Aurinkopaneelit tansanialaisessa oppimisympäristössä
Välimäki, Petteri (2013)
Välimäki, Petteri
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2013060412766
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2013060412766
Tiivistelmä
Tekes-rahoitteisessa SunEdu-projektissa pilotoidaan Tansanian maaseudulla oppimisympäristöä, jossa lukulaitteiden, matkapuhelimien ja valaisimien sähköenergia tuotetaan aurinkopaneeleilla. Insinöörityön tarkoituksena oli kirjallisuus- ja markkinakatsauksen sekä sähköisten mittausten avulla tutkia erilaisia aurinkokennoteknologioita ja valita teknis-taloudellisesti sopivin aurinkopaneeliratkaisu pilottiprojektiin.
Kirjallisuuskatsauksessa tutkittiin perinteisten piikiderakenteisten aurinkopaneelien lisäksi uusia ohutkalvoteknologiaan perustuvia paneeleja. Piikidepaneeleja kevyempinä ja kestävämpinä ohutkalvopaneelit soveltuvat paremmin projektissa suunniteltuun koululaisten käyttöön. Ohutkalvopaneelien energiantuoton suorituskyky on kidepaneeleja matalampi, mutta kestävyyden ja käytettävyyden katsottiin olevan SunEdu-projektissa suorituskykyä tärkeämpiä ominaisuuksia. Keskiarvoihin perustuvalla mitoituslaskelmalla määritettiin riittävälle suorituskyvylle karkea alaraja.
Markkinakatsauksen perusteella sähköisiin mittauksiin valittiin neljä ohutkalvopaneelia ja vertailukohteiksi kolme kiderakenteista paneelia. Uusimpia väriaineherkistettyjä ulkoilmaan tarkoitettuja ohutkalvopaneeleja ei selvityksen aikaan ollut tarjolla kohtuulliseen hintaan.
Mittauksissa aurinkopaneelien tehontuottojen havaittiin olevan vahvasti riippuvaisia valonlähteen spektristä. Paneelien tehot vaaleassa keinovalossa jäivät noin puoleen tehoista voimakkuudeltaan vastaavassa, mutta spektriltään erilaisessa auringonvalossa. Täydessä auringonvalossa havaittiin useiden kymmenien prosenttien eroja mitattujen ja valmistajien ilmoittamien maksimitehoarvojen välillä. Paneelien kallistuskulmalla auringon suhteen ei ollut erityisen dramaattista vaikutusta paneelien tehontuottoon.
Sopivin paneeli SunEdu-projektin tarpeisiin oli edullisen hintaluokan SolarPlate SP-W300 -ohutkalvopaneeli, jonka maksimiteho auringonvalossa jäi 25–30 % mitoituslaskelman minimirajasta. Käytännössä paneelin suoristuskyky voi hyvinkin riittää projektissa määritellyn oppimisympäristön sähköntuottoon ulkona auringonvalossa.
Kirjallisuuskatsauksessa tutkittiin perinteisten piikiderakenteisten aurinkopaneelien lisäksi uusia ohutkalvoteknologiaan perustuvia paneeleja. Piikidepaneeleja kevyempinä ja kestävämpinä ohutkalvopaneelit soveltuvat paremmin projektissa suunniteltuun koululaisten käyttöön. Ohutkalvopaneelien energiantuoton suorituskyky on kidepaneeleja matalampi, mutta kestävyyden ja käytettävyyden katsottiin olevan SunEdu-projektissa suorituskykyä tärkeämpiä ominaisuuksia. Keskiarvoihin perustuvalla mitoituslaskelmalla määritettiin riittävälle suorituskyvylle karkea alaraja.
Markkinakatsauksen perusteella sähköisiin mittauksiin valittiin neljä ohutkalvopaneelia ja vertailukohteiksi kolme kiderakenteista paneelia. Uusimpia väriaineherkistettyjä ulkoilmaan tarkoitettuja ohutkalvopaneeleja ei selvityksen aikaan ollut tarjolla kohtuulliseen hintaan.
Mittauksissa aurinkopaneelien tehontuottojen havaittiin olevan vahvasti riippuvaisia valonlähteen spektristä. Paneelien tehot vaaleassa keinovalossa jäivät noin puoleen tehoista voimakkuudeltaan vastaavassa, mutta spektriltään erilaisessa auringonvalossa. Täydessä auringonvalossa havaittiin useiden kymmenien prosenttien eroja mitattujen ja valmistajien ilmoittamien maksimitehoarvojen välillä. Paneelien kallistuskulmalla auringon suhteen ei ollut erityisen dramaattista vaikutusta paneelien tehontuottoon.
Sopivin paneeli SunEdu-projektin tarpeisiin oli edullisen hintaluokan SolarPlate SP-W300 -ohutkalvopaneeli, jonka maksimiteho auringonvalossa jäi 25–30 % mitoituslaskelman minimirajasta. Käytännössä paneelin suoristuskyky voi hyvinkin riittää projektissa määritellyn oppimisympäristön sähköntuottoon ulkona auringonvalossa.