1 1
Ohjelma 1. Esittely 2. Aurinkosähköjärjestelmien perusteet a. Potentiaali b. Historia c. Teknologia 2. Aurinkosähköjärjestelmät investointina, kannattavuus erilaisissa kohteissa 3. Suunnittelu ja mitoitus 4. Aurinkolämpöjärjestelmät 5. Keskustelua ja osallistujien kysymyksiä 2 2
GreenEnergy Finland Oy Perustettu 2010 Lappeenrannassa Yrityksen työntekijöinä, omistajina ja taustavaikuttajina laaja joukko sähkötekniikan, nanoteknologian, mekaniikkasuunnittelun ja energia-alan osaajia Toimipisteet Lappeenrannassa, Imatralla, Helsingissä ja Kirkkonummella ABB PV-järjestelmäintegraattori ABB tai Siemens -leasing-rahoitustuotteet Cleantech Finland jäsenyritys Koulutettu asennusketju teknisiin toteutuksiin Suomessa Markkinajohtaja 2015 Missiona tuottaa asiakaslähtöisesti taloudellisesti kannattavia energiantuotantoon ja energiansäästämiseen liittyviä kokonaisratkaisuja Päätuote aurinkosähköjärjestelmät Kiinteistöautomaatio, energiantuotannon ja kulutuksen hallinta sekä energiansäästö Kokonaistoimitukset Konsultointi- ja suunnittelupalvelut Lupa- ja sopimusasiat (rakennusvalvonta, sähköyhtiöt) Markkinoiden laadukkaimmat komponentit Ammattitaitoinen asennustiimi Huolto -ja neuvontapalvelut 3 3
Aurinkosähkön potentiaali 4 4
Energiantuotanto ja kulutus Tuontienergian osuus on merkittävä myös kesällä Sähköenergian omavaraisuus 2014 keskimäärin 78% Meille mahtuu tuotantoa, mitä se on? Lähde: Fingrid Energiavarastojen vaikutus? Energiantuotantokapasiteetin- ja hinnan kehitys? 5 5
Sähköenergian kulutus -ja hintakehitys Miten sähköenergianhinta kehittyy? Verot? Siirto? Tuotantokustannus? Lähde: Fingrid Säätövoima? Hinnoittelumalli? Tukipolitiikka tulevaisuudessa? Lähde: Rusnano 6 6
Aurinkosähköpotentiaali Auringosta säteilee maapallolle 14,5 sekunnista yhtä paljon energiaa kuin ihmiskunta käyttää vuorokaudessa Ramez Naam. Scientific American Lähde Richard Perez & Marc Perez Fundamental Look at Energy Reserves for the Planet 7 7
Aurinkosähkö Suomessa ja Euroopassa 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 AC Energy ( kwh ) AC Energy ( kwh ) Lähde http://www.green-x.at/, viitattu 6.10.2014 Lähde PV Sol Advanced 8 8
Aurinkosähköpotentiaali Suomessa 1. Vuonna 2030 oletettu energiankulutus 102 TWh (88 TWh/ 2010) 1 2. Kotitalouksien ja yritysten teoreettinen tuotantopotentiaali vuonna 2040 3. 1 150 000 pientaloa (2014) 2, keskimääräinen kokoluokka 3 kwp Saturoitunut tilanne 50 % kotitalouksista integraation piirissä -> 1700 MW 4. 214 000 yritys-ja julkista kiinteistöä (2014) 2, kokoluokka 50 kwp Saturoitunut tilanne 50 % kiinteistöistä integraation piirissä-> 5000 MW 5. Yhteenlaskettu tuotanto n. 6700 MWp x 900 kwh / kwp = 6030 GWh 6. Osuus koko kulutuksesta 6 TWh / 102 TWh = 5,9 % Saksassa (2014) PV tuotanto 35,2 TWh / 502,9 TWh = 7 % Lähteet: 1. JYU: Kasvua ja työllisyyttä uudella energiapolitiikalla: https://jyx.jyu.fi/dspace/bitstream/handle/123456789/43024/kasvua%20ja%20ty%c3%b6llisyytt%c3%a4%20uudella%20energiapolitiikalla.pdf?seq uence=1 2. Stat.fi /rakennuskanta 2014 http://www.stat.fi/til/rakke/2014/rakke_2014_2015-05-28_kat_002_fi.html 9 9
Aurinkoenergia laajasti esillä 10 10
PV-asennusten kokonaiskasvu Ruotsissa Tilanne suomessa 2015 Tukipolitiikka yrityksille alkoi 2005 ja oli voimassa 2008 asti tukitasolla 70% 2009-2012 tuki laajeni kaikkiin verkkoonkytkettyihin järjestelmiin, tukitaso 20% yksityisillle ja 30% yrityksille 2013-2016 tukitaso 35 % Yrityksille ja yksityisille Suomessa verkkoonkytketty PV kapasiteetti 2015 lopussa n. 15 MW Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 10 August 2015 11 11
PV-asennusten ja tuotetun energian hintakehitys Hinta-eroosiota tapahtunee n. 2-5 % / vuosi Voluumit kasvavat ja tuotantokustannukset tehostuvat Energianhinnaksi tulee 40-60 EUR/MWh (2016) Odotusarvo tuotetulle energianhinnalle 2020 jälkeen jatkuu laskevassa trendissä Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 10 August 2015 12 12
Aurinkosähkön historia 13 13
Aurinkosähkön historia lyhyesti - 1839 The photovoltaic effect was discovered by French physicist Alexandre-Edmond Becquerel - 1923 Albert Einstein received the Nobel Prize for his theories explaining the photoelectric effect, which he published 18 years earlier. - 1951 A grown p-n junction enabled the production of a single-crystal cell of germanium. - 1954 that scientists at Bell Telephone discovered that, when exposed to sunlight, silicon created an electric charge - 1958 Hoffman Electronics achieved 9% efficient PV cells. - 1958 The first PV-powered satellite, Vanguard I, was launched. The solar panel had an area of 100cm² and delivered an effect of approximately 0.1W. The satellite power system operated for 8 years, and it is the world's oldest satellite still in orbit (2007). - 1960 Hoffman Electronics achieved 14% efficient PV cells. - 1963 A Japanese electronic manufacturer, Sharp Corporation, produces a viable photovoltaic module of silicon solar cells - 1967 - Soyuz 1 is the first manned spacecraft to be powered by solar cells - 1985 The University of South Wales breaks the 20% efficiency barrier for silicon solar cells under one sun conditions. - 1999 The University of South Wales breaks the 25% efficiency in silicon based PV module. 14 14
Aurinkosähköteknologia 15 15
Terminologiaa Voimala Yksi PV moduuli voimalassa 60-72 kennoa 250-330 Wp Yksi PV kenno moduulissa Erikoisrakenne yksikide pii 20% (Sunpower, Sanyo, Panas. /HIT(Heterojunction with Intrinsic a-si Thin layer), Tianwei MWT (Metal Wrap Through) Yksikide Si 17 19% Monikide Si 16-18% Thinfilms Amorphous siilicon (a-si) < 10% Copper, Indium Galllium,di Selenide (CIGS) 13% 16 16
Aurinkopaneelien rakenne ja laatu Kuinka tunnistaa laadukkaan aurinkopaneelin? Tunnetun testauslaboratiorion sertifikaatit IEC- standardeille IEC 61730 (Turvallisuusnäkökohdat, oltava testattu ja hyväksytty 1000 V saakka) IEC 61215 (Rakenne- ja laatunäkökohdat) CE-merkintä ISO 9001:2008 ja ISO 14001:2004 laatustandardit Toimittajalla vähintään 500 MWp vuotuinen tuotantovolyymi Aurinkosimulaattoritestaus jokaiselle aurinkopaneelille (testitulokset saatavilla sarjanumeroittain) Anti-PID testaus (paneelien ikääntymisen vaikutukset) Käytetyn piikennon osalta oltava myös laadunhallintaketju kunnossa 17 17
Paneelit Yksikiteinen-tai monikiteinen pii (ohutkalvo SiO 2, CIGS...) 60 kennoinen Mitat: 1638 x 995 x 40mm Paino: n. 19 kg Tuulikuorma 2400 Pa Lumikuorma 5400 Pa 72 kennoinen Mitat: 1955 x 995 x 40mm Paino: n. 23,5 kg Tuulikuorma 2400 Pa Lumikuorma 5400 Pa 18 18
Invertterit Kytketään jakeluverkon rinnalle VDE-AR-N-4105 hyväksyntä verkkosuuntaajalta Pienet järjestelmät 1 vaiheisia AC-teho max 3,6 kw Varmistettava verkonhaltijalta, netottaako sähkömittari kulutuksen ja tuotannon Isommat kolmivaiheisia 5,8-27,6 kwp 19
Aurinkosähkö investointina 20 20
Esimerkki: Omakotitalo, Alajärvi 5kWp aurinkosähkövoimala autotallin katolle asennettuna Vuosituotanto 4,2 MWh Tuotettu sähkö noin 60-70 prosenttisesti omaan käyttöön 21
Investoinnin kannattavuus, omakotitalo Lähtöoletukset: Budjetaarinen hintataso investoinnille noin 1750 /kw (alv 24 %) Kotitalousvähennys 45 % työn osuudesta, 100 omavastuu Sähkön hinta (alv 24 %) komponeittain: Energia 50 /MWh (oletettu nousu 1 % p.a.) Siirtokustannukset 55 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Sähkövero 28 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Kokonaishinta 133 /MWh Huoltokulut 1 % (p.a.) investoinnin arvosta Investoinnin pitoaika 25 vuotta Omakäyttöosuus noin 70 % Tulokset: Sisäinen korkokanta (IRR): noin 4 % Takaisinmaksuaika: 13-16 vuotta Tuotetun energian hinta: noin 90 EUR/MWh 22
Esimerkki: Maatila, Kitee Lypsykarjatila, 33 kwp aurinkosähkövoimala Vuosituotanto 29 MWh Tuotettu sähkö käytetään tilan tuotannolliseen käyttöön 23
Investoinnin kannattavuus, maatila Lähtöoletukset: Budjetaarinen hintataso investoinnille noin 1250 /kw (alv 0 %) Investointituki 35 % maatilojen energiainvestoinneille Sähkön hinta (alv 0 %) komponeittain: Energia 40 /MWh (oletettu nousu 1 % p.a.) Siirtokustannukset 32,5 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Sähkövero 22,5 /MWh (oletettu nousu 2 % p.a.) Kokonaishinta 95 /MWh Huoltokulut 1 % (p.a.) investoinnin arvosta Investoinnin pitoaika 25 vuotta Tulokset: Sisäinen korkokanta (IRR): 9,2 % Takaisinmaksuaika: 9 vuotta Tuotetun energian hinta: 45 EUR/MWh 24
Suunnittelu ja mitoitus 25 25
Asennuspaikka Paikan varjottomuus tärkeää! Tuotantokausi maaliskuun alusta lokakuun loppuun Kattoasennus ylivoimaisesti suosituin Paneelien asennus onnistuu lähes kaikille hyväkuntoisille katoille Myös maa- ja seinäasennus voivat tulla kyseeseen Kallistuskulma ei ole kriittinen tuotannon näkökulmasta Kulmat 10 50 astetta toimivat hyvin Suomessa Ilmansuunnista kaakon ja lounaan väliset suunnat ovat parhaita Myös itä- ja länsilappeen yhdistelmä toimii ja tuottaa tasaisesti aikasesta aamusta myöhäiseen iltaan 26
Asennuspaikka, harjakattoasennus 27
Asennuspaikka, maa-asennus 28
Asennuspaikka, tasakattoasennus 29
Mitoitusperiaatteita Omakotitaloissa tyypillisimmin 3 5 kwp järjestelmä kolmivaiheinvertterillä Suurin toimittamamme omakotitalovoimala 15,8 kwp (päärakennuksen ja autotallin kattojen valoisat lappeet hyödynnetty kokonaan) Eri periaatteita: 1. Pohjakuorman perusteella tehty mitoitus, pieni järjestelmä joka tuottaa vähän myytävää sähköä 2. Katon pinta-alan mukaan mitoitettu järjestelmä, joka tuottaa reilusti ja myöskin myytävää sähköä tulee merkittävästi kesällä 3. Kompromissi edellä mainituista 30
Voimalan suunnittelu Sähkösuunnittelu ja mallinnus Tuotanto vs. kiinteistön kulutusprofiili Paneeliryhmittelyt Varjostuma-analyysit Kallistuskulma (15-45 ) Ilmansuunta Mitoitukset Invertterit Kaapeloinnit Suojaukset Potentiaalintasaus 31 31
Asentaminen 32 32
Asentaminen Avaimet käteen toimitusmuoto on kaikkein selkein ja yleisin toimintamalli Yksi taho vastaa koko prosessista jolloin kokonaisuus pysyy hallinnassa Vakuutukset ja työturvallisuusnäkökohdat huolehdittu Turvavarusteet! Takuu myös asennukselle Paneelien kattoasennus onnistuu periaatteessa maallikoltakin Voimalan sähköasennusten suorittajalla tulee olla pätevyys (TUKES -rekisteri) 33
Asentaminen 34
Aurinkolämpö 35 35
Aurinkolämpöjärjestelmät Aurinkolämpöjärjestelmiä käytetään veden lämmitykseen Järjestelmä koostuu: Aurinkokeräimistä Putkistoista Pumpuista ja ohjainyksiköistä Hybridivaraajasta Varteenotettava ratkaisu silloin, kun lämmintä vettä kuluu paljon kesälläkin ja on valmiina varaaja johon voi liittää järjestelmän 36 36
Aurinkolämpöjärjestelmät Keräimet jaotellaan karkeasti kahteen ryhmään: Tyhjiöputkikeräimet Tasokeräimet Tasokeräin varmatoiminen Suomen olosuhteissa ja hyötysuhteeltaan lähes yhtä hyvä kuin tyhjiöputkikeräin Aurinkokeräimien hyötysuhteet vaihtelevat tyypillisesti 35 80 % välillä Mitoitus yleensä lämpimän veden tarpeen mukaan Omakotitalossa 1 3, joskus jopa 4 keräintä 37 37
Aurinkolämpöjärjestelmät 38 38
Yhteenveto 39 39
Yhteenveto ja keskustelua Aurinkosähkö hyvin hyödynnettävissä kiinteistöissä kiinteistön oman sähkönkulutuksen kattamiseen Lähivuosina investoinnit Suomessa aurinkovoimaan n. 750-900 M (2020) 1 Avoimet kysymykset: Tukipolitiikan kehitys Yritysten investointituki laski 30 % -> 25 % (Aurinkosähkö) Maatiloilla investointitukitaso nousemassa vuonna 2016 40 %:iin (Aurinkosähkö) Kuluttajapuolelle tulossa tuntikohtainen netotus (2017)? Energian hinnan kehitys tulevaisuudessa Poliittinen tahto (CO 2 vähennys) olemassa, mutta ei tarkentunut aurinkosähkön hyödyntämiseen; sekä keppi (CO 2 vero) että porkkana (syöttötariffi, investointituki) sopivat aurinkosähkölle 1 TEM: http://www.tem.fi/files/41632/temjul_55_2014_web_16122014.pdf 40 40
Kiitos! GreenEnergy Finland Oy Mikko Pääkkönen mikko.paakkonen@gef.fi +358 44 700 4567 Main office Laserkatu 6 53850 LAPPEENRANTA Helsinki office Energiakuja 3 00180 HELSINKI 41 41