Aurinkopaneelitekniikan soveltuvuus- ja taloudellisuustarkastelu teollisessa sovelluksessa

Abstract

Tässä diplomityössä tarkastellaan aurinkopaneelitekniikan hyödyntämismahdollisuuksia teollisuuslaitosten energiatarpeen kattamiseksi. Työn keskeinen tavoite on tutkia aurinkopaneelitekniikan kannattavuutta Etelä-Pohjanmaan alueella. Työssä ei ole konkreettista kohdetta, jolle laskelmat olisi kohdistettu, vaan laskennat toteutettiin yleisellä tasolla.

Työssä perehdyttiin ensin aurinkoenergiaan ja sen potentiaaliin Suomessa. Lisäksi tarkasteltiin Suomen lainsäädäntöä ja asetuksia aurinkosähköön liittyen. Tämän jälkeen tehtiin pintapuolinen katsaus aurinkopaneelitekniikan toimintaperiaatteisiin ja aurinkosähkön tuotantoon vaikuttaviin tekijöihin sekä aurinkovoimalaitosten oheislaitteiston komponentteihin. Sitten vertailtiin olemassa olevia sekä kehitteillä olevia aurinkokennotekniikoita ja niiden ominaisuuksia. Työssä tarkasteltiin myös aurinkosähkömarkkinoita sekä maailmanlaajuisesti että Suomessa ja tutkittiin Suomen sähkönhinnan muodostumista ja kehitystä.

Työssä tehtiin energiantuotantolaskelmia yksi- ja monikiteisille aurinkopaneeleille sekä a-Si, CIGS ja CdTe -aurinkopaneeleille ja havaittiin, että ohutkalvokennoilla toteutettujen aurinkosähköjärjestelmien tuotanto on hieman parempi kuin yksi- ja monikiteisillä aurinkosähköjärjestelmillä. Ohutkalvotekniikalla toteutettujen aurinkovoimalaitosten vaatima pinta-ala on kuitenkin suurempi. Lopuksi tehtiin kannattavuuslaskennat monikiteisillä Heckert Solars:n NeMo -paneeleilla toteutetuille 50 kW ja 300 kW aurinkosähköjärjestelmille. Kannattavuuslaskelmien perusteella todettiin, että aurinkosähkö on kannattavaa Suomen olosuhteissa ja sähkömarkkinoilla, jos tuotettu sähkö kulutetaan suoraan kohteessa. Lopuksi laskettiin tuotetun energian hinta voimalaitoksen koko elinkaarelle. Tulosten mukaan Suomessa on mahdollisesti saavutettu jopa toisen asteen verkkopariteetti.

This thesis is a study on the suitability and economy of solar panel technology in industrial applications. The goal was to examine the profitability of solar panel technology in covering the energy needs of an industrial establishment. There is no concrete target on which the calculations could have been directed at and the calculations have been carried out in a general level. Firstly, solar energy and its potential in Finland is studied, followed by an examination of Finnish legislation on solar energy. After this, a survey was made on the operational principals of solar cells and on the factors affecting solar panel production. In addition, peripheral equipment of a solar power plant was examined, together with solar panel technologies, both existing and under development, and their properties. The thesis also investigates the global and Finnish photovoltaic markets and the formation and development of electricity prices in Finland. In connection with the energy production estimations of monocrystalline, polycrystalline, and thin-film (a-Si, CIGS and CdTe) solar panels, it was noticed that thin-film solar panels production was bigger. However, thin-film photovoltaic systems require a larger surface. After this, an economy survey was made for a 50 kW and a 300 kW photovoltaic system using Heckert Solar’s NeMo solar panels. Based on the survey solar electricity can be profitable in Finnish conditions and electricity markets, if the produced energy is consumed directly by the producer. Finally, electricity price per kilowatt-hour was calculated. According to the results, second degree grid parity could have been reached in Finland.