AURINKOENERGIAN MAHDOLLISUUDET SATAKUNNASSA 20.11.2014 Ilmastotalkoot Porin seudulla VI TkT Petri Konttinen, Jodat Ympäristöenergia Oy www.y-energia.com
Pientalon kokonaisenergian kulutus Energiakulutus talo 2000 kwh sähkö kwh lämmin käyttövesi kwh lämmitys Energiakulutus passiivitalo kwh sähkö kwh lämmin käyttövesi kwh lämmitys 9000; 49 % 5200; 29 % 4000; 22 % 3000; 24 % 4000; 33 % 5200; 43 %
Aurinkolämpöjärjestelmä tuotanto keräinanturi ilmanpoisto aurinkokeräimet
Aurinkolämpöjärjestelmä varastointi, jälkilämmitys ja kulutus käyttövesivaraaja kattila sähkövastus
Aurinkolämpöjärjestelmä Ohjaus, pumppaus ja turvallisuus
Yksinkertainen takaisinmaksulaskelma 4 m 2 aurinkolämpöjärjestelmä OKT 4,02 m 2 * 394 kwh/m 2 *a = 1585 kwh/a Järjestelmän hinta 4000 Euro (koosta riippuen 800-1200 /m 2 ) Korvattu ostosähkö 0,15 Euro/kWh * 1585 kwh/a = 237 Euro/a Investointi / vuosisäästö = takaisinmaksuaika 4000 Euro / 237 Euro * a = 16,8 vuotta Laskelmassa ei ole otettu huomioon: - energian hinnan nousu - kotitalousvähennys ja investointituki - mahdollisen lainan korko Allekirjoittaneen 4,8 m 2 järjestelmä: 1% korko, 6% sähkön hinnan nousu, ei tukia: takaisinmaksuaika 14-17 vuotta (koko esitys: SAMK seminaari 27.3.2014)
Aurinkosähköjärjestelmä OKT aurinkopaneelit verkkoinvertteri verkkoliitin
Tutkittu energiantuotto: Saarijärven 6 kwpaurinkosähköjärjestelmä 1 kwp tuottaa noin 870 kwh/a kuvat J. Maunuksela, Jyväskylän yliopisto
Tutkittu energiantuotto: Saarijärven 6 kwp aurinkosähköjärjestelmä Saarijärven Aurinkosähköjärjestelmän tiedot: 33 kpl aurinkopaneeli SANYO HIT- 190NE1 Paneelistonpinta-ala 38 m 2 Nimellisteho: 6 kwp Asennussuunta: etelä Asennuskulma: 40 Verkkoon kytketty Vuosituotto (ilman häiriöitä): 4677 kwh (2010) 5337 kwh (2009) 0,8 0,9 kwh/wpx vuosi J. Maunuksela, Jyväskylän yliopisto
Mistä kannattaa ostaa? - Halpoja paneeleita saa ulkomailta tilaamalla, mutta entä takuut, yhteensopivuus ja muut ongelmatilanteet? - Marraskuussa paneelien nettihinnat Euroopassa alkaen 0,5 /Wp+ALV+rahti - Paneeli vain osa kustannuksista. Itse ostaisin kotimaiselta, pitkään toimineelta yritykseltä. Esimerkiksi meillä myynnissä oleva Ruukin 2 kwp aurinkosähköpaketti: 2 kwp Aurinkosähköpaketti 8 kpl Aurinkopaneelit 8 kpl Aurinkopaneelikiskot 12 kpl Aurinkopaneelin keskikiinnike 8 kpl Aurinkopaneelin reunakiinnike 4 kpl Aurinkopaneelien kiinnityskiskojen jatkokappale 4 kpl Potentiaalintasausliitinsarja 5 kpl Kattojalkasarjat 2 kpl Aurinkosähkökaapeli 1 x 4 mm 2, 20 m 1 kpl Pikaliitin Tyco PV4, uros 1 kpl Pikaliitin Tyco PV4, naaras 1 kpl Maadoituskaapelin kiskokiinnike 1 kpl Vaihtovirtapiirin pääkytkin (turvakytkin) 1 kpl Alumiinijohdin kiskojen maadoitukseen 1 kpl ABB:n invertteri, UNO-2.0-I-OUTD-S Paketin hinta on 4320 sis. ALV 24% 2,16 /Wp järjestelmäkustannus
OKT-kohde kannattavuusarviointi 2013 Kannattavuusarivionti kannattavuusarvionti esim. Fortumin aurinkopaneelijärjestelmä Referenssikohde Timo Jodat, Kolho, sähkön käyttö 5500 kwh/vuosi järjestelmän koko 1470 2205 2940 4410 Wp paneelimäärä (245 Wp) 6 9 12 18 kpl aurinkopaneelijärjestelmä 3 695 5 280 6 460 9385 Euro asennustyö 1 330 1.340 1550 1815 Euro kokonaishinta ALV 24 % 5.025 6.620 8.010 11.200 Euro asennetun järjestelmän hinta 3,4 3,0 2,7 2,5 Euro/Wp ilmoitettu paras tuotto 1258 1887 2516 3773 kwh simuloitu paras tuotto Kolhossa 1034 1606 2113 3247 kwh korvattu ostosähkö 905 1231 1449 1732 kwh/vuosi myyty / lahjoitettu ylituotanto 129 375 664 1515 kwh/vuosi aurinkosähkön omakäyttö ( kulutukset siirretty keskipäivälle) 88,5 78,3 70,6 55,8 % korvattu ostosähkö (0,1297 Euro/kWh) 117,42 159,65 187,94 224,68 Euro/vuosi myyty / lahjoitettu ylituotanto oletus Spottihinta 0,0485 Euro/kWh 6,25 18,20 32,21 73,48 Euro/vuosi lähisähkö myyntisopimus vuosihinta (2015) -48,24-48,24-48,24-48,24 Euro/vuosi Voitto / tappio sähkönmyynnistä -41,99-30,04-16,03 25,24 Euro/vuosi takaisinmaksuaika nykyisellä sähkön hinnalla (lahjoitettu ylituotanto) 43 41 43 50 vuotta takaisinmaksuaika 5 % vuosinousu (lahjoitettu ylituotanto) 22 21 21 23 vuotta takaisinmaksuaika 10 % vuosinousu (lahjoitettu ylituotanto) 16 16 16 17 vuotta vuodet 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 5 % hinnakorotus 0,13 0,14 0,14 0,15 0,16 0,17 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,26 0,27 0,28 0,30 0,31 0,33 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 10 % hinnankorotus 0,13 0,14 0,16 0,17 0,19 0,21 0,23 0,25 0,28 0,31 0,34 0,37 0,41 0,45 0,49 0,54 0,60 0,66 0,72 0,79 0,87 0,96 1,06 1,16 1,28
SUUREMMAT KOHTEET: ESIMERKKI PORIN UUDEN UIMAHALLIN AURINKOLÄMPÖ- JA SÄHKÖJÄRJESTELMÄT
LAPUAN ALANURMONUUDEN KOULUN AURINKOLÄMPÖJÄRJESTELMÄ (80 M 2 ) Timo Jodat (esitelty SAMK:in seminaarissa 27.3.2014)
Lämmönkuluttaja kesällä Noin 1,5 km aluelämpöverkko on kesäaikana pääkulutuskuorma. Asuinalue rakennetaan koulun ympärille.
Aurinkoenergian potentiaalin mallintaminen kaupungeissa Solar Calculator tool Pohjois-Vancouver, Kanada www.solarplanning.org Lundin yliopisto, Ruotsi Mallinnustyökaluja löytyy eri puolilta maailmaa. Näitä pitäisi soveltaa Suomen olosuhteisiin ja ottaa käyttöön osana kaupunkisuunnittelua jo kaavoituksesta ja rakennusten sijoittelusta lähtien.
Porin Puuvilla Aurinkoenergian käytöstä Puuvillassa keskusteltiin alkuvaiheessa Renorin kanssa. Siellä päädyttiin maalämpöön ja aurinkosähkö jäi keskustelujen tasolle. Porin Puuvilla suunniteltiin ja toteutettiin mallinnustyökalujen avulla. Kuvat: www.tekla.com Porin Puuvilla valittiin 2013 maailman parhaaksi tietomallinnuskohteeksi. Tietomallinnuksista tulisi vielä parempia aurinkoenergian mahdollisuuksien lisäämisellä.
Aurinkolämmön hyödyntäminen Pienkohteet: - Pientaloissa aina lämmin käyttövesi ja tapauskohtaisesti lämmitys, riippuen talon lämmöntarpeesta - Kaavoitukseen ja rakentamistapaohjeeseen mukaan perusasiat - Kun uudet asuinalueet suunnitellaan, pitäisi olla mahdollisuus hyödyntää aurinkoenergiaa mahdollisimman tehokkaasti: Minimissään suuntaus kaakkolounas ja katon miminikaltevuus 30 astetta. Korkeammat rakennukset eivät varjosta niiden takana olevia. Rakennuksiin valmius aurinkoenergialle: Aurinkolämmön liitäntämahdollisuus varaajaan, valmius putkivedoille ja kaapeloinneille. Julkinen rakentaminen: - Kohteet: Uimahallit ja muut paljon energiaa ympäri vuoden kuluttavat kohteet yksinään - Aluelämpölaitokset, joiden keskipisteenä koulu, päiväkoti - Oulussa on otettu käyttöön ohjeet aurinkoenergialle suunnittelussa, kaavoituksessa ja asemakaavoituksessa. - Kaavamuutos Pori Klasipruuki: Kattokaltevuus 30 astetta, suuntaus etelään - Aurinkoenergian potentiaalin mallintaminen käyttöön Suomessa alueittain ja yksittäisissä kohteissa
Aurinkosähkön hyödyntäminen Selvitä etukäteen: Investointiavustus? Lupa-asiat? Asennuspaikan kantavuus? Kattoremontin tarve (25v)? Osta laatua, järjestelmän käyttöikä 25 vuotta Sähkön omakäyttö pitäisi optimoida: Ostosähkö 0,13 /kwh <-> korvaus 0,05 /kwh - vuosimaksu Päiväsaikaan pitäisi olla tarpeeksi kulutusta tai akusto, jotta koko tuotto voidaan hyödyntää Nyt ylituotanto lahjoitetaan valtakunnan verkkoon Investointituet ja hyvitysmallit pitäisi päivittää Kannattavuus kasvaa energian hinnan nousun yhteydessä
Opetus, tutkimus ja kehitys - Opetus ja koulutus: SAMK RETEE-ryhmä (Renewable Energy Technologies and Energy Efficiency team), aurinkoenergialabra - SAMK:illa yhteishankkeita yritysten kanssa, tavoitteena mm. uusien liiketoimintamallien tunnistaminen ja aktivointi (SolarLeap Satakunta). - Uusiutuvan energian direktiivi (RES-direktiivi): RES sertifikaatti -koulutus aurinkolämpö- ja sähköasentajille takaa perusasioiden ymmärtämisen ja huomioonottamisen. Ensimmäinen koulutus oli syyskuussa 2014 Savon ammatti- ja aikuisopistossa, Toivalan energialaboratorio. Jodat Ympäristöenergia Oy:n valikoimassa mm: - RES sertifikaatti-koulutukset - Simulointiohjelmat aurinkolämpö- ja aurinkosähköjärjestelmien suunnitteluun, mitoitukseen ja kustannuslaskentaan (oppilaitoksille ilmainen): GetSolar Professional ja PV-Simulaatio 3D - Suunnittelupalvelut, järjestelmien kokonaisratkaisut ja järjestelmätoimitukset
Älykkäiden UE hybridijärjestelmien ohjausja mittausympäristöjen kehittäminen - DeWil USER SOLAR PV HVAC APPLIANCES DEWIL GEOTHERMAL INTERNET WIND ENERGY SOLAR THERMAL GRID GRID Satakunnan ammattikorkeakoulu Energia ja rakentaminen Satakunta University of Applied Sciences Faculty of Energy and Construction
UE-hybridijärjestelmäkehityslaboratorio Satakunnan ammattikorkeakoulu Energia ja rakentaminen Satakunta University of Applied Sciences Faculty of Energy and Construction
Vienti: ABB aurinkosähköinvertterit - 14.11.2014: ABB toimittaa lähes 20 miljoonan dollarin arvosta aurinkosähkötekniikkaa Latinalaisen Amerikan suurimpaan 146 MWp aurinkosähköprojektiin Hondurasiin. - Toimitus sisältää mm. 52 ABB:n invertteri- ja keskijänniteasemaa. Invertteriasemat sisältävät kukin kaksi Suomessa kehitettyä 1000 kw tehoista PVS800-aurinkosähköinvertteriä oheislaitteineen - Osoitus ABB:n pitkäjänteisestä korkean teknologian kehitystyöstä ja sen menestymisestä maailmalla ABB:n PVS800 invertteri. Kuvat ABB:n nettisivuilta.
Vienti: Luvata virrankeräysnauha - Luvata Sunwire virrankeräysnauha aurinkosähköpaneeleihin - Valmistus Malesiassa, Kiinassa, USAssa ja Porissa. Tuotanto aloitettiin Itävallassa, josta laajennettiin ensin Poriin ja sieltä Aasiaan ja Amerikkaan. - Perustuu Luvatan pitkäaikaiseen osaamiseen kupariseosten ja nauhojen valmistamisessa ja tuotekehityksessä. Luvata Sunwire virrankeräysnauha aurinkosähköpaneeleihin. Kuva Luvata Sunwire News.
Kotimarkkinat ja -politiikka - Sekä aurinkolämpö että sähkö pitää ottaa mukaan kansalliseen energia- ja ilmastostrategiaan sitovana tavoitteena. - Tämä vaatii realistisen ja päivitetyn tiedon välittämistä poliitikoille ja asian aktiivista edistämistä. - Ruotsissa aurinkosähkön tavoite on 8 MW, asennettu 40 MW (v. 2013 tilanne). Tanskassa tavoite on 6 MW, asennettu 548 MW. - Ilman sitovaa tavoitetta aurinkoenergia on vaarassa jäädä Suomessa edelleen lapsipuolen asemaan: Aurinkoenergian potentiaalia vähätellään, eikä sitä pidetä merkittävänä energiantuottomuotona millään aikavälillä kustannusten merkittävästä laskusta huolimatta.
Kotimarkkinat ja -politiikka - Tarvitaan uusien konseptien ja tuotteiden kehittämistä ja pilotointia kotimaassa, jotta voidaan avata vientiä äärimmäisen tiukasti kilpailluilla markkinoilla maailmalla - Aurinkosähkölle tarvitaan netotus (pienjärjestelmän 1- vaiheella on ylituotantoa, kahdella vaiheella alituotantoa). Sähköverkko toimisi akkuna. - Uutena alueena on tulossa sähköautojen lataus, joka sopii Suomessa hyvin aurinkosähkön päivä- ja vuosituoton jakautumaan - HS 13.11.2014: Sähköautot ovat vakiinnuttamassa paikkansa joskin hitaasti : Euroopassa myynti kasvaa 150 000-250 000 sähköautoon 2020 mennessä. 2014 arvio myynnistä 53 000 kappaletta. 2013 myytiin 31 615. - 2017 Teslalta tulossa uusi sähköauto, jonka hintatavoite on 35 000$.
Sähköautojen lataus parkkikatoksessa Parkkikatos, joka tuottaa myös aurinkosähköä sähköautoille. Kuva: insideevs.com
400 km yhdellä latauksella Suomen talvessa - Todellinen esimerkki: Olin lokakuussa 2014 Tesla Model S kyydissä noin 200 km erilaisilla teillä, Etelä-Suomi, talvirenkaat. Omistaja on ajanut Suomessa 4000 km loka-marraskuussa ja seurannut kulutusta. - Sähkönkulutus oli 200-220 Wh/km 1 kwh riittää 4-5 km ajoon ja 85 kwh akun kapasiteetti 400 km. EU-normikulutuksen mukainen ajomatka on 500 km. - 85 kwh vastaa 10 litraa bensiiniä energiansisältöä. Toisin sanoen Teslan bensankulutus on 2-2,5 l/100 km. Kuvakaappaus erään Teslan kesäkulutuksesta ja jäljellä olevasta ajomatkasta (akku 75% täynnä)
Tesla Supercharger network rakentaminen Euroopassa 2014-2016 2014 2015 2016 www.teslamotors.com/supercharger
Sähköautojen lataus - Teslan 130 kw supercharger-asema lataa 50% akkujen kapasiteetista 20 minuutissa 200 km ajomatka. - Kotona ja työpaikalla voi käyttää 7 kw (10A 3-vaihe) tai 11 kw (16A 3- vaihe) latausta, jolloin auto latautuu yön/päivän aikana. 11 kw saadaan 50% lataus neljässä tunnissa. Tesla Model S latauksessa.
Sähköautojen latausliitin Yleisin Euroopassa käytettävä latausliitin on tyyppiä Type 2 Mennekes. Eipä ollut Type 2:sta Lohjan ABC:lla, kun yritimme tankata Teslaa Latausliittimien IEC-standardi 62196 määrittelee eri liittimet, mutta maailmassa ei ole vielä yhtä yhteistä liitintyyppiä, joka kävisi kaikkiin sähköautoihin. Ei mitään järkeä! Ajatelkaa jos bensa-autoissa olisi eri tankkausaukot ja letkut! Suosittelen asentamaan jokaiseen latausasemaan Type 2-latausliittimen vaikka siellä olisi muitakin, kuten CHAdeMO (Nissan) tai CCS (BMW, VW).
Aurinkosähkömarkkinoiden kehitys, maailma Asennettu aurinkosähkökapasiteetti, koko maailma Vuosittainen uusi aurinkosähkökapasiteetti, koko maailma GLOBAL MARKET OUTLOOK For Photovoltaics 2014-2018, EPIA
Aurinkosähkömarkkinoiden kehitys, Eurooppa Vuosittainen uusi aurinkosähkökapasiteetti Euroopassa. Syöttötariffien suuruus määräytyy vuosittain poliittisen ohjauksen mukaisesti. Selkeimmin tämä on näkyvissä Saksan ja Italian markkinoilla 2009-2013. GLOBAL MARKET OUTLOOK For Photovoltaics 2014-2018, EPIA
Paljon kohua ja keskustelua syöttötariffista 2010 tilanne: Huippu saavutetaan ennusteen mukaan 2019, ja 2033 kulut poistuvat kokonaan. Tässä mallissa kaikki sähkönostajat maksavat pienen lisän sähkölaskussaan. Lähde: Good Energies, 25. EU PVSEC- konferenssi, Valencia 2010 Syöttötariffi on voimassa aikansa ja poistuu pysyvästi. Poliittinen päätös: pitää reagoida kustannustason muutoksiin ja muuttaa vuosittain tarvittaessa. Kirjoitin aiheesta artikkelin Renewable Energy World-lehteen 2010 otsikolla Calm the Feed-in Frenzy
Aurinkosähkömarkkinoiden tulevaisuus Eurooppa 2014-2018 Skenaariot Euroopan markkinakasvusta 2014-2018. Syöttötariffeja pienennetään voimakkaasti. GLOBAL MARKET OUTLOOK For Photovoltaics 2014-2018, EPIA
Aurinkosähkömarkkinoiden tulevaisuus Eurooppa 2014-2030 Skenaariot Euroopan markkinakasvusta 2014-2030. Aurinkosähkön osuus koko sähkönkäytöstä voi olla 10-15%. Vuonna 2020 osuus on 2x virallisen tavoitteen suuruinen, tavoite saavutetaan jo 2014. GLOBAL MARKET OUTLOOK For Photovoltaics 2014-2018, EPIA
Suunnitelma: ENE Oy PV-voimalaitos Nakkila ENE Oy Solar Park, 1-akselinen aurinkoa seuraava järjestelmä. 24 000 paneelia, 20 hehtaarin pinta-ala 50 kpl yhden moottorin tracker yksikköä, jokaisessa 480 paneelia Paneelit 340 Wp (36V), invertterit, tracker yksiköt, muuntamot Tuotto/vuosi: 11,23GWh = 11 230 MWh (laskenta perustuu todelliseen tracker dataan SAMK:lta) Uudet teknologiset innovaatiot: ensimmäinen tämän teknologian tuotantolaitos Suomessa, yksi moottori liikuttaa jopa 480 paneelia, matala energian kulutus sekä alhainen perustamiskustannus käyttäen paaluruuveja. www.youtube.com/watch?v=rggylslqxoa