1
Naps Systems Oy Näkökulma aurinkoatlaksen merkityksestä järjestelmätoimittajalle TkT Mikko Juntunen, Teknologiajohtaja Copyright Naps Systems, Inc. 2013 2
Naps Systems lyhyesti Suomalainen, yksityisomistuksessa oleva alan pioneeri Aloittanut Neste Oy:n tutkimus- ja tuotekehitystoimintana Suunnittelee, valmistaa ja toimittaa aurinkosähköjärjestelmiä sekä järjestelmäkomponentteja Toimii globaalisti Toimitettuja järjestelmiä yli 200.000 kpl Toimituksia yli 140 maahan Toimituksia kaikille mantereille, myös Etelänavalle Copyright Naps Systems, Inc. 2011 3
Aurinkosähköjärjestelmän suunnittelu Peruskysymykset Millainen järjestelmä tuottaa tarvittavan energian TAI Kuinka paljon energiaa tietty järjestelmä tuottaa Suuntaus (ilmansuunta), kallistus VARJOT Copyright Naps Systems, Inc. 2013 4
Mitoitus (1/5) Verkosta riippumaton järjestelmä Energian tarve, varmuusvaatimus, luotettavuus Vertaa: tietoliikennelinkkiasema / Telkkari mökillä Ympärivuotinen kuorma vai vain kesällä 24/7 vai vain öisin (katuvalo) Kriittisyys pitääkö sähköä olla aina saatavilla Kustannustehokkain järjestelmä kuorman vaatimusten täyttämiseksi Verkkoon liitetyt järjestelmät Periaatteessa sama lähtökohta Käytännössä: mahdollisimman suuri vuotuinen energiantuotanto per euro Copyright Naps Systems, Inc. 2013 5
Copyright Naps Systems, Inc. 2013 Mitoitus (2/5) Energian lähde Fotoni, valohiukkanen, pienin määrä valoa Aurinko lähettää fotoneja. Vain ne jotka osuvat kennoon, saattavat tuottaa energiaa Aurinkopaneelista saatava sähkövirta ~ paneeliin osuva fotonivirta Suora säteily fotoni tulee auringosta suoraan kennolle => Paneeli pitää suunnata aurinkoon. Eli minne? => VARJOT Aurinkoatlas Diffuusi säteily kennolle tuleva fotoni on osunut johonkin matkallaan. Käytännössä koko taivaanpallon säteilyä Sironta vähentää suoran säteiyn osuutta Diffuusin ja suoran säteilyn osuudet riippuvat säästä, saasteista, lumisuudesta,... Eli mihin paneeli kannattaa suunnata? 6
Mitoitus (3/5) Nyrkkisäännöt Vuosituoton maksimointi: Kohti päiväntasaajaa Kallistus ~ Leveysaste 20, Helsinki ~40 astetta VARJOT! Esimerkiksi tasakatolla peräkkäin olevat modulit varjostavat toisiaan, jolloin optimi onkin matalammassa kulmassa Huonoimman kuukauden tuoton maksimointi Kohti päiväntasaajaa Kallistus ~ Leveysaste + 20, Helsinki ~80 astetta VARJOT! Hyvin usein edullisin suuntaus on kuitenkin katon suuntainen Seuranta? Copyright Naps Systems, Inc. 2013 7
Mitoitus (4/5) Tuoton ennustaminen ja optimointi Mitoitusohjelmat Lasketaan tuotto järjestelmälle Paneelien asento Paikallinen sää- ja säteilydata, huomioiden korkeus merenpinnasta sekä vuotuiset vaihtelut Paneelin ominaisuudet (IV käyrästö, lämpökertoimet, ym) Muiden järjestelmäkomponenttien ominaisuudet Invertteri(e)n hyötysyhde eri tehotasoilla Häviöt (Akuston ominaisuudet) VARJOT! Toistetaan laskenta eri asennoissa ja valitaan paras (kone tekee) Copyright Naps Systems, Inc. 2013 8
Mitoitus (5/5) Laskentaprosessi Säteilyn intensiteetti ajan funktiona Lasketaan säteilyn intensiteetti kallistetulle pinnalle Ympäristön lämpötila ajan funktiona Kennon lämpötila ottaen huomioon tulevan säteilytason, poistuvan lämpösäteilyn, ympäristön lämpötilan, ilmavirtauksen (tuulioletus),... Lasketaan paneelin sähköiset ominaisuudet yllä saadussa lämpötilassa ja säteilyssä Paneelin tuotto noissa olosuhteissa Lasketaan nämä yhteen ajan yli C 60 50 40 30 20 10 Temperatures Aswan, December Aurinkoatlas Air T Cell T 30 tilt kw/sq m 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Horizontal Radiation Aswan, December Direct Diffuse Global 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Solar time kw/sq m 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 30 Tilted Radiation Aswan, December Direct Diffuse Sky diff Ground Global 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Solar time Copyright Naps Systems, Inc. 2013 0 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Solar time 9
Päivädata Lähde: Ilmatieteen laitos, Anders Lindfors 10
30 v keskiarvo kw/sq m 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Horizontal Radiation Aswan, December Direct Diffuse Global 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Solar time Copyright Naps Systems, Inc. 2013 11
Vaihtelu Lähde: Ilmatieteen laitos, Anders Lindfors mediaani 20/80-persentiilit Hyvin epäsymmetrinen vaihtelu Kaikki muuttujat vähentävät tuottoa Tuntidatassa ei näy minuuttitason jopa 1,5x piikit 12
Maatalo, Alankomaat Esimerkkejä Napsin katolle asennettavista järjestelmistä ABB:n tehdas, 180 kwp, Suomi 13 Copyright Naps Systems, Inc. 2012
Copyright Naps Systems, Inc. 2011 14
Vaisalan toimitalo, Vantaa Huom puut! Copyright Naps Systems, Inc. 2012
Ympäristötalo, Viikki, Helsinki Huom puut! Copyright Naps Systems, Inc. 2013