SMG-4450 Aurinkosähkö



Samankaltaiset tiedostot
DEE Aurinkosähkön perusteet

SMG-4300: Yhteenveto viidennestä luennosta

SMG-4450 Aurinkosähkö

AURINKOSÄHKÖN HYÖDYNTÄMISMAHDOLLISUUDET SUOMESSA

DEE Aurinkosähkön perusteet: harjoitustyö

SMG-4500 Tuulivoima. Kahdeksannen luennon aihepiirit. Tuulivoiman energiantuotanto-odotukset

SMG-4450 Aurinkosähkö

Aurinkosähkötuotannon mahdollisuudet ja kehityspotentiaali Suomessa

Aurinkopaneelit omalle katollesi. Löydä oma paikkasi auringon alta

Aurinkoenergian tulevaisuuden näkymiä

Uudet tuotteet Aurinkosähkö

Aurinkoenergiailta Joensuu

SMG-4500 Tuulivoima. Kuudennen luennon aihepiirit. Tuulivoimalan energiantuotanto-odotukset AIHEESEEN LIITTYVÄ TERMISTÖ (1/2)

Lämpöä tuulivoimasta ja auringosta. Kodin vihreä energia Oy

Aurinkosähkö kotitaloudessa

AURINKOPANEELIT. 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate. Kuva 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate.

Aurinkoenergiainvestointi ja kannattava mitoittaminen

UUSIUTUVA ENERGIA HELSINGIN ENERGIAN KEHITYSTYÖSSÄ Atte Kallio Projektinjohtaja Helsingin Energia

Aurinkosähköä Suomeen. Jero Ahola LUT Energia

DEE Aurinkosähkön perusteet

Naps Systems Group. Aurinko, ehtymätön energialähde. Jukka Nieminen Naps Systems Oy

SMG-4300 Aurinkosähkö ja Tuulivoima

Sähköntuotannon näkymiä. Jukka Leskelä Energiateollisuus ry Pyhäjoki

Ruukki aurinkosähköpaketit Myynnin info Myynti- ja tuotekoulutus

EnergiaRäätäli Suunnittelustartti:

Aurinkopaneelin toimintaperiaate

Kannattava aurinkosähköinvestointi

Tornio RAMK Petri Kuisma

Aurinkosähköä kotiin ja mökille Viralan koulu. Janne Käpylehto.

Auringosta sähkövoimaa KERAVAN ENERGIA & AURINKOSÄHKÖ. Keravan omakotiyhdistys Osmo Auvinen

KORPELA ENERGIA OSTAA AURINKOSÄHKÖÄ

Energia-ilta: Keuruu, Saarijärvi ja Äänekoski. Yritys

Biobisnestä Pirkanmaalle Aurinkoenergia. Juha Hiitelä Suomen metsäkeskus

Kotien aurinkosähkö nyt kovassa kasvussa Uudellamaalla jo yli 260 voimalaa

Kohti uusiutuvaa ja hajautettua energiantuotantoa

Energia- ja ilmastotiekartta 2050 aurinkoenergian osuus

Paikallistuotannon keskittäminen kannattaa vain poikkeustapauksissa Laatija: Jukka Paatero, Aalto-yliopisto

Biobisnestä Pirkanmaalle Aurinkoenergia. Mikko Tilvis Suomen metsäkeskus

MAAILMAN PARASTA KAUPUNKIENERGIAA. Nuorten konsulttien verkostoitumistapahtuma Atte Kallio,

SMG-4150 Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi. 5 op

OPAS: OMAKOTITALOT JA VAPAA-AJAN ASUNNOT. Opas aurinkosähkön hyödyntämiseen

Huomioita käynnistyvistä suurvoimaloista Suomessa. Antti Kosonen

Kaukoluettavine mittareineen Talouslaskelmat kustannuksineen ja tuottoineen on osattava laskea tarkasti

Naps Systems Oy. Näkökulma aurinkoatlaksen merkityksestä järjestelmätoimittajalle. TkT Mikko Juntunen, Teknologiajohtaja

Aurinkosähkön hyödyntäminen ja kannattavuus taloyhtiössä

DEE Aurinkosähkön perusteet

Messut Salossa Aiheena: Lähienergia Luennoitsija Pekka Agge tj Aura Energia Oy Puhelin

SMG-4450 Aurinkosähkö

Hajautetun energiatuotannon edistäminen

Aurinkosähkön mahdollisuudet maatilalla. Lauri Hietala Solarvoima OY.

STY:n tuulivoimavisio 2030 ja 2050

Aurinkosähkön tuotanto ja aurinkopaneelit. Jukka Kaarre

Aurinkoenergia Suomessa

Lintuhytin (Hiidenmäen) asemakaavavaiheen aurinkoenergia-analyysi,

Satmatic aurinkoenergiajärjestelmät. Innovatiivinen ja älykäs aurinkoenergia. Solar Forum Satmatic Oy

Aurinkosähköjärjestelmän asentaminen. Esa Tiainen, Sähköinfo Oy 2015 SÄHKÖINFO OY

Lämpöpumput ja aurinko energianlähteinä Energiaehtoo

COMBI Uusiutuvan energian etätuotannon vaikutukset optimaalisiin laiteratkaisuihin. Jukka Paatero Aalto-yliopisto Konetekniikan laitos 23.1.

Askeleet aurinkosähkön pientuottajaksi. Mikko Rantanen energia-asiantuntija Nivos Energia Oy

AURINKOVOIMALA ILMAN INVESTOINTIA. Timo Huolman,

AURINKOSÄHKÖN YHTEISTILAUS

TuuliWatti rakentaa puhdasta tuulivoimaa

Naps Solar Systems Oy / Ruosilankuja 4, FI Helsinki / Finland / /

Suomen aurinkoenergiapotentiaali & ennustaminen ISY kevätseminaari, ABB

ENERGIAYHTIÖN NÄKÖKULMIA AURINKOENERGIASTA. AURINKOSÄHKÖN STANDARDOINTI, SESKO Atte Kallio,

Hajautettua uusiutuvan energian tuotantoa kaupunkialueella. RESCA-päätösseminaari, Elina Seppänen

CASE: HSY Viikinmäki AURINKOSÄHKÖVOIMALA

Helsingin kaupunki Pöytäkirja 27/ (5) Kaupunkisuunnittelulautakunta Ykp/


AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ JA SEN KÄYTTÖ SUOMESSA: KEHITYS, NYKYTILA JA TULEVAISUUS

DEE Aurinkosähkön perusteet

Pientalon aurinkosähköjärjestelmän liittäminen verkkoon. Salo

Sundom Smart Grid. Dick Kronman, ABB Oy, liiketoiminnan kehitysjohtaja Sundomin älyverkko on rakentumassa

Liiketoiminta edellä energiamurroksen kärkeen. Virtaa puhtaasti.

Naps Systems Oy / Ruosilankuja 4, FI Helsinki / Finland / /

TUULIVOIMA JA KANSALLINEN TUKIPOLITIIKKA. Urpo Hassinen

Aurinkopaneelit. - sähköverkkoliittymille INNOVATIVT

Uusiutuva energia ja hajautettu energiantuotanto

UUSIUTUVAN ENERGIAN TUOTTAJAPAKETTI

Aurinkosähköä Iso-Roballe

Dnro 1455/ /2015 S O P I M U S SÄHKÖENERGIAN TOIMITTAMISESTA. 1. Osapuolet Toimittaja. Salo Energia c/o Areva Group Oy.

Tuotantorakenteen muutos haaste sähköjärjestelmälle. johtaja Reima Päivinen Käyttövarmuuspäivä

Hankesuunnitelman liite 11. Sipoonlahden koulu. Energiantuotantoratkaisut Page 1

Käytännön kokemuksia aurinkosähkön pientuotannosta

TUULIVOIMATUET. Urpo Hassinen

AURINKO VALON JA VARJON LÄHDE

Julkisivu tuottamaan sähköä

ENERGIAKOLMIO OY. Tuulivoiman rooli Suomen energiatuotannossa. Jyväskylän Rotary klubi Energiakolmio Oy / / Marko Lirkki

DEE Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi. 5 op

Aurinkovoimala omakotitalossa kerääjällä lämpöä ja paneelilla sähköä

Ajan, paikan ja laadun merkitys ylijäämäenergioiden hyödyntämisessä. Samuli Rinne

TUTKIMUS IKI-KIUKAAN ENERGIASÄÄSTÖISTÄ YHTEISKÄYTTÖSAUNOISSA

Aurinkoenergiaopas. Tässä oppaassa käydään läpi ne keskeiset osa-alueet jotka sinun on hyvä tietää kun harkitset aurinkosähköjärjestelmän ostamista.

Kustannussäästöjä asiakkaille teollisen internetin avulla - Solnetin aurinkoenergiapalvelu. Kaj Kangasmäki

Primäärienergian kulutus 2010

Farmivirta. Oulun Energia / Oulun Sähkönmyynti Olli Tuomivaara OULUN ENERGIA

Pynnönen SIVU 1 KURSSI: Opiskelija Tark. Arvio

BL20A1200 Tuuli- ja aurinkoenergiateknologia ja liiketoiminta

Our mission is to bring the products, services and the up-to-date knowledge about solar energy to everyone and to boost the solar markets to a new

Transkriptio:

SMG-4450 Aurinkosähkö Neljännen luennon aihepiirit Aurinkosähkö hajautetussa sähköntuotannossa Tampereen olosuhteissa Tarkastellaan mittausten perusteella aurinkosähkön mahdollisuuksia hajautetussa energiantuotannossa Tampereen olosuhteissa. 1 KERTAUSTA: AURINGOSTA MAAN ILMAKEHÄÄN TULEVA SÄTEILY Aurinkovakio S on auringon säteilyintensiteetti maan kiertoradalla: W S 1367. 2 m 2 1

SÄHKÖMAGNETIIKAN AURINKOSÄHKÖMITTAUSJÄRJESTELMÄ Aurinkopaneeli ja säteilyintensiteettimittari sijaitsevat TTY:n sähkökonehallin katolla, 45 asteen kulmassa vaakatasoon nähden. Mittausjärjestelmä rakennettiin, koska: haluttiin käytännön kokemusta aurinkokennojen käyttäytymisestä Suomen sääolosuhteissa. haluttiin selvittää, kuinka paljon aurinkosähköenergiaa olisi Tampereen olosuhteissa saatavilla esimerkiksi kotitalouksien omaan tuotantoon. Tietoa järjestelmän aurinkopaneelista: valmistaja Kyocera, malli KC125G-1. monikiteinen pii, 36 kennoa sarjaankytkettyinä. V oc = 21.7 V, I sc = 8.0 A, P max = 125 W (STC). 3 MITTAUSTEN KÄYTÄNNÖN TOTEUTUS Paneelin I(V)-käyrää mitataan toistuvasti. Yksi mittaus kestää noin 20 s. Koska vuorokausi kestää 86400 s, I(V)-käyriä mitataan vuorokaudessa noin 4300 kpl. Yksittäisestä I(V)-käyrästä tallennetaan useita muuttujia, kuten V oc, I sc, V pmax ja I pmax. Kun I(V)-käyriä mitataan toistuvasti vuorokauden ajan, pystytään laskemaan, kuinka paljon paneeli tuottaisi sähköenergiaa vuorokaudessa. Tällöin oletetaan, että paneeli tuottaa 20 sekunnin mittausjakson ajan kyseisen I(V)-käyrän osoittamaa maksimitehoa. 4 2

VUODENAJAN VAIKUTUS AURINKOSÄHKÖÖN: KEVÄT JA KESÄ Aurinkoisina kevät- ja kesäpäivinä 125 W:n paneelin tuottama sähköenergia on luokkaa 700-900 Wh. Paneeli tuottaa sähköenergian, joka vastaa noin 6-7 h:n toimintaa nimellisteholla. Puolipilvisinä kevät- ja kesäpäivinä 125 W:n paneelin tuottama sähköenergia on luokkaa 400-600 Wh. Paneeli tuottaa sähköenergian, joka vastaa noin 3-5 h:n toimintaa nimellisteholla. 810 Wh 500 Wh 5 VUODENAJAN VAIKUTUS AURINKOSÄHKÖÖN: KEVÄT JA KESÄ 862 Wh Tuotettu energiamäärä vastaa paneelin toimimista noin 7 h:n ajan nimellisteholla. 6 3

VUODENAJAN VAIKUTUS AURINKOSÄHKÖÖN: SYKSY JA TALVI Syys- ja talvipäivinä, joina aurinko välillä näyttäytyy, 125 W:n paneelin tuottama sähköteho on luokkaa 100-400 Wh. Paneeli tuottaa sähköenergian, joka vastaa noin 1-3 h:n toimintaa nimellisteholla. Pilvisinä syys- ja talvipäivinä aurinkosähkön tuotanto jää hyvin vähäiseksi: 125 W:n paneelin tuottama sähköteho on luokkaa 0-100 Wh. Paneelin tuottama sähköenergia vastaa korkeintaan tunnin toimintaa nimellisteholla. 140 Wh 20 Wh 7 VUOTUINEN AURINKOSÄHKÖENERGIA TAMPEREELLA (1/2) marraskuu 2006 - lokakuu 2007 8 4

VUOTUINEN AURINKOSÄHKÖENERGIA TAMPEREELLA (2/2) Tampereen Sähkölaitoksen mittausdataa vuosilta 1984-1992. Suuruusluokkasääntö aurinkosähkön tuotannosta Tampereen olosuhteissa: Paneeli tuottaa vuoden aikana sähköenergian, joka vastaa noin tuhannen tunnin toimintaa nimellisteholla. 9 LÄMPÖTILAN JA SÄTEILYINTENSITEETIN VAIKUTUKSET Vasemmanpuoleisen kuvan lämpötilat ovat aurinkopaneelin puolenpäivän lämpötilojen keskiarvoja vuoden aikana (marraskuu 2006 - lokakuu 2007). Suurin puolenpäivän lämpötila oli 56 o C, pienin -11 o C. Suurin mitattu paneelilämpötila oli 60 o C, pienin -30 o C. Oikeanpuoleinen kuva esittää nimellisteholtaan 125 W:n paneelin sähkötehon mitattua riippuvuutta säteilyintensiteetistä ja lämpötilasta. 10 5

VUOROKAUDENAJAN VAIKUTUS Auringon nousun ja laskun välisenä aikana aurinkosähkötehon käyrämuoto noudattaa pilvettömänä päivänä likimain sinikäyrän positiivista puolijaksoa. Aamun valoisuuden lisääntyessä tyhjäkäyntijännite nousee nopeasti. Kunhan kennot alkavat toimia, V oc :n G-riippuvuus on heikko. Virran merkittävä tuotanto alkaa, kun aurinko nousee horisontin yläpuolelle. I sc :n G-riippuvuus on lineaarinen. 11 PILVIEN VAIKUTUS Ohuet ja vaaleat poutapilvet eivät merkittävästi heikennä auringonsäteilyn tehoa, mutta tummat sadepilvet pudottavat säteilytehoa luokkaa 75%. Kirkkaana päivänä (12.5.2007) energiantuotanto on suurimmillaan, mutta puolipilvisyys (11.5.2007) näyttää kasvattavan säteilyintensiteettiä ja samalla aurinkopaneelin maksimitehoa. Kyse on siitä, että pilvet taittavat auringonsäteilyä. Säteilyintensiteetti kasvaa juuri ennen pilven tuloa auringon tielle tai vastaavasti juuri sen jälkeen, kun pilvi on poistunut auringon edestä. 12 6

PANEELIN KALLISTUSKULMAN VAIKUTUS (1/2) Kun otetaan huomioon vaihtosuuntaajan häviöt, 125 W:n paneeli tuotti vuodessa noin 111 kwh sähköenergiaa, kun paneelin kallistuskulma oli 45 o. Paneelin optimaalinen kallistuskulma riippuu maantieteellisestä sijainnista. Tampereella kallistuskulman optimi on noin 40 o (vaakatasosta). Kiinteänä asennuksena tämä olisi kuitenkin lisännyt energiantuotantoa vain 0.2%. 13 PANEELIN KALLISTUSKULMAN VAIKUTUS (2/2) Paneelin optimaalinen kallistuskulma vaihtelee Suomessa vuoden aikana merkittävästi. Energiantuotantoa kuukausittain säädettävä kallistuskulma ei kuitenkaan merkittävästi kasvata. Energiantuotannon maksimoinnin kannalta paneelin olisi oltava jatkuvasti aurinkoa seuraava. Samalla järjestelmän huoltotarve ja hinta kuitenkin kasvaisivat rajusti. 14 7

AURINKOSÄHKÖVOIMALAN TEHOJAKAUMA Aurinkopaneelin tuottama energia tulee pääosin tuotettua nimellistehoa alhaisemmilla tehon arvoilla. Esimerkkitilanteessa energiaspektrin huippu on kohdassa 106 W, kun nimellisteho on 125 W. Huomattavaa on myös pienten tehojen suuri osuus kokonaisenergiasta. 15 AURINKOSÄHKÖ HAJAUTETUSSA ENERGIANTUOTANNOSSA (1/4) Maailmalla aurinkosähkön tuotanto on kasvanut voimakkaasti, kun eri valtiot ovat alkaneet panostaa uusiutuviin energiamuotoihin. Kasvu on ollut erityisen voimakasta verkkoon kytketyssä hajautetussa tuotannossa. Tuulivoiman maailmanlaajuinen kapasiteetti on vuonna 2010 noin 150 000 MW. 16 8

AURINKOSÄHKÖ HAJAUTETUSSA ENERGIANTUOTANNOSSA (2/4) Tarkastellaan aurinkosähkön soveltuvuutta hajautettuun energiantuotantoon Suomessa huipunkäyttöajan t h avulla. Huipunkäyttöaika kertoo, kuinka monta tuntia voimalan tulisi toimia nimellistehollaan P nim vuoden aikana, jotta se tuottaisi toteutuneen vuotuisen energian E a. Huipunkäyttöajan teoreettinen yläraja t hmax on: t E P 8760 h a nim hmax Pnim Pnim 8760 h. Etelä-Suomessa aurinkosähkölle tyypillinen huipunkäyttöaika on noin 1000 h. Käytännössä tämä tarkoittaa watteina annetun nimellisteholukeman suuruista energiantuotantoa kilowattitunteina vuodessa. Esimerkiksi Kiillon 65.88 kw:n aurinkosähkövoimalalle saadaan siis: E t E P t 65880 W 1000 h = 65.88 MWh. a h a nim h Pnim 17 AURINKOSÄHKÖ HAJAUTETUSSA ENERGIANTUOTANNOSSA (3/4) Huipunkäyttöaika on käyttökelpoinen suure, kun halutaan vertailla eri paikkojen soveltuvuutta aurinkosähkön tuotantoon. Sähkömagnetiikan mittausjärjestelmällä marraskuun 2006 - lokakuun 2007 huipunkäyttöajaksi saatiin noin 936 tuntia. 18 9

AURINKOSÄHKÖ HAJAUTETUSSA ENERGIANTUOTANNOSSA (4/4) Saksa ja Japani ovat olleet edelläkävijöitä aurinkosähkön hyödyntäjinä hajautetussa energiantuotannossa. Huipunkäyttöaikoja vertaamalla havaitaan, ettei aurinkosähköjärjestelmän vuotuinen energiantuotanto ole Suomessa juuri sen alhaisempi kuin Saksassa tai Japanissa. Saksassa ei paista merkittävästi enempää kuin Suomessa. Aurinkosähkön mahdollisuudet hajautetussa energiantuotannossa eivät Suomessa kaadu säteilyintensiteettiolosuhteisiin. 19 AURINKOSÄHKÖN ONGELMIA SUOMESSA (1/2) Aurinkosähkö ei toistaiseksi ole taloudellisesti kilpailukykyinen energiantuotantomuoto. Kasvava tarve uusiutuvien energiamuotojen käytölle on aiheuttanut sen, että valtiot ovat alkaneet tukea ympäristöystävällisiä energiantuotantomuotoja. Aurinkosähkön suosio maailmalla perustuu pääosin valtioiden tukitoimiin. Syöttötariffi on osoittautunut tehokkaaksi aurinkosähkön tukitoimeksi. Kotitalouksien aurinkosähköjärjestelmät on kytketty sähköverkkoon, ja sähköyhtiöt ovat velvoitettuja ostamaan aurinkopaneeleilla tuotetun sähköenergian ennalta määrättyyn kiinteään hintaan tietyn rajallisen ajan. Aurinkosähköjärjestelmä on tällöin yksittäisen kotitalouden kannalta sijoituskohde, joka alkaa tuottaa omistajalleen taloudellista voittoa käyttöikänsä aikana. 20 10

AURINKOSÄHKÖN ONGELMIA SUOMESSA (2/2) Vaikka Suomessa ja Saksassa paistaa lähes yhtä paljon, Saksa on kuitenkin otollisempi paikka aurinkosähkön tuotannolle, koska: Saksassa on aurinkosähköteollisuutta, joten valtion tukitoimet tukevat samalla kotimaista teollisuutta. Suomessa aurinkosähköteollisuutta ei ole. Sähkön hinta on Saksassa noin kaksinkertainen Suomen hintaan verrattuna. Suomessa on vallalla yleinen asenne, ettei aurinkosähköllä tee Suomessa mitään. Lähtökohta kuitenkin on, että aurinkosähkön taloudellinen kilpailukykyisyys Suomessa vaatii valtion tukitoimia, joita ei toistaiseksi käytännössä ole. Tällä hetkellä aurinkosähkön tuottaminen ei ole Suomessa taloudellisesti kannattavaa. Hajautettuun energiantuotantoon suunniteltu syöttötariffi saattaa kuitenkin muuttaa tilanteen. Tuulisähkölle syöttötariffi on jo olemassa. Lisäksi kiristyvät ympäristövaatimukset ja alati nouseva sähkön hinta parantanevat aurinkosähkön asemaa. Joka tapauksessa aurinkosähkön hyödyntäminen Suomessa laajassa mittakaavassa edellyttää poliittista tahtoa. 21 11