Kesämökin sähköenergiantarpeen kattaminen aurinkovoimalla
Hätönen, Sara (2024)
Hätönen, Sara
2024
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2024-09-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202409068566
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202409068566
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä suoritetaan aurinkovoimajärjestelmän mitoitus valittuun kohteeseen. Valittuna kohteena on kesämökki, joka sijaitsee Hämeenkyrössä. Työssä esitellään kohteen sijainti, mitat ja energiankulutus. Näitä ominaisuuksia tarvitaan tehdessä aurinkojärjestelmän mitoitusta.
Teorialuvussa eritellään järjestelmätyypit, sekä kerrotaan aurinkovoiman toimintaperiaatteesta ja tulevaisuuden näkymistä. Aurinkojärjestelmät koostuvat aurinkopaneeleista, jotka koostuvat edelleen aurinkokennoista. Aurinkokennon toimintaperiaate perustuu valosähköiseen ilmiöön ja puolijohteiden pn-liitokseen.
Mitoitettavina aurinkovoimajärjestelminä toimii kaksi päätyyppiä on-grid ja off-grid -järjestelmät. On-grid-järjestelmä on kiinni sähköverkossa, kun taas off-grid -järjestelmä toimii omana itsenäisenä saarekkeenaan irrallaan sähköverkosta. On-grid -järjestelmästä tehdään kaksi mitoitusta, joissa toisessa on mukana energiavarasto eli akusto ja toisessa ei.
Työssä jokaisen järjestelmätyypin mitoitus tehdään tyyppikohtaisesti. Mitoituksessa huomioidaan eri järjestelmätyypit, koska eri järjestelmätyyppien tuotantomäärän tulee kattaa erisuuruiset osuudet kokonaiskulutuksesta. Järjestelmien tuotannon arviot on tehty Euroopan komission PVGIS-työkalulla, joka antaa arvion tietyn kokoisen aurinkovoimajärjestelmän tuotannosta tietyssä sijainnissa ja tietyllä kaltevuudella. Lisäksi työkaluun syötetään aurinkovoimajärjestelmän ilmansuuntainen orientaatio. PVGIS-työkalulla tehdään arviot erikokoisille aurinkojärjestelmille, joista valitaan sopivin aurinkojärjestelmän koko järjestelmien vertailuun. Valittavissa olevien aurinkojärjestelmien koot ovat riippuvaisia valittujen paneelien koosta.
Järjestelmien vertailuluvussa mitoitettuja aurinkojärjestelmiä vertaillaan taloudellisesti. Offgrid -järjestelmä todetaan sopimattomaksi liian suuren mitoituspinta-alan takia mitoitusluvussa ja siksi se jätetään taloudellisen tarkastelun ulkopuolelle. On-grid -järjestelmistä valitaan energiavarastoton vaihtoehto. Työssä todetaan energiavaraston hinnan olevan niin merkityksellinen, ettei sen hankita ole taloudellisesti järkevää tällä hetkellä. Lisäksi todetaan energiavarastojen hinnan kehityksen olevan laskeva ja samalla energiavarastojen teknologiakehityksen jatkuvan. Niinpä energiavaraston hankintaa suositellaan myöhemmälle ajalle. Lopulliseksi aurinkojärjestelmäksi valitaan on-grid -järjestelmä ilman energiavarastoa.
Teorialuvussa eritellään järjestelmätyypit, sekä kerrotaan aurinkovoiman toimintaperiaatteesta ja tulevaisuuden näkymistä. Aurinkojärjestelmät koostuvat aurinkopaneeleista, jotka koostuvat edelleen aurinkokennoista. Aurinkokennon toimintaperiaate perustuu valosähköiseen ilmiöön ja puolijohteiden pn-liitokseen.
Mitoitettavina aurinkovoimajärjestelminä toimii kaksi päätyyppiä on-grid ja off-grid -järjestelmät. On-grid-järjestelmä on kiinni sähköverkossa, kun taas off-grid -järjestelmä toimii omana itsenäisenä saarekkeenaan irrallaan sähköverkosta. On-grid -järjestelmästä tehdään kaksi mitoitusta, joissa toisessa on mukana energiavarasto eli akusto ja toisessa ei.
Työssä jokaisen järjestelmätyypin mitoitus tehdään tyyppikohtaisesti. Mitoituksessa huomioidaan eri järjestelmätyypit, koska eri järjestelmätyyppien tuotantomäärän tulee kattaa erisuuruiset osuudet kokonaiskulutuksesta. Järjestelmien tuotannon arviot on tehty Euroopan komission PVGIS-työkalulla, joka antaa arvion tietyn kokoisen aurinkovoimajärjestelmän tuotannosta tietyssä sijainnissa ja tietyllä kaltevuudella. Lisäksi työkaluun syötetään aurinkovoimajärjestelmän ilmansuuntainen orientaatio. PVGIS-työkalulla tehdään arviot erikokoisille aurinkojärjestelmille, joista valitaan sopivin aurinkojärjestelmän koko järjestelmien vertailuun. Valittavissa olevien aurinkojärjestelmien koot ovat riippuvaisia valittujen paneelien koosta.
Järjestelmien vertailuluvussa mitoitettuja aurinkojärjestelmiä vertaillaan taloudellisesti. Offgrid -järjestelmä todetaan sopimattomaksi liian suuren mitoituspinta-alan takia mitoitusluvussa ja siksi se jätetään taloudellisen tarkastelun ulkopuolelle. On-grid -järjestelmistä valitaan energiavarastoton vaihtoehto. Työssä todetaan energiavaraston hinnan olevan niin merkityksellinen, ettei sen hankita ole taloudellisesti järkevää tällä hetkellä. Lisäksi todetaan energiavarastojen hinnan kehityksen olevan laskeva ja samalla energiavarastojen teknologiakehityksen jatkuvan. Niinpä energiavaraston hankintaa suositellaan myöhemmälle ajalle. Lopulliseksi aurinkojärjestelmäksi valitaan on-grid -järjestelmä ilman energiavarastoa.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8354]