Keskittävän aurinkokeräintekniikan hyödyntämismahdollisuudet
Lampinen, Jani (2015)
2015
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-10-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201509221597
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201509221597
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä tutkitaan keskittävän aurinkokeräintekniikan teknistä ja taloudellista potentiaalia Suomen olosuhteissa. Keskittävällä aurinkokeräimellä tarkoitetaan tekniikkaa, jossa keräin seuraa jalustamekanismin avulla auringon liikettä taivaalla, ja jossa suora auringonsäteily heijastetaan optiikan avulla absorptioalueelle. Työn pääasiallisena tutkimuskohteena on parabolinen kourukeräin.
Työn teoriaosa jakaantuu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa tutustutaan auringon säteilyenergiaan ja sen saatavuuteen. Erityistä huomiota kiinnitetään suoran säteilyn komponenttiin ja sen mittaamiseen. Toisessa osassa tutustutaan aurinkolämpöteknologiaan ja sen sovelluksiin. Kolmannessa osassa käydään läpi Suomessa voimassa olevaa, aurinkolämpöön liittyvää lainsäädäntöä ja kartoitetaan aurinkolämmön käyttökohteita yleisellä tasolla.
Työn tutkimusosassa vertaillaan kolmea eri auringonsäteilyn tietokantaa ja tarkastellaan niissä esitettyjä suoran säteilyn määriä. Näistä luotettavimman tietokannan mukaan tehdään vertailua myös erilaisilla seurantamekanismeilla varustettujen keräimien saamille säteilymäärille. Tämän lisäksi tutkimusosassa luodaan terminen laskentamalli paraboliselle kourukeräimelle sekä käydään läpi myös kyseisen keräintyypin optiikkaan vaikuttavat tekijät. Osassa esitellään myös taloudellisuustarkastelun periaatteet.
Työssä saaduissa tuloksissa huomataan, että auringon suoran säteilyn tarkkaan määrittämiseen liittyy vielä huomattavaa epävarmuutta. Parabolisen kourukeräimen teknisen potentiaalin arvioidaan olevan Suomen oloissa melko rajoittunut muihin yleisimpiin keräintyyppeihin nähden ja kyseisen tyyppisellä keräimellä todetaan olevan mahdollisesti käyttöarvoa vain tietyissä sovelluksissa. Taloudellisuustarkastelussa keskittävän keräintekniikan arvioidaan olevan vielä nykyisellään liian kallis toteuttaa. Mikäli korvattavien energioiden hinta kuitenkin jatkaa nousemistaan, voisi keskittävästä tekniikas-ta tulla tulevaisuudessa kuitenkin entistä kiinnostavampi vaihtoehto.
Työn teoriaosa jakaantuu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa tutustutaan auringon säteilyenergiaan ja sen saatavuuteen. Erityistä huomiota kiinnitetään suoran säteilyn komponenttiin ja sen mittaamiseen. Toisessa osassa tutustutaan aurinkolämpöteknologiaan ja sen sovelluksiin. Kolmannessa osassa käydään läpi Suomessa voimassa olevaa, aurinkolämpöön liittyvää lainsäädäntöä ja kartoitetaan aurinkolämmön käyttökohteita yleisellä tasolla.
Työn tutkimusosassa vertaillaan kolmea eri auringonsäteilyn tietokantaa ja tarkastellaan niissä esitettyjä suoran säteilyn määriä. Näistä luotettavimman tietokannan mukaan tehdään vertailua myös erilaisilla seurantamekanismeilla varustettujen keräimien saamille säteilymäärille. Tämän lisäksi tutkimusosassa luodaan terminen laskentamalli paraboliselle kourukeräimelle sekä käydään läpi myös kyseisen keräintyypin optiikkaan vaikuttavat tekijät. Osassa esitellään myös taloudellisuustarkastelun periaatteet.
Työssä saaduissa tuloksissa huomataan, että auringon suoran säteilyn tarkkaan määrittämiseen liittyy vielä huomattavaa epävarmuutta. Parabolisen kourukeräimen teknisen potentiaalin arvioidaan olevan Suomen oloissa melko rajoittunut muihin yleisimpiin keräintyyppeihin nähden ja kyseisen tyyppisellä keräimellä todetaan olevan mahdollisesti käyttöarvoa vain tietyissä sovelluksissa. Taloudellisuustarkastelussa keskittävän keräintekniikan arvioidaan olevan vielä nykyisellään liian kallis toteuttaa. Mikäli korvattavien energioiden hinta kuitenkin jatkaa nousemistaan, voisi keskittävästä tekniikas-ta tulla tulevaisuudessa kuitenkin entistä kiinnostavampi vaihtoehto.