Suuren kokoluokan aurinkovoimalan toteutus- ja kannattavuusselvitys Lappeenrannan lentokentälle

Abstract

Lappeenrannan kaupunki kaavailee suuren aurinkopuiston toteuttamista Lappeenrannan lentokentälle. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää suuren kokoluokan aurinkovoimalan toteutettavuutta ja kannattavuutta Lappeenrannan lentokentällä PPA-sopimuksella. Työn on tavoitteena toimia hyödyllisenä dokumenttina Lappeenrannan kaupungille mahdollista tulevaa lentokenttäaurinkovoimalaa ja sen kilpailuttamista ajatellen.

Työssä tutkitaan lentoturvallisuusvaatimusten aiheuttamia haasteita aurinkovoimalan toteuttamiselle lentokenttäalueella ja määritetään PPA-sopimuksen eli pitkäaikaisen sähkönhankintasopimuksen kattohinta ja sopimuspituus. Työssä simuloidaan Lappeenrannan lentokentän tuotantopotentiaali ja tutkitaan, miten kaksipuolisilla aurinkopaneeleilla ja yksiakselisella aurinkoseuraajalla voidaan parantaa vuosituotantoa. PPA-sopimukselle lasketaan arviot sähkön hinnasta eri sopimuspituuksilla ja tuottovaatimuksilla nykyhintatason mukaisesti.

Työssä havaittiin, että lentoturvallisuuden aiheuttamat haasteet on mahdollista selättää, kun oikeat turvallisuushaasteet otetaan huomioon. Tärkeimmäksi turvallisuushaasteeksi asettui aurinkopaneelien aiheuttamat heijastukset. Lentokentälle mahtuisi vähintään 6,6 MWp:n aurinkovoimala, jonka vuosituotantopotentiaali olisi noin 5,9 GWh. Kaksipuolisilla aurinkopaneeleilla ja yksiakselisella seuraajalla vuosituotantoa voitaisiin kasvattaa yhteensä noin 22 %. Lappeenrannan lentokentällä PPA-sopimuksen sähkön hinta 25 vuoden sopimuspituudella voisi olla alimmillaan noin 40 €/MWh, mikä alkaa olemaan kilpailukykyinen sähkön markkinahintaan verrattuna. Omat haasteensa voimalan toteuttamiselle aiheuttaa voimalan vaatima verkkoliitäntä, joka kasvattaa investointikustannuksia merkittävästi. Sähköenergian kustannusten pienentämisen lisäksi aurinkovoimalalla olisi positiivinen merkitys kaupungin imagoon.

The city of Lappeenranta is planning to implement a large solar park at Lappeenranta Airport. The purpose of this study is to determine the feasibility and profitability of a large-scale solar power plant at Lappeenranta Airport under a Power Purchase Agreement (PPA). The work aims to serve as a useful document for the city of Lappeenranta with a view to a possible future solar power plant and its tendering.

The work examines the challenges caused by flight safety requirements for the implementation of a solar power plant in the airport area and determines the price ceiling and contract length of the PPA. The production potential of Lappeenranta Airport will be simulated and investigated how bifacial solar panels and a single-axis solar tracker could improve annual production. Estimates of the price of electricity with different contract lengths and rate of return requirements are calculated for the PPA according to the current price level.

It was found that it is possible to overcome the challenges posed by flight safety when the right safety challenges are considered. The main safety challenge was the reflections caused by the solar panels. The airport would have a capacity of at least 6.6 MWp of solar power, with an annual production potential of about 5.9 GWh. With bifacial solar panels and a single-axis follower, the total annual production could be increased by about 22%. At Lappeenranta Airport, the price of electricity under a PPA for a contract period of 25 years could be at its lowest at around 40 €/MWh, which is starting to be competitive compared to the market price of electricity. The network connection required by the power plant, which significantly increases investment costs, poses challenges to the construction of the power plant. In addition to reducing the cost of electricity, a solar power plant would have a big positive impact on the image of the city.