Aurinkosähköjärjestelmän optimointi kulutusprofiilin mukaan
Dinh, Sang (2019)
Kandidaatintyö
Dinh, Sang
2019
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019110536694
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019110536694
Tiivistelmä
Kandidaatintyössä arvioitiin verkosta ostettavan sähkön minimoimiseen optimoidun aurinkosähköjärjestelmän kannattavuutta, sekä analysoitiin kulutusprofiilin muodon merkitystä aurinkosähköjärjestelmän suunta- ja kallistuskulmiin. Työssä mitoitettiin seitsemälle eri kulutuskohteelle kuusi erikokoista aurinkosähköjärjestelmää niiden tuntipohjaisen vuosikulutusprofiilin perusteella, jonka jälkeen arvioitiin järjestelmien kannattavuutta. Järjestelmiä vertailtiin diplomityössä mitoitettuihin järjestelmiin, josta työ on pohjautunut, sekä referensseinä toimiviin järjestelmiin, jotka on suunnattu tuottamaan mahdollisimman paljon sähköä. Kannattavuuskriteerinä oli, että optimoitu järjestelmä säästää rahallisesti ostosähköä enemmän kuin referenssijärjestelmä myy rahallisesti myyntisähköä verkkoon.
Ostosähkön minimoimiseen optimoidut aurinkosähköjärjestelmät eivät olleet referenssijärjestelmiin verrattuna kannattavampia. Optimoidut järjestelmät säästivät marginaalisesti vähemmän ostosähköä verrattuna referenssijärjestelmiin, jotka pystyivät kompensoimaan säästetyn sähkön myyntisähkön määrällä, jonka ne tuottivat optimijärjestelmiä enemmän. Ostosähkön minimoimiseen optimoitu järjestelmä ei ole yleensä kannattavampi kuin maksimaaliseen tuotantoon optimoitu järjestelmä, ellei tarkoituksena ole ostosähkön pienentämisen lisäksi vähentää ylituotantoa.
Asennettavan kohteen kulutuskäyrän muodolla ei ole myöskään merkittävää vaikutusta aurinkosähköjärjestelmän suuntakulman valintaan. Ellei kulutuskohteen kulutuspiikki ole poikkeavan suuri aamu- tai iltapäivällä, etelään päin suunnattu järjestelmä tuottaa kokonaisvaltaisesti enemmän sähköä, jonka kulutuskohde myös pystyy hyödyntämään useammin. Kun kallistuskulma oli pienempi kuin 45°, saatiin lisää käyttösähköä vuorokauden aikaisemmille ja myöhemmille tunneille, mutta tämä vähensi järjestelmän kokonaistuotantoa, joka vähensi järjestelmän kannattavuutta. Ilman erityistä syytä tai rajoitteita, paneelit on kannattavinta asentaa etelään päin 45° kallistuskulmalla saavuttaakseen mahdollisimman suuri tuotanto. The thesis evaluated the viability of a photovoltaic system optimized for minimizing electricity purchased from the grid. In addition, the effect of the shape of the load profile on the direction and tilt angle of the photovoltaic system was analysed. Six different system sizes were designed for seven different targets based on their hourly-based load profiles. After which their viability was evaluated and compared with a system optimized for production and systems dimensioned from a master’s thesis this thesis is based on. The viability criterion was that an optimized system would save more money by purchasing less electricity from the grid compared to a max-production system would gain from selling the overproduced electricity back to the grid.
Photovoltaic systems optimized for minimizing purchased electricity was found not to be more profitable than production-optimized systems. Optimized systems only saved marginally less purchased electricity compared to a reference system, which the reference system could compensate for by selling the overproduction it made more in comparison to the optimized system. Although, optimized systems could be a viable consideration if the goal is to minimize purchased electricity and overproduction.
The shape of a load profile has no significant influence on which direction the system should be optimally directed towards. Unless the load profile of a target has significantly more load during some other time than daytime, it is recommended to face the photovoltaic system towards south. A south-facing system has more base production to consume in comparison to systems facing other directions, even if the targets load is timed more towards the earlier or later hours of the day. Tilt angles less than 45° degrees produced more electricity that could be used during earlier or later hours but resulted in less overall production which made the system less profitable. If there are no specific reasons or limitations, it is most optimal to install the panels facing south with a 45° tilt angle to maximize production.
Ostosähkön minimoimiseen optimoidut aurinkosähköjärjestelmät eivät olleet referenssijärjestelmiin verrattuna kannattavampia. Optimoidut järjestelmät säästivät marginaalisesti vähemmän ostosähköä verrattuna referenssijärjestelmiin, jotka pystyivät kompensoimaan säästetyn sähkön myyntisähkön määrällä, jonka ne tuottivat optimijärjestelmiä enemmän. Ostosähkön minimoimiseen optimoitu järjestelmä ei ole yleensä kannattavampi kuin maksimaaliseen tuotantoon optimoitu järjestelmä, ellei tarkoituksena ole ostosähkön pienentämisen lisäksi vähentää ylituotantoa.
Asennettavan kohteen kulutuskäyrän muodolla ei ole myöskään merkittävää vaikutusta aurinkosähköjärjestelmän suuntakulman valintaan. Ellei kulutuskohteen kulutuspiikki ole poikkeavan suuri aamu- tai iltapäivällä, etelään päin suunnattu järjestelmä tuottaa kokonaisvaltaisesti enemmän sähköä, jonka kulutuskohde myös pystyy hyödyntämään useammin. Kun kallistuskulma oli pienempi kuin 45°, saatiin lisää käyttösähköä vuorokauden aikaisemmille ja myöhemmille tunneille, mutta tämä vähensi järjestelmän kokonaistuotantoa, joka vähensi järjestelmän kannattavuutta. Ilman erityistä syytä tai rajoitteita, paneelit on kannattavinta asentaa etelään päin 45° kallistuskulmalla saavuttaakseen mahdollisimman suuri tuotanto.
Photovoltaic systems optimized for minimizing purchased electricity was found not to be more profitable than production-optimized systems. Optimized systems only saved marginally less purchased electricity compared to a reference system, which the reference system could compensate for by selling the overproduction it made more in comparison to the optimized system. Although, optimized systems could be a viable consideration if the goal is to minimize purchased electricity and overproduction.
The shape of a load profile has no significant influence on which direction the system should be optimally directed towards. Unless the load profile of a target has significantly more load during some other time than daytime, it is recommended to face the photovoltaic system towards south. A south-facing system has more base production to consume in comparison to systems facing other directions, even if the targets load is timed more towards the earlier or later hours of the day. Tilt angles less than 45° degrees produced more electricity that could be used during earlier or later hours but resulted in less overall production which made the system less profitable. If there are no specific reasons or limitations, it is most optimal to install the panels facing south with a 45° tilt angle to maximize production.