Suuren kokoluokan aurinkovoimalan suunnittelu ja kustannusten laskenta
Nevalainen, Markus (2022)
Diplomityö
Nevalainen, Markus
2022
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022070551054
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022070551054
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä suunnitellaan suuren kokoluokan aurinkovoimala ja lasketaan sen kustannukset. Työn tavoite on selvittää Hituran kaivosalueen sopivuus aurinkovoimalan rakentamiseksi. Alueen vahvuudet ja heikkoudet selvitetään. Tehdään kustannuslaskelmat aurinkovoimalan koko elinajalle, mistä saadaan aurinkovoimalan sähköntuotantokustannukset.
Ensimmäiseksi selvitetään valosähköisen ilmiön toimintaperiaate ja kuinka sitä hyödyntäen saadaan tehtyä aurinkopaneeli. Käydään läpi erilaiset kennomateriaalit aurinkopaneeleille ja kuinka yksi- ja kaksipuoleiset aurinkopaneelit eroavat toisistaan. Selvitetään eri asennustapoja aurinkopaneeleille ja selvitetään niiden vahvuudet ja heikkoudet.
Alueesta selvitettiin sijainnin, maaperän ja maanmuotojen vaikutukset aurinkovoimalan rakentamiseen. Sijainti vaikuttaa auringonsäteilyn suhteen sekä lähistöltä tulisi löytyä tarvittava infrastruktuuri. Maaperän tulee mahdollistaa aurinkopaneelien asennus, sekä sen pölyisyyden ja kasvuston vaikutus tuotantoon. Maanmuodot vaikuttavat aurinkopaneelien sijoittamiseen sekä paneelien varjostamiseen. Alue todettiin sopivaksi. Simuloinnin avulla selvitettiin aurinkovoimalan tuotanto alueella erilaisilla aurinkopaneelikokoonpanoilla.
Kustannuslaskelmat toteutettiin simulaatioiden ja aikaisempien tutkimusten pohjalta. Kustannuslaskelmien avulla saatiin selvitettyä aurinkopaneelikokoonpano, millä oli pienimmät elinaikaiset sähköntuotantokustannukset. Laskettiin pienimmät ja suurimmat tuotantokustannukset aurinkovoimalalle sekä verrattiin niitä lukuja historiallisiin ja nykyisiin sähkönhintoihin.
Aurinkovoimalan sijoittamisen Hituran kaivosalueelle todettiin taloudellisesti kannattavaksi nykyisten sähkönhintojen aikana. Tulevaisuuden hintojen arviointi todettiin mahdottomaksi, sillä poliittinen tilanne on epävarma. In this master’s thesis a new large scale solar powerplant is planned and also finances of that plant are calculated. Goal for this thesis is to find out if it’s reasonable to build solar power plant into Hitura quarry. Pros and cons are researched and calculation of lifetime costs is made.
Firstly photovoltaic effect is examined and how solar panels use that effect. Different types of cell materials are defined and also figured out differences between monofacial and bifacial panels. Different types of installation styles of solar panels are figured out and what are their pros and cons.
Area is evaluated by its location, soil and shape of ground. Location affects amount of solar radiation and also important infrastructure should be close. Soil needs to able to withstand installing of solar panels. Also soil shouldn’t be very dusty and it’s better to not have any plants growing. Shape of ground affects locations of solar panels and it can make shadows on panels which decreases production. Area was discovered suitable for solar power plant. Production of different types of solar panel installations on power plant was simulated.
Calculations of finances were done with the help of simulations and also used studies of solar power plant costs. Ideal type of solar panel installation was found with the help of financial calculations. After that range for levelized costs of electricity was calculated and compared with current and historical electricity prices.
Building a solar power plant into Hitura quarry was found profitable with current electricity prices. Estimating future electricity prices was found impossible because of current political situation.
Ensimmäiseksi selvitetään valosähköisen ilmiön toimintaperiaate ja kuinka sitä hyödyntäen saadaan tehtyä aurinkopaneeli. Käydään läpi erilaiset kennomateriaalit aurinkopaneeleille ja kuinka yksi- ja kaksipuoleiset aurinkopaneelit eroavat toisistaan. Selvitetään eri asennustapoja aurinkopaneeleille ja selvitetään niiden vahvuudet ja heikkoudet.
Alueesta selvitettiin sijainnin, maaperän ja maanmuotojen vaikutukset aurinkovoimalan rakentamiseen. Sijainti vaikuttaa auringonsäteilyn suhteen sekä lähistöltä tulisi löytyä tarvittava infrastruktuuri. Maaperän tulee mahdollistaa aurinkopaneelien asennus, sekä sen pölyisyyden ja kasvuston vaikutus tuotantoon. Maanmuodot vaikuttavat aurinkopaneelien sijoittamiseen sekä paneelien varjostamiseen. Alue todettiin sopivaksi. Simuloinnin avulla selvitettiin aurinkovoimalan tuotanto alueella erilaisilla aurinkopaneelikokoonpanoilla.
Kustannuslaskelmat toteutettiin simulaatioiden ja aikaisempien tutkimusten pohjalta. Kustannuslaskelmien avulla saatiin selvitettyä aurinkopaneelikokoonpano, millä oli pienimmät elinaikaiset sähköntuotantokustannukset. Laskettiin pienimmät ja suurimmat tuotantokustannukset aurinkovoimalalle sekä verrattiin niitä lukuja historiallisiin ja nykyisiin sähkönhintoihin.
Aurinkovoimalan sijoittamisen Hituran kaivosalueelle todettiin taloudellisesti kannattavaksi nykyisten sähkönhintojen aikana. Tulevaisuuden hintojen arviointi todettiin mahdottomaksi, sillä poliittinen tilanne on epävarma.
Firstly photovoltaic effect is examined and how solar panels use that effect. Different types of cell materials are defined and also figured out differences between monofacial and bifacial panels. Different types of installation styles of solar panels are figured out and what are their pros and cons.
Area is evaluated by its location, soil and shape of ground. Location affects amount of solar radiation and also important infrastructure should be close. Soil needs to able to withstand installing of solar panels. Also soil shouldn’t be very dusty and it’s better to not have any plants growing. Shape of ground affects locations of solar panels and it can make shadows on panels which decreases production. Area was discovered suitable for solar power plant. Production of different types of solar panel installations on power plant was simulated.
Calculations of finances were done with the help of simulations and also used studies of solar power plant costs. Ideal type of solar panel installation was found with the help of financial calculations. After that range for levelized costs of electricity was calculated and compared with current and historical electricity prices.
Building a solar power plant into Hitura quarry was found profitable with current electricity prices. Estimating future electricity prices was found impossible because of current political situation.