Aurinkosähkö kotitaloudessa
24.3.205 Espoo ja 26.3.2015 Vantaa
Markku Tahkokorpi, Utuapu Oy
Aurinkoteknillinen yhdistys ry
Suomen Lähienergialiitto ry
Esityksen rakenne
Yleistä aurinkoenergiasta
Aurinkosähkö
Aurinkovoimalan
hankinta
Aurinkosähkön
taloudesta
Linkkejä
Yleistä aurinkoenergiasta
Yleistä aurinkoenergiasta
•
•
•
•
•
Auringosta tulee joka tunti maapallolle enemmän
energiaa kuin koko ihmiskunta käyttää vuodessa
Suomen käyttämä sähkömäärä voitaisiin tuottaa
yhdellä prosentilla Suomen suopinta-alasta
(= vajaat 1000 km2 eli noin 30 km x 30 km)
Saatavuus vaihtelee eri aikaskaaloilla
Käyttökustannus lähellä nollaa
Käytännössä ehtymätön
Auringon säteily Suomessa
•
•
Kokonaissäteilyn määrä on noin 900 - 1150 kWh
vuodessa optimiasennossa olevalle neliömetrille
Suomessa säteilystä merkittävä osa on epäsuoraa
=> Keskittävien järjestelmien hyöty jää melko vähäiseksi
•
•
Paneelien suuntaus (atsimuutti) ja kallistuskulma
(deklinaatio) vaikuttavat erityisesti tuotannon
ajalliseen jakautumaan
Varjostukset erityisesti etelän suunnalla pyrittävä
minimoimaan: ”Horisontti näkyviin”
Kuukausittainen auringon säteilyn määrä Lohjalla
etelään suunnatulle eri kulmassa oleville pinnoille
[kWh/m2]
0
200
30
40
60
90
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Tammi
Helmi
Maalis
Huhti
Touko
Kesä
Heinä
Elo
Syys
Loka
Marras
Joulu
Maaheijastuksen vaikutus
• Edellä mainittu ei huomioi maaheijastusta
• Talvella maasta heijastuvan säteilyn määrä voi olla
useita kymmeniä prosentteja taivaalta tulevasta
(Lumi heijastaa > 90 % säteilystä)
• Avoimessa maastossa kannattaa paneelit tai
keräimet asentaa melko pystyyn asentoon
(> 60 astetta)
Auringon rata Espoossa
Aurinkosähkö
•
•
Aurinkosähkötekniikkaa 1
o Aurinkosähkötekniikka
perustuu puolijohde- ym.
materiaalissa tapahtuvaan fotonin aiheuttamaan
elektronin irtoamiseen atomirakenteesta
o Aurinkokennoja voidaan valmistaa eri
materiaaleista
Yksikiteinen pii
o Monikiteinen pii
o Muut epäorgaaniset ohutkalvomateriaalit
o Orgaaniset materiaalit, Perovskiitti
o
Aurinkokennojen hyötysuhteita
NREL, 27.02.2015
Aurinkosähkötekniikkaa 2
o Paneelit
mitoitetaan ja hinnoitellaan nimellistehon
eli piikkitehon (WP) mukaisesti
(Mitattuna säteilyteholla 1000 W/ m2, 25 asteen lämpötilassa)
o Parhailla
kaupallisilla aurinkopaneeleilla
saavutetaan reilun 20 % hyötysuhde säteilytehosta
tasavirtaan (Yleensä 13 - 18 %)
o Paneelien tuottama tasavirta joko varastoidaan
akkuihin tai muunnetaan invertterillä verkkovirraksi
paikalliseen tai muualla verkossa tapahtuvaan
kulutukseen
Mökkijärjestelmä ”Off-grid”
Suora verkkoon kytkentä
•
•
Kansainvälisesti yleisin
tapa tuottaa
aurinkosähköä
Taloudellisin ratkaisu
erityisesti jos
aurinkosähkölle on
saatavissa syöttötariffi
tai nettomittarointi
Verkkoon kytketty
aurinkosähköjärjestelmä
Aurinkosähköjärjestelmissä
huomioitavaa
o Alhainen
lämpötila parantaa piipohjaisten
paneelien hyötysuhdetta
=> hyvä tuotto kevättalvella
o
Tällöin ilma on kirkas, ulkolämpötila alhainen ja
heijastukset lumesta voi hyödyntää
o Vanhemmat
aurinkopaneelit olivat hyvin herkkiä
osittaisvarjoille, haittaavat myös MPPT-säätöä
o
Mikroinvertterit, tasavirtaoptimoijat (DC/DCoptimizers)
o Kattotyöt,
ukkossuojaus, lumi- ja tuulikuormat
Aurinkosähkön asennukset
Lähde: EPIA
Aurinkovoimalan hankinta
Kuva: Janne Käpylehto
Aurinkovoimalan hankinta 1
• Esiselvitys/-katsastus
• Aurinkoresurssi (asennuspaikka, suunta, varjostukset)
• Sähkön tarve, mahdollinen joustava kulutus, muut
tavoitteet
• Muut reunaehdot (Katon rakenne ja kunto)
• Rakennusluvan tarve (Rakennus-/toimenpide-/-)
• Laitteiston mitoitus kulutuksen ja muiden
tavoitteiden mukaisesti
Sähkön tyyppikulutus
omakotitalossa tuntitasolla
Kuva: Motiva
Tyypillinen kulutus vaiheittain
Kulutuksen ja tuotannon yhteen
sovittaminen
• Kulutuksen ohjaus
• Lämminvesivaraaja
• Lämpöpumput
• Sähkön varastointi
• Toistaiseksi ei taloudellisesti kannattavaa verkkoon
liitetyissä järjestelmissä, mutta kehitys on nopeaa
• Saksassa tuetaan omakotimittaluokan sähkövarastoja
• USA:ssa ennustetaan 250 % markkinakasvua tälle
vuodelle
Aurinkovoimalan hankinta 2
• Hankinta ja asennus
•
•
•
•
•
Kilpailutus
Järjestelmätoimittajan ja laitteiston valinta
Ilmoitus verkkoyhtiölle – kytkentälupa
Asennus ja verkkoon kytkeminen
Sähkön myyntisopimus sähkökauppiaan kanssa
• Laitteiston käyttö ja huolto
• Mahdolliset paneelien puhdistukset ja muu huolto
• Sähkön kulutuksen älykäs ohjaus
• Korjaukset
Aurinkosähköjärjestelmän
verkkoon liittäminen
• Asetusten mukainen laitteisto
• Käytännössä VDE-AR-N 4105 2011-8 mukainen
• Lupa verkonhaltijalta
• Kaavake Energiateollisuus ry:n sivulla
• Sopimus sähkön ostosta sähkökauppiaan kanssa
• Ks. Esimerkiksi www.sahkonhinta.fi tai suoraan
sähkönmyyntiyhtiöiltä
Aurinkosähkön taloudesta
Lähde: EPIA
Aurinkosähkön taloudesta
• Suomessa 5 kW:n järjestelmä maksaa tällä hetkellä
noin 10 000 € asennettuna veroineen
• Yritykset ja kunnat voivat saada tähän investointitukea
(ja vähentää alv:n)
• Tällä hetkellä ym. kokoluokassa aurinkosähkö on
Suomessa yleensä kannattavaa (eli halvempaa kuin
verkosta ostettu) kun sen kuluttaa pääosin itse
• Aurinkosähkön omakustannushinta 6 – 10 c/kWh
• Mahdolliset tulevat tukimekanismit voivat parantaa
tilannetta myös verkkoon syötetyn sähkön suhteen
Aurinkosähkövoimaloiden
hintataso Suomessa 2014
Toteutuneita nimellishintoja Suomessa 2014 (€/Wp, sis alv)
3,00
2,50
2,27
2,00
2,18
2,07
2,00
1,89
1,92
1,63
1,50
1,00
0,50
0,00
1
10
100
Suomen ja Saksan toteutuneita
aurinkosähkövoimaloiden hintoja
Vuoden
2014 hintahaarukka
Suomessa
Esimerkki omakotijärjestelmästä
• Sähkölämmitteinen
omakotitalo
Nurmijärvellä
• Kesällä 2014 hankittu
4.59 kWp:n
aurinkovoimala,
invertteriteho 8 kW
• 2,18 €/Wp
• SIPO n. 1,5 %
Linkkejä
Aurinkoenergialinkkejä
Finsolar-hanke http://laica.fi/finsolar-hanke/
Motiva Oy http://www.motiva.fi
Aurinkoteknillinen yhdistys ry
http://www.aurinkoteknillinenyhdistys.fi/index.php
Suomen Lähienergialiitto ry
http://www.lahienergia.org
Energiateollisuus ry:n pientuotantosivu
http://energia.fi/sahkomarkkinat/sahkoverkko/pientuotanto
EPIA (European Photovoltaic Industry Association)
http://www.epia.org/
Aurinkoenergian tuottolaskin
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php
Kiitos !
[email protected]
[email protected]