Aurinkosähkö Antti Kosonen & Jero Ahola 9.10.2014
Esityksen sisältö 1. Johdanto 2. Aurinkosähkö Suomessa 3. Aurinkosähkövoimalan kannattavuus ja suunnittelu 4. Aurinkosähkövoimalan asennus ja käyttöönotto 5. Aurinkosähkövoimalan toiminnan seuranta
Johdanto
Päästötön energian tuotanto ja käyttö? Lähde: Birgitta Resvik, Fortum
Hyödynnettävissä olevat energialähteet maapallolla Auringosta saapuu maapallolle 14.5 sekunnissa yhtä paljon energiaa kuin ihmiskunta käyttää vuorokaudessa Ramez Naam, Scientific American Lähde: Richard Perez & Marc Perez, A Fundamental Look at Energy Reserves for the Planet
Aurinkopaneelien hinnan kehitys
Auringon säteily Euroopassa Valmistukseen käytetyn energian takaisinmaksuaika Suomessa alle 3 vuotta Globaalisti parhailla alueilla säteilysumma on n. 2500 kwh/m 2 Lähde: European Union, Joint Research Centre, (http://re.jrc.ec.europa.e u/pvgis/cmaps/eur.htm)
Yleisen jakeluverkon rinnalla toimivan aurinkovoimalan rakenne Source: http://www.geservices.com.au/gridconnectedsystems.aspx, accessed 24.4.2014
Aurinkosähkö Suomessa
Ajallinen vertailu aurinkosähkön tuotantoon vaikuttavista tekijöistä 25.0 Barcelona Air temperature ( C) 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0-5.0 Frankfurt Lappeenranta Lappeenranta vastaa Frankfurtia aurinkosähkön tuotantopotentiaaliltaan Suomessa viileämmät olosuhteet Kuukausijakauma erilainen Päivät pitkiä kesäaikaan Maailman parhailla alueilla tuotanto noin kaksinkertainen Suomeen verrattuna -10.0 Daily solar radiation (kwh/m2/d) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 Barcelona Frankfurt Lappeenranta Day length (hh:mm) 21:36 19:12 16:48 14:24 12:00 9:36 7:12 4:48 2:24 Barcelona Frankfurt Lappeenranta 0.0 0:00
Suomen sähköenergian tarpeen täyttämiseen vaadittavien aurinkosähköpaneelien pinta ala 28 km x 28 km Suomessa vuotuisesti kulutetun sähköenergian tuottamiseen tarvittavien aurinkopaneelien pinta ala Sähköenergian vuosikulutus Suomessa (TWh) Tarvittava asennettu kapasiteetti (GWp) Tarvittava maapintaala (km 2 ) Pinta alan tuottavan neliön sivu (km) 85 106 744 27.3
Auringon säteilyenergian hyödyntämisen tehokkuus sähkön tuotannossa 1 ha, aurinkosähkövoimala Prisman katolla Suora auringon säteilyenergian muuntaminen aurinkokennoilla sähköksi on 200 400 kertaa tehokkaampaa kuin konversio metsäbiomassan kautta voimalaitosprosessissa 330 ha, 10 m3/ha/a kasvava metsä Aurinkosähkövoimalan (PV) valmistukseen käytetyn energian takaisinmaksuaika on < 3 a, laitoksen käyttöikä on n. 25 30 a
Kiinteistökokoluokan aurinkosähköjärjestelmän kustannusrakenne ALV:n suuruisen osan poistaminen henkilöverotuksessa mahdolliseksi? (toteutustapa mikä hyvänsä) Menetetty ALV tuotantotukena: 16 /MWh ALV kantoja EU:ssa 2014: Suomi 24 % Luxemburg 15 % Saksa 19 % Alankomaat 19 % Työ 20 % Arvonlisävero 19 % Muut tarvikkeet 2 % Kaapelit ja liittimet 1 % Kotimaisuusaste: investoin 25 90 % tuotettu energia: 100 % Aurinkosähköjärjestelmän kustannusrakenne: 5 kwp hinta: 1.6 /Wp (alv 0%), 2 /Wp (alv 24%) Telineet 7 % Invertteri 13 % Paneelit 38 % Paneelit Invertteri Telineet Kaapelit ja liittimet Muut tarvikkeet Työ Arvonlisävero Asennusmäärä (kpl/a) 10000 50000 100000 Asennettu kapasiteetti (MWp/a) 50 250 500 Suora työllistäminen, asennus (henkilöä) 300 1500 3000 Liikevaihto (M ) 100 500 1000
Aurinkosähkövoimalan kannattavuus ja suunnittelu
Aurinkosähkön tuotannon kannattavuus Suomessa* 20.0 20.0 18.0 18.0 16.0 16.0 Energy price (c/kwh) 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 1.5 eur/w 1.3 eur/w 1 eur/w Energy price (c/kwh) 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 10.5% 8.5% 6.5% 4.5% 2.5% 0% 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Nominal interest rate (%) 0.0 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 System price (eur/w) Kuva. Sisäinen korko, kun itse tuotettu aurinkosähköenergia korvaa aina ostosähköä. Järjestelmän vuotuinen kunnossapitokustannus on 1.5% investoinnista. Kuva. Aurinkosähköenergian tuotantokustannus eri investointikustannuksilla ja korkotasoilla. Laitteiston vuotuinen kunnossapitokustannus on 1.5% investoinnista. Elinikä 30 vuotta. *Simuloitu voimala: Sijainti Lappeenranta, paneelit suunnattu etelään, kulma 15, inflaatio 1,5 %
Pientalon aurinkosähkövoimalan toteutusprosessi Suunnittelu ja kilpailutus Mikrotuotantolaitteiston yleistietolomake Luvat ja vaatimukset Asennus ja käyttöönotto 1.Laitteiston suunnittelu (sijoitus, laitoksen koko) 2.Komponenttien valinta, kiinnitysratkaisut, mitoitukset 1. Laitteiston tekniset tiedot 2. Laitteiston sijoittaminen Käsittely Asiakkaan sähköverkkoyhtiö Kunnan rakennusvalvonta Verkkoyhtiö ja kunnan rakennusvalvonta 1.Ei mitään 2.Ilmoitus 3.Toimenpidelupahakemus Laitteiston hankinta ja asennus (urakoitsija, asiakas,tms) 1. Käyttöönottotarkastus (urakoitsija) 2. Sopiminen (asiakas) energiayhtiön kanssa mahdollisen ylijäämäsähkön käsittelystä 1. Käyttöönottotarkastuspöytäkirja 2. Sähkönmyyntisopimus
Tuotannon simulointi ja suunnittelu Tuotantoa voidaan simuloida ottaen huomioon paikalliset olosuhteet o Säteily, lämpötila, suuntaus, paneelikulma, teho, lumi, yms. 3 3 Teho (kw) 2 2 1 Kulutus Tuotanto 1 0 3 2 Teho (kw) 2 1 1 Kulutus Tuotanto 0
Vapaasti käytettävä työkalu aurinkosähköjärjestelmän tuotantopotentiaalin alustavaan arviointiin PV Potential Estimation Utility, saatavissa: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php
Mikrotuotantolaitteiston yleistietolomake
Aurinkosähkövoimalan asennus ja käyttöönotto
Oikea kattokiinnike oikein asennettuna Paneelikentän lumikuorma (puristus) ja tuulikuorma kohdistuu kiinnikkeisiin, ruuvien ja pulttien pitää olla vähintään kuumasinkittyjä
Asennuskiskojen kiinnitys kattokiinnikkeisiin 1) Tiilet takaisin paikoilleen, 2) Kiskojen pulttaus kiinnikkeisiin, 3) Kiskojen jatkaminen jatkokappaleilla, 4) Tarvittavia liittimiä
Kattoasennusten viimeistely 1) Kiinnityskiskojen maadoitus molemmista päistä (6 mm 2 KEVI) 2) Putket kaapeloinnille (läpiviennit harjalta käyttöullakolle)
Invertteri, turvakytkin ja kaapelointi 1) Laitoksessa oltava lukittava AC puolen erotusmahdollisuus, johon verkonhaltijalla on esteetön pääsy 2) Aurinkovoimalan syöttökaapeli suojattu johdonsuojakatkaisijoilla ja kytketty keskukseen
Valmis asennus P n = 1,3 kwp
Aurinkosähkövoimalan toiminnan seuranta
Invertteri, pilvipalvelu, energiayhtiö vai oma mittaus Näytöltä hetkellinen tuotantolukema Pilvipalvelusta ajalliset tuotantolukemat Verkkoyhtiöltä tunnittaiset myyntilukemat Omasta mittauksesta lukemat mittarin tarjoamien lukemien mukaan
Osto ja myyntisähkön mittaaminen Hetkellinen mittaaminen lisää osto ja myyntisähkön määrää Teho (kw) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Osto: 194 kwh Myynti: 100 kwh Osto (mitattu) Myynti (mitattu) 0.0 Teho (kw) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Osto: 146 kwh Myynti: 52 kwh Osto (netotus) Myynti (netotus) 0.0
Matkalla kohti puhtaampaa ja aurinkoisempaa tulevaisuutta