Sähkön siirtoverkkoon kytkeytyvän tuuli- ja aurinkoenergian tuotantoon perustuvan hybridivoimalan mitoittaminen

Abstract

Tässä diplomityössä tarkasteltiin aurinkovoimalan ja tuulivoimalan tuotantoprofiileihin vaikuttavia tekijöitä ja niiden yhdenmukaisuuksia. Perehtymällä kuukausien ja vuorokausien rytmeihin, sääilmiöihin ja niiden vaikutuksiin hajautetulle sääriippuvaiselle energian tuotannolle, annettiin perusteet tuotantokapasiteettien päällekkäiselle mitoittamiselle. Työssä on perehdytty teoreettisesti tuuli- ja aurinkosähköpuistojen erilaisiin tekniikoihin ja sääriippuvuuksiin. Aurinkosähkön rooli energian tuotannossa on kasvanut Suomessa viimeisen viiden vuoden aikana merkittävästi. Vaikka kokonaisuudessa aurinkosähkön tuotanto on edelleen marginaalista, on aurinkosähkö kuitenkin nopeinten kasvava energiantuotantomuoto. Tästä huolimatta teollisen kokoluokan hajautettuja aurinkovoimalaitoksia on Suomessa vain muutamia ja voimalahankkeet kohdistuvat enimmäkseen kuntien, yksityishenkilöiden ja yritysten kulutusliittymäpisteiden yhteyteen. Tämä johtuu aurinkovoimaloiden kustannustehottomuudesta teollisessa kokoluokassa verrattuna useiden megawattien tuulivoimaloihin. Aurinkovoimala voidaan kuitenkin toteuttaa kustannustehokkaasti osaksi tuulivoimalaa, samalla nostaen liittymäpisteen käyttöastetta ja tasoittaen energian tuotantoa vuorokausien ja vuodenaikojen välillä. Diplomityön avulla perusteltiin aurinko- ja tuulihybridivoimalan potentiaali ja annettiin käytössä olevien tuotantotietojen perusteella suuntaa antava ohjeistus auringon ja tuulen yhteiskäytön mitoittamiselle saman liittymäpisteen takana. Samalla käytiin läpi edellytyksiä tuotantomuotojen yhteen sovittamiselle.

This Master’s thesis orientates in the production curves of solar and wind power. By familiarizing ourselves with the rhythms of months and days, weather phenomena and their effects on distributed weather-dependent energy production, the basis for overlapping production capacities was given. The thesis theoretically familiarized a reader with the various technologies and weather dependencies of wind and solar power parks. The role of solar electricity in energy production has grown significantly in Finland over the past five years. Even though overall solar electricity production is still marginal, solar electricity is nevertheless the fastest growing form of energy production. Despite this, there are only a few large distributed solar power plants in Finland, and the power plant projects are mostly aimed at the connection points of energy consumers. This is due to the cost inefficiency of solar power plants in the industrial scale compared to wind power plants of several megawatts. However, a solar power plant can be implemented cost-effectively as part of a wind power plant, at the same time increasing the utilization rate of the connection point and flatten out the energy production between days and seasons. With the help of this master’s thesis, the potential of the solar and wind hybrid power plant was substantiated and based on the available production data, guidelines were given for scaling the combined use of solar and wind behind the same connection point. At the same time, the qualifications for matching the production forms were reviewed.