Megawattiluokan aurinkovoimaloiden mitoitus ja akkupohjaisen energiavaraston hyödyntäminen aurinkosähkön tuotannossa

Abstract

Kiinnostus aurinkosähkön tuotantoa kohtaan on lisääntynyt maailmalla. Suuri ongelma on kuitenkin tuotannon voimakas vaihtelu. Akut tarjoavat hyvän mahdollisuuden varastoida sähköenergiaa, jolloin sitä voidaan ottaa akuista silloin kun aurinkoenergiaa ei ole saatavilla.

Tämä diplomityö tehtiin toimeksiantona vaasalaiselle Ampner Oy:lle. Työssä mitoitettiin kolme megawattiluokan aurinkosähköjärjestelmää, jotka poikkesivat toisistaan jännitteiltään ja tehoiltaan. Tarkoituksena oli tutkia jännite- ja tehotason vaikutusta mitoitukseen, järjestelmän rakenteeseen, energiantuotantoon ja verkon eri suureisiin. Tarkoituksena oli myös tutkia mitä hyötyjä akuston käytöllä on osana aurinkovoimalaa tuotannon siirron näkökulmasta.

Työssä käsiteltiin erilaisia aurinkosähköjärjestelmien topologioita sekä niiden peruskomponentteja paneelilta aina muuntajalle asti. Samalla käytiin läpi komponenttien mitoitukseen liittyviä asioita. Lisäksi tarkasteltiin erilaisia akkuteknologioita ja tutkittiin niiden tuomia mahdollisuuksia aurinkosähkön yhteydessä.

Mitoituksien perusteella laadittiin DigSilent PowerFactory -ohjelmalla simulointimalli, jota käytettiin sähkön tuotannon mallinnuksessa ja tehonjakolaskennassa. Tuloksille tehtiin tarkempi teknillinen tarkastelu. Taloudellista puolta tarkasteltiin jonkin verran.

Akuston käyttöä aurinkosähköjärjestelmässä tarkasteltiin PV*SOL -ohjelmalla. Käyttöä tarkasteltiin vuosi- ja päivätasolla. Vuositason simuloinnit tehtiin myös ilman akustoa ja tuloksia verrattiin järjestelmään, johon oli liitetty akusto.

Tutkimusten perusteella saatiin kattavasti tietoa teho- ja jännitetasojen vaikutuksesta järjestelmän mitoitukseen ja energiantuotantoon. Akustolla pystyttiin hyvin pienentämään verkosta otetun energian määrää. Akusto tarjoaakin ratkaisun aurinkosähkön suurimpaan ongelmaan, eli tuotannon vaihteluun.