Aurinkosähkön hyödyntäminen : Teknisten ratkaisujen kartoitus
Saarensilta, Jukka (2013)
Saarensilta, Jukka
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201301071101
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201301071101
Tiivistelmä
Tässä insinöörityössä perehdyttiin aurinkosähköteknologioihin ja niiden hyötykäyttöön tällä hetkellä sekä niiden tulevaisuuden mahdollisuuksiin. Työssä suunniteltiin myös Metropolia Ammattikorkeakoulun aurinkoenergialaboratorion käyttöön sopivia aurinkosähköteknologioita sekä esiteltiin testauslaitteistoja ja testausta tukevia käytäntöjä. Valittavien teknologioiden tulee luonnollisesti soveltua mahdollisimman hyvin Suomen olosuhteisiin.
Tutkimus aloitettiin tutustumalla aurinkosähköjärjestelmien eri sukupolviin ja valosähköiseen ilmiöön perustuvan tekniikan käsitteisiin. Ensimmäisen sukupolven aurinkokennoissa käytetään kiteistä piitä raaka-aineena. Tällaisten kennojen hyötysuhde on hyvä, mutta niiden valmistuskustannukset ovat suuret. Toisen sukupolven tuotteet perustuvat ohutkalvotekniikkaan. Näiden hyötysuhde on huonompi kuin kiteiseen piihin perustuvilla kennoilla. Valmistuskustannukset ovat kuitenkin alhaisemmat, joten lopulliset kustannukset muodostuvat kohtuullisiksi. Lähes kaikki kolmannen sukupolven tuotteet ovat vielä tuotekehitysvaiheessa. Seuraavien 5–10 vuoden aikana tullaan näkemään, mitkä uudet tuotteet tulevat olemaan kilpailukykyisiä tällä hetkellä markkinoilla olevien tuotteiden kanssa. Ainoa kolmannen sukupolven tuote, joka on jo saatavilla kaupallisesti, on niin sanottu väriaineherkistetty aurinkokenno. Insinöörityössä tutkittiin myös keskittäviä aurinkosähköjärjestelmiä ja rakennuksiin integroitavia järjestelmiä. Tutkimuksen perusteella näyttää siltä, että molemmat järjestelmät tulevat olemaan tärkeitä aurinkosähkön tuottajia tulevaisuudessa.
Tutkimuksen tuloksena todettiin, että saatavilla on paljon erilaisia aurinkosähköjärjestelmiä. Testauslaboratorioon kannattaa valita toisen sukupolven ohutkalvotekniikkaan perustuvia laitteita, koska niiden hajavalon hyödyntämiseen liittyvät ominaisuudet ovat hyvät. Suomen ilmasto-olosuhteista johtuen hajasäteily on täällä hyvin yleistä. Lisäksi rakennuksiin integroitavat järjestelmät, kuten aurinkosähköä tuottavat ikkunat, tulisi ottaa mukaan testaukseen. Edellä mainittujen järjestelmien rinnalla tarvitaan myös ensimmäisen sukupolven tuotteita, koska niiden käytöstä on pitkäaikaista kokemusta. Tämä mahdollistaa niiden käyttämisen testauksessa luotettavana vertailukohtana.
Tutkimus aloitettiin tutustumalla aurinkosähköjärjestelmien eri sukupolviin ja valosähköiseen ilmiöön perustuvan tekniikan käsitteisiin. Ensimmäisen sukupolven aurinkokennoissa käytetään kiteistä piitä raaka-aineena. Tällaisten kennojen hyötysuhde on hyvä, mutta niiden valmistuskustannukset ovat suuret. Toisen sukupolven tuotteet perustuvat ohutkalvotekniikkaan. Näiden hyötysuhde on huonompi kuin kiteiseen piihin perustuvilla kennoilla. Valmistuskustannukset ovat kuitenkin alhaisemmat, joten lopulliset kustannukset muodostuvat kohtuullisiksi. Lähes kaikki kolmannen sukupolven tuotteet ovat vielä tuotekehitysvaiheessa. Seuraavien 5–10 vuoden aikana tullaan näkemään, mitkä uudet tuotteet tulevat olemaan kilpailukykyisiä tällä hetkellä markkinoilla olevien tuotteiden kanssa. Ainoa kolmannen sukupolven tuote, joka on jo saatavilla kaupallisesti, on niin sanottu väriaineherkistetty aurinkokenno. Insinöörityössä tutkittiin myös keskittäviä aurinkosähköjärjestelmiä ja rakennuksiin integroitavia järjestelmiä. Tutkimuksen perusteella näyttää siltä, että molemmat järjestelmät tulevat olemaan tärkeitä aurinkosähkön tuottajia tulevaisuudessa.
Tutkimuksen tuloksena todettiin, että saatavilla on paljon erilaisia aurinkosähköjärjestelmiä. Testauslaboratorioon kannattaa valita toisen sukupolven ohutkalvotekniikkaan perustuvia laitteita, koska niiden hajavalon hyödyntämiseen liittyvät ominaisuudet ovat hyvät. Suomen ilmasto-olosuhteista johtuen hajasäteily on täällä hyvin yleistä. Lisäksi rakennuksiin integroitavat järjestelmät, kuten aurinkosähköä tuottavat ikkunat, tulisi ottaa mukaan testaukseen. Edellä mainittujen järjestelmien rinnalla tarvitaan myös ensimmäisen sukupolven tuotteita, koska niiden käytöstä on pitkäaikaista kokemusta. Tämä mahdollistaa niiden käyttämisen testauksessa luotettavana vertailukohtana.