Aurinkosähkön ja pientuulivoiman tuotantopotentiaali Mussalon satamassa

Abstract

Tässä työssä tutkitaan Mussalon satama-alueen aurinko- ja pientuulivoiman tuotantopotentiaalia sekä uusiutuvan energian tuotanto- ja varastointikapasiteetin vaikutusta järjestelmän taloudelliseen arvoon. Uusiutuvan sähköenergian avulla alueen yritykset voisivat lisätä energiaomavaraisuuttaan. Aurinko- ja tuulivoiman vuosittainen tuotantopotentiaali arvioidaan Ilmatieteen laitoksen vuoden 2023 säädatan avulla, käyttäen PVsyst- ja HOMER Pro -ohjelmistoja. Tuotanto- ja varastointikapasiteetin vaikutusta tutkitaan MATLAB-simulaatiomallilla, jossa hyödynnetään tuotantodataa, teollisuusrakennuksen kulutusprofiilia sekä vuoden 2023 sähkön spot-hintatietoja. Tulokset osoittivat, että Mussalon satama-alueella olisi mahdollista tuottaa vuosittain 33—55 GWh aurinkosähköä ja keskimäärinen ominaistuotanto olisi noin 1002 MWh/MWp. Pystyakselisen tuuliturbiinin ominaistuotanto olisi alueella lähes yhtä hyvä kuin aurinkovoimalan, mutta pientuulivoimalan investointikustannukset ovat merkittävästi suuremmat. Pientuulivoimalan ja akkuenergiavaraston yhdistäminen aurinkovoimalaan parantaisi energiaomavaraisuutta jopa 15 %. Vuoden 2023 sähkön hinnoilla pelkän 100 kWp aurinkovoimalan vuosittainen rahallinen hyöty olisi 8500 €. 10 kW:n pientuulivoimala kasvattaisi järjestelmän rahallista hyötyä vuodessa 800 €, ja 100 kWh:n akkuenergiavarasto lisäisi arvoa 400 €. Työssä havaittiin, että sähkön hinnalla on merkittävä vaikutus uusiutuvan energian investointien kannattavuuteen. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää Mussalon satama-alueen energiaomavaraisuuden kehittämisessä ja uusiutuvan energian investointien suunnittelussa.

This study examines the generation potential of solar and small-scale wind power in the Mussalo port area and the impact of renewable electricity production and storage capacity on the system's economic value. By utilizing renewable electricity, the companies in the area could increase their energy self-sufficiency. The annual generation potential of solar and wind power is simulated using weather data from the Finnish Meteorological Institute for the year 2023 with PVsyst and HOMER Pro software. The impact of generation and storage capacity is analyzed using a MATLAB simulation model, which utilizes production data, an industrial building's load profile, and electricity spot price data from 2023. The results indicate that the Mussalo port area has the potential to generate 33—55 GWh of solar electricity annually, with an average specific production of approximately 1002 MWh/MWp. The specific production of a vertical-axis wind turbine would be nearly as good as that of a solar PV system, but the investment costs of small-scale wind power are significantly higher. Combining a small-scale wind turbine and a battery energy storage system with a solar power system would improve energy self-sufficiency by up to 15%. With 2023 electricity prices, the annual monetary benefit of a 100 kWp solar power system alone would be €8,500. A 10-kW small-scale wind turbine would increase the system's value by €800 per year, and a 100-kWh battery energy storage system by €400 per year. The study found that electricity prices significantly impact the profitability of renewable energy investments. The results of the study can be utilized to develop energy self-sufficiency in the Mussalo port area and to plan renewable energy investments.