Teollisen aurinkovoimalan hiilitase
Vainio, Roope (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024111894917
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024111894917
Tiivistelmä
Diplomityön tavoitteena oli tutkia aurinkovoimalan hiilitaseeseen vaikuttavia tekijöitä ja kehittää luotettavat laskentamenetelmät hiilitaseen arvioimiseksi. Tutkimuksessa keskityttiin sisältöanalyysin keinoin saamaan tietoa eri aurinkovoimalan osa-alueiden päästökertoimista, jotta saataisiin kattava kuva aurinkovoimaloiden hiilijalanjäljestä Suomessa. Empiirisessä osiossa luotiin standardeihin perustuvat laskentametodit ja toteutettiin tapaustutkimus Vapo Terra Oy:n suunnitteilla olevaan aurinkovoimalaan.
Laskenta- ja raportointimetodit määritettiin standardien EN 15643, EN 15978 ja EN 15804 mukaisesti. Tapaustutkimuksessa käytetyn aurinkovoimalan kokonaispäästöjen havaittiin olevan 58 961 t CO₂-e. ja elinkaaren aikaisen tuotantoon suhteutetun päästökertoimen 26,56 kgCO₂-e./MWh. Hiilipositiivisia vaikutuksia tutkittiin eri skenaarioissa Suomen sähkömarkkinoilta korvatun sähkön päästökertoimen mukaan. Tutkimuksessa päästin kokonaishiilitaseessa hiilinegatiiviseen kuin hiilipositiiviseenkin tulokseen riippuen sähkömarkkinoiden skenaarioista. Kuitenkin myös havaittiin, että vain muilla uusiutuvilla energiatuotantomuodoilla ja ydinvoimalla on matalampi kgCO₂-e./MWh päästökerroin, joten skenaariosta huolimatta voidaan todeta tapaustutkimuksessa käytetyn aurinkovoimalan päästöjen olevan matalat.
Aurinkovoimalan hiilitaseeseen vaikuttaa suunnittelussa tehdyt ratkaisut kuten käytetty paneeliteknologia, lumisuusvaikutusten minimointi ja käytetty maa-alue. Esimerkiksi turvepohjaiselle metsämaalle perustetun aurinkovoimalan hiilitase on huonompi kuin turvepohjaiselle pellolle. The aim of the thesis was to study the factors affecting the carbon balance of a solar power plant and to develop reliable calculation methods for assessing the carbon balance. The study focused on obtaining information on the emission factors of different components of a solar power plant through content analysis to provide a comprehensive picture of the carbon footprint of a solar power plant in Finland. In the empirical part, calculation methods based on standards were created, and a case study was conducted on a solar power plant planned by Vapo Terra Oy.
The calculation and reporting methods were defined according to standards EN 15643, EN 15978, and EN 15804. The total emissions of the solar power plant used in the case study were found to be 58 961 t CO₂ eq., and the lifecycle emission factor was 26.56 kg CO₂ eq./MWh. The carbon-positive impacts were studied in different scenarios based on the emission factor of the electricity replaced from the Finnish electricity market. The study resulted in both carbon-negative and carbon-positive outcomes depending on the market scenarios. However, it was also found that only other renewable and nuclear power have lower kgCO₂ eq./MWh emission factors, so regardless of the scenario, the emissions of the solar power plant used in the case study are low.
The carbon balance of a solar power plant is influenced by design decisions such as the technology used for the panels, minimizing the effects of snow, and the land area used. For example, the carbon balance of a solar power plant established on peat-based forest land is worse than that on peat-based agricultural land.
Laskenta- ja raportointimetodit määritettiin standardien EN 15643, EN 15978 ja EN 15804 mukaisesti. Tapaustutkimuksessa käytetyn aurinkovoimalan kokonaispäästöjen havaittiin olevan 58 961 t CO₂-e. ja elinkaaren aikaisen tuotantoon suhteutetun päästökertoimen 26,56 kgCO₂-e./MWh. Hiilipositiivisia vaikutuksia tutkittiin eri skenaarioissa Suomen sähkömarkkinoilta korvatun sähkön päästökertoimen mukaan. Tutkimuksessa päästin kokonaishiilitaseessa hiilinegatiiviseen kuin hiilipositiiviseenkin tulokseen riippuen sähkömarkkinoiden skenaarioista. Kuitenkin myös havaittiin, että vain muilla uusiutuvilla energiatuotantomuodoilla ja ydinvoimalla on matalampi kgCO₂-e./MWh päästökerroin, joten skenaariosta huolimatta voidaan todeta tapaustutkimuksessa käytetyn aurinkovoimalan päästöjen olevan matalat.
Aurinkovoimalan hiilitaseeseen vaikuttaa suunnittelussa tehdyt ratkaisut kuten käytetty paneeliteknologia, lumisuusvaikutusten minimointi ja käytetty maa-alue. Esimerkiksi turvepohjaiselle metsämaalle perustetun aurinkovoimalan hiilitase on huonompi kuin turvepohjaiselle pellolle.
The calculation and reporting methods were defined according to standards EN 15643, EN 15978, and EN 15804. The total emissions of the solar power plant used in the case study were found to be 58 961 t CO₂ eq., and the lifecycle emission factor was 26.56 kg CO₂ eq./MWh. The carbon-positive impacts were studied in different scenarios based on the emission factor of the electricity replaced from the Finnish electricity market. The study resulted in both carbon-negative and carbon-positive outcomes depending on the market scenarios. However, it was also found that only other renewable and nuclear power have lower kgCO₂ eq./MWh emission factors, so regardless of the scenario, the emissions of the solar power plant used in the case study are low.
The carbon balance of a solar power plant is influenced by design decisions such as the technology used for the panels, minimizing the effects of snow, and the land area used. For example, the carbon balance of a solar power plant established on peat-based forest land is worse than that on peat-based agricultural land.