulkemiseen liittyvä paineenvaihtelu omakotitalon sisällä (8 Pa). Paineenvaihtelu / Pa 8 6 4 2 0 2 4 Oven avaaminen Tuuliturbiini 6 0 2 4 6 8 10 Aika /s
Voiko tuulivoiman melu vaikuttaa autossa matkustaviin? Ei voi. Autossa melu yli 25 db voimakkaampaa. 80 60 S1 S2 S3 Aanenpainetaso / dba 40 20 0 20 40 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 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)
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 A1 8 42.3 40.0 2.3 38.4 Kirkkokallio A2 8 47.4 45.6 *** 1.8 44.4 $ Kirkkokallio A3 8 36.6 35.1 *** 1.5 33.6 $ Torkkola 7 37.3 34.1 *** 3.2 34.5 Torkkola 8 38.8 34.1 ** 4.8 37.0 Santavuori 5 36.2 33.6 *** 2.6 33.2 $ Santavuori 8 38.7 - - - $: 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.
Wind Center of Expertise, WindCoE
Aurinko
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.
Aurinkoenergian saatavuus
Aurinkoenergiaa katoilta Vaasan kattopinta-ala noin 2.6 km 2, 200 GWh/vuosi
Isompi aurinkopuisto
Isompi aurinkopuisto, tuotto Aurinkovoiman tuotannon ja sähkön kulutuksen yhteensopivuus Suomessa käyttäen 24h energiavarastoa
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 1-100 MWp, joista 2-20 MWp ovat yleisimpiä Aurinkosähköhankkeet luvitukseltaan kevyempiä ja nopeampia (tarvitaan vain rakennus- tai toimenpidelupa) kuin tuulivoima tai biomassahankkeet
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.