Aurinkosähkövoimalan hankinta vedenkäsittelylaitokselle ja jäähallille

Abstract

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tutkia aurinkosähköjärjestelmän hankintaan liittyviä kysymyksiä muun muassa aurinkosähkön kannattavuutta. Tarkastelussa on kaksi merkittävää sähkön kuluttajaa, vedenkäsittelylaitos ja jäähalli. LUT-yliopiston tutkijat ovat jo selvittäneet jäähallille optimaalisimman aurinkovoimalan standarditehon olevan 552 kWp. Optimaalinen standarditeho lasketaan vedenkäsittelylaitokselle pohjakulutusmenetelmällä. Tällöin päivittäinen tehohuippu saisi olla maksimissaan vedenkäsittelylaitoksen tarvitseman pohjatehon verran, joka on 24,7 kW. Kohteen tarjoukset on pyydetty 28 kWp:n tehoisesta voimalasta.

Vedenkäsittelylaitosta ympäröivät puut aiheuttavat varjostusta. Perinteiselle aurinkosähköjärjestelmälle vuotuisen tuotantohäviön arvioidaan olevan noin 40 % ja älykkäälle järjestelmälle noin 25 %. Jäähallin katolla varjostus riippuu aurinkopaneelin koosta, etäisyydestä aurinkopaneelirivien välillä ja kallistuskulmasta. Pahimmillaan toisten paneelien varjostus aiheuttaa noin 20 %:n vuotuisen tuotantohäviön.

Kummankin kohteen osalta tutkitaan sekä maa- että kattoasennusta. Yleisesti ottaen hintataso maa-asennuksella ja kattoasennuksella on lähes sama. Maa-asennuksessa atsimuutti- ja kallistuskulma voidaan optimoida paremmin kattoasennukseen verrattuna. Kuitenkin maaasennus saattaa hankaloittaa muuta toimintaa, jota aurinkovoimalan ympäristössä on.

Parhaimmillaan jäähallin aurinkovoimalle saadaan 12 %:n laskennallinen tuottoprosentti. Vedenkäsittelylaitoksella vastaava luku on 4 %. Niin ikään parhaimmillaan takaisinmaksuaika jäähallin voimalalle on kuusi vuotta ja vedenkäsittelylaitoksella 17 vuotta. Ero jäähallin aurinkovoimalan eduksi selittyy pienemmillä kustannuksilla tehoyksikköä kohden, vähemmällä varjostuksella ja korkeammaksi arvioidulla sähkönhinnalla.

The objective of this bachelor’s thesis is to investigate the productivity of solar power. Two different major electricity consumers, a water treatment plant and an ice rink are being researched. The optimal peak power of solar power plant has already been calculated by LUT University researchers for the ice rink. The calculated peak power is 552 kWp. For the water treatment plant, optimal peak power is calculated using base load method. Daily production peak is measured to be equal to base load which is 24,7 kW. Call for bids are for the power of 28 kWp.

There are a few trees around the water treatment plant. Trees are causing significant production lost. For basic photovoltaic system production lost is estimated to be 40 % and for smart system production lost is estimated to be 25 %. Shadowing on the roof of the ice rink depends on type of the solar panels, distance between solar panel rows and mounting angle. At its worst other panels affect approximately 20 % production lost in a year.

The both photovoltaic systems can be installed on the ground as well as on the roof. Generally, prices are nearly same for roof installations and ground installations. Ground installation allow mounting and azimuth angle to be optimized better compared to roof installations. However, ground installation can hinder other activities.

At the best the solar power plant gives 12 % rate of return for the ice rink. For the water treatment plant rate of return is far worse, around 4 % at the best. Payback time is six years for the ice rink and 17 years for the water treatment plant. The difference can be explained with lower cost of power, minor shadowing and higher price of the electricity for the ice rink.