Aurinkovoimalan tuotantopotentiaali Tampereella

Abstract

Aurinkosähkön suosio on kasvanut viime vuosikymmeninä kiihtyvällä tahdilla ja myös aurinkopaneelien tekniikka on kehittynyt merkittävästi. Aurinkovoimalan tuotantoon kuitenkin vaikuttaa vahvasti leveyspiiri, jolla voimala sijaitsee sekä vallitseva sää ja ilmasto. Tässä työssä tutkitaan vuosina 2019 ja 2020 Tampereen yliopiston tutkimusvoimalassa mitattuihin säteilyvoimakkuuksiin ja paneelilämpötiloihin perustuen nykyaikaisen aurinkovoimalan tuotantopotentiaalia Tampereella. Koska mallinnus pohjautuu alueella tehtyihin todellisiin mittauksiin, tulokset ovat todenmukaisempia kuin internetissä saatavilla olevien laskurien arviot.

Aluksi on käyty läpi aurinkokennon toimintaperiaate diodimallista alkaen ja esitelty kaavat, joilla voimalan energian tuotantoa mallinnetaan. Työssä käytettyyn malliin on tehty muutamia yksinkertaistuksia laskennan keventämiseksi, mutta niillä ei ole merkittävää vaikutusta tuotantoarvioihin. Tuotantolaskelmissa on käytetty kuvitteellista asuinkerrostalon katolle rakennettua voimalaa, jonka nimellisteho on 100,5 kW. Voimala koostuu 268:sta Salo Solarin Suomessa valmistamasta yksikideaurinkopaneelista, joissa jokaisessa on 72 aurinkokennoa. Työn toisessa osassa käsitellään tuotantolukuja ja tarkastellaan tuotannon vaihtelua vuosi-, kuukausi- ja päivätasolla.

Tulosten mukaan voimala osui hyvin voimalatoimittajien antamiin 900–1 000 tunnin huipunkäyttöaika-arvioihin. Vuosi 2020 oli hieman parempi energiantuotantovuosi vuoteen 2019 verrattuna. Erot vuosien välillä olivat suurempia kuukausitasolla, jossa yksittäisen kuukauden tuotanto saattoi olla jopa moninkertainen toisen tarkasteluvuoden vastaavaan aikaan verrattuna. Valtaosa vuoden energiasta tuotettiin huhti-elokuussa ja alkuvuosi oli keskimäärin loppuvuotta tuottoisampaa, jolloin useana päivistä ei tuotettu lainkaan energiaa.

Työssä korostui energiavaraston tarve, sillä voimalan tuotanto huippukuukausina selvästi ylitti talotekniikan ja asuntojen oletetun kulutuksen. Lisäksi energian tuotannossa esiintyi päivien välillä yhden asunnon kuukausienergian suuruisia vaihteluja.