Pohjanmaan Aurinko22.12.2016

EnergiatekniikkaLevón-instituutti

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

AURINKOENERGIAN

SAATAVUUS

JA HINTA .

● Aurinkosähkön hinta riippuu auringon säteilytehosta, paneelien ja muiden komponenttien hinnasta, asennuskustannuksista sekä pääomakustannuksista.

● Energiantuotannon LCOE-kustannuksella tarkoitetaan energiantuotannon yksikkökustannusten nykyarvoa sijoituksen koko elinaikana. Jos LCOE kustannus alittaa keskimääräisen energiakustannuksen, sijoitus on kannattava.

● Aurinkosähkön LCOE hinta-arviot vaihtelevat tällä hetkellä Euroopassa 105 - 160 € välillä [1], [2].

● Finsolar hankkeen mukaan aurinkosähkön hinta Suomessa on 33 - 53 €/MWh yksityisille ja yrityksille, ilman siirtomaksuja ja veroja [3]. Aurinkoenergian kannattavuutta voi laskea kannattavuuslaskurilla [4].

Aurinkosähkönhintasuhteessamuihinlähteisiin

Thelevelizedcostofelectricity(LCOE),alsoknownasLevelizedEnergyCost(LEC),isthenetpresentvalueoftheunit-costofelectricityoverthelifetimeofageneratingasset.Itisoftentakenasaproxyfortheaveragepricethatthegeneratingassetmustreceiveinamarkettobreakevenoveritslifetime.

-Wikipedia

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Aurinkosähkönhintasuhteessamuihinlähteisiin

Pöyrynarvio2015[2]

Tuotantomuoto

Hinta €/MWh

Biomassa -CHP

50

Maatuulivoima 65

Biomassa-lauhde

85

Aurinkosähkö 105

Merituulivoima 120

160€/MWh

Katoilla20%kalliimpaaAurinkosähkönhintalaskee25%vuosikymmenessä

Lähde:IRENA[1]

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

PohjanmaaPohjoismaidenparastaaluetta

Lähde:PVGIS[5]

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Aurinkokaukolämpö,

Helsinginleveysasteellasaavutetaanvuodestariippuennoin1100kWh/m,Jyväskylänleveydellänoin950kWh/m2jaSodankylässänoin850kWh/m2.

AurinkoenergiansaatavuuskuitenkinhuonoamuuhunEurooppaanverrattuna

Lähde:PVGIS[5]

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Aurinkopaneelienhintakehitys

Lähde:IRENA[15]

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Aurinkopaneelienkulurakenne

Lähde:IRENA[15]

Suurimmatsäästötsaadaanasennus-kuluissajaoheis-laitteissa!

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

IEA:narvioitaaurinkenergianhinnankehitykselle

Lähde:IEA[10]

Maaperustainenaurinkosähköonhalvinta.Isotyksiköthiemanhalvempiakuinpienet.Asennushuomattavastihalvempaapeltikatolle,kuintiilikatolle.

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Aurinkopaneelientehokkuus

Lähde:IEA[10]

Paneelientehokkuus<20%Laboratoriossajo40%.

Kehitystäodotettavissa!

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

AURINKOENERGIA

ESIMERKKIEN

VALOSSA .

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Paneelienasennuskulmanmerkityssähköntuotannolle[5]Vaikuttaasekätuotettuuntehoonettätehontuotannontasaisuuteen.

1kWppaneeliKulma:0astetta673kWh/a,78%

1kWppaneeliKulma:44astetta(Optimi)857kWh/a,100%

1kWppaneeliKulma:90astetta665kWh/a,77%

Punainenkäyrä:Yhdenakselinympäriaurinkoaseuraavapaneeli1200kWh/a,140%

1kWppaneeli,kokonaishyötysuhdenoin0.15,pinta-ala6.7m^2

133/16/17 Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi

Vaasankattopinta-ala[6]

12/22/16

Vaasan kattopinta-ala, 2.6 km2 200 Gwh/vuosi

Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi

Lähde:Sunenergia[6]

Tuotanto vs tarve

● Vaasan sähkön kokonaisenergiansiirto 938 GWh/a

● Vaasan kattojen aurinkoenergiapoten-tiaali noin 200 GWh/a

● Torkkolan tuulipuiston tuotanto 186 GWh/a

● Vaasan talotoimen energiankulutus 28 GWh/a

12/22/16 Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi

12/22/16 Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi

Katoilla voitaisiin tuottaa energia kiinteistöjen paikalliseen kulutukseen, mutta se ei riitä teollisuuskokoluokan tuotantoon.

Jos teollisuuskokoluokan aurinkovoimaa tarvitaan, joudutaan rakentamaan myös maaperustaisia aurinkovoimaloita.

Johtopäätös

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Simuloituisoaurinkovoima-aluePohjanmaalla

Tekniset tiedot

Asennettu kapasiteetti 25 GWp

Kokonaispaneelipinta-ala 166 km2

Puiston pinta-ala 300 km2

Vuosituotto 20 TWh

Osuus Suomen sähkön kulutuksesta

24%

Paneelien asennuskulma Vaakasuora

Paneelien hinta 12 Mrd€

Rakennuskustannukset 22 Mrd€

Muut laitteet 6 Mrd€

Yhteensä 40 Mrd€

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

SimuloidunvoimalantuotannonjasähkönkulutuksenyhteensopivuusSuomessakäyttäen24hvarastoa.

Lähteet:KulutusFinngrid,[7]FMI:Säteilyteho,Jyväskylä[8]

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

SimuloidunvoimalantuotantojakulutusElokuussa2016

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Kulutuksenjasimuloiduntuotannonkorrelaatio,vuonna2016

Kulutustietojenlähde:Finngrid[7]

Ideaalinen,r=1Todellisuus,r=-1

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

SähkönhintaNordpoolissa(dayahed)vsAurinkosähköntuotanto

Hintatietojenlähde:Nordpool[9]

Lieväpositiivinenkorrelaatio

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Pohjanmaa on Suomen parasta aurinkoenergia-aluetta, mutta silti auringonpaistetta on paljon vähemmän kuin Euroopan maissa yleensä

Aurinkoenergian saatavuus ei vastaa vuosisykleissä energian tarvetta, mutta vuorokauden sisällä energiaa saadaan eniten päivällä jolloin sitä myös tarvitaan eniten. Kokonaisuudessaan aurinkosähkön tuotanto korreloi heikosti (ei myöskään negatiivisesti) kulutuksen kanssa.

Tuotantopiikit vaikeuttavat sähköverkon tasapainottamista

Aurinkosähkön tuotannolla ei myöskään ole juuri korrelaatiota sähkön markkinahinnan kanssa, koska elspot hinta on pysynyt aika vakaana. Siksi sähkön tuotannon vaihtelevuus ei ole ongelma sähkön tuottajalle.

Paneelien kulmaa säätämällä voidaan saada optimaalinen teho, tai tasata vuosittaisten syklien vaihtelua, asentamalla kennot optimaalista 44 asteen kulmaa pystympään. Aurinkoa seuraavalla järjestelmällä saavutetaan vielä +40% lisähyöty optimaaliseen kiinteään kulmaan verrattuna.

Aurinkosähkön rakennuskustannuksista noin 30% koostuu paneelien hinnasta, 55% rakennuskustannuksista ja 15% muun laitteiston hinnasta.

.

Yhteenveto

12/22/16 Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi

AURINKOENERGIA SUOMESSA JA

MUUALLA

Eggbek

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Sähköntuotantoalueittainvuonna2050(suuriuusiutuvienosuus-skenaario)

Lähde:IEAaurinkoenergiatiekartta[10]

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

AurinkoenergianmerkitysEU:nenergiastrategiassa

Lähde: SET-Plan [11]

Euroopan strategisten energiateknologioiden suunnitelmassa (SET-plan), uusiutuvien energioiden integroiminen sähköverkkoon ja niiden kustannusten laskeminen ovat kaksi tärkeintä avaintoimenpidettä.

• Kaikki tulevaisuuden energiaskenaariot ennustavat aurinkosähkölle avainroolia.

• Aurinkosähkö on kehittynyt ennusteita nopeammin, nyt ennustetaan 15% osuutta EU:n energiantuotannosta vuonna 2030 , kun se tällä hetkellä on yli 5%

• EU haluaa pitää yllä aurinkopaneelituotantoa, jonka markkinaosuus on tällä hetkellä enää 5%

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

AurinkosähköEU:nenergiastrategiassa

Lähde: SET-Plan [11]

EU:n tavoitteena myös vähentää verkon tasapainon ylläpitävän tekniikan hintaa

Rakennusmateriaaleihin integroiduista aurinkopaneeleista ennustetaan suurta tulolähdettä eurooppalaiselle teollisuudelle, jota vie eteenpäin nolla- ja plusenergiatalojen kehittäminen.

Kun taloissa on omaa energiantuotantoa, varastointia ja kulutuksen hallintaa, niistä tulee älysähköverkon pienin itsenäinen yksikkö.

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

EU:ssahyväksyttyjästrategisiapäämääriä

Lähde: SET-Plan [11]

Aurinkopaneelien tehokkuuden kasvattaminen 20% vuoteen 2020 mennessä ja 35% vuoteen 2030 mennessä

Aurinkosähköjärjestelmän kokonaiskustannuksien alentuu 20% 2020 mennessä ja 35% 2030 mennessä

Aurinkopaneelien elinikä nousee 30 vuoteen 2020 mennessä ja 35 vuoteen 2025 mennessä

Kehitetään rakennuselementtejä nolla- ja plusenergiataloja varten, joihin on valmiiksi integroitu aurinkopaneeleita, niin että niiden kustannukset laskevat 50% vuoteen 2o20 ja 75% vuoteen 2030 mennessä.

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Keskittäväaurinkovoima

Lähde: SET-Plan [11]

SET-suunnitelmassa on hahmoteltu, että Etelä-Euroopassa voitaisiin tuottaa sähköä keskittävällä aurinkovoimalla hintaan 100 €/Mwh, vuonna 2050, kun Auringon säteilyteho on luokkaa 2050 kWh/m2/vuosi.

Keskittävä Aurinkovoima ei siis näyttäisi Suomessa olevan kannattavaa, koska aurigon säteilyteho jää useimmilla alueilla alle 1100 kWh/m2/vuosi.

12/22/16 Vaasan yliopisto | Aurinkovoiman vaikutukset maakuntakaavoitukseen

Ei erityistä asemaa aurinkoenergialla

Vain muutama maininta lähinnä katolle asennetuista aurinkosähköjärjestelmistä

Suomenenergiajailmastostrategia

Uusiutuvanenergiantukijärjestelmä

●Aurinkosähkölähtenytkasvuunviimevuosina●Teoreettinenpotentiaalihyvinsuuri●Kattopinnoillavoitaisiintuottaa15TWhvuonna2030●Aurinkosähkönerittäinlaajamittainenhyödyntäminenedellyttäisisähkönvarastointiakesäajaltatalvelle●Sähköverovelvollisuudestavapautetuttoimivatpystyvättuottamaanmelkokannattavastiaurinkosähköäomaankäyttöönjonyt●Isoimmatyksittäisethankkeetvoivatollaluokkaa1-100MWp,joista2-20MWpovatyleisimpiä●Aurinkosähköhankkeetluvitukseltaankevyempiäjanopeampia(tarvitaanvainrakennus-taitoimenpidelupa)kuintuulivoimataibiomassahankkeet

Lähteet:[12]ja[13]

3012/22/16 Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi

Saksantilanne

Miksi isoja aurinkovoimalaitoksia, kuten Eggebek (https://en.wikipedia.org/wiki/Eggebek_Solar_Park)jaMeuro(https://en.wikipedia.org/wiki/Solarpark_Meuro)

Koska IEA:n raportin mukaan teollisuuskokoluokan aurinkovoimalaitokset ovat 20-25 % halvempia kuin kattovoimalat. LCOE ero noin 24 €/MWh

Koska Saksan energiatukijärjestelmän mukaan isojenkaan tuulipuistojen ei tarvinnut maksaa sähköveroa

Nykyään tukijärjestelmä muuttunut, ja isojen maaperustaisten aurinkopuistojen toteuttaminen vähentynee

12/22/16 Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi

Tuulivoiman ongelmaksi on noussut maailmanlaajuiset vastustusliikkeet.

Vastustamisen syitä ei tarkasti tiedetä, mutta melua, maisemavaikutuksia ja energian hintaa käytetään usein argumentteina.

Voiko aurinkoenergia kohdata samanlaista vastustusta?

Ainakin Floridassa on jo ollut tapaus, jossa kansalaisjärjestöksi naamioitunut organisaatio yritti torpata uutta lakia joka olisi helpottanut yksityisten aurinkovoiman käyttöä

Aurinkovoimanvastustus?

Suomalaiset yritykset aurinkoliiketoimmin arvoketjussa

Aurinkovoimanarvoketju:Komponenttienvalmistus→Järjestelmienasennus→Käyttöjahuoltopalvelut,kuuluviayrityksiäovat:

● Valmistus:Okmetic,Beneq,Savosolar,Valoe,NapsSolarsystems,Abb,Vacon,Switch,Luvata,Suntrica,Ecosimply,

● Asennusjahuolto:Finnwind,Helen,ArevaSolar,Valoe,Solartukku,Solarvoima,PlaygreenFinland,Sundial,NapsSolarsystems,Savo-Solar,Salololar,Solareon

● Sähköntuotantojamyynti:Helen,Turkuenergia,Lammaistenenergia,Keravanenergia,ENESolarSystems

● Konsultointi:AurinkoaOy,ErikksonArkkitehditOy,FCGSuunnittelujatekniikka,GranlundOy

● Tuotekehitys:ValoeOy,NAPSSolarSystemsOy,FinnwindOy,Luvata

● Tutkimus:ValoeOy,VTT,Aalto-yliopisto,Lappeenrannanteknillinenyliopisto,Tampereenteknillinenyliopisto,Vaasanyliopisto,Metropoliaammattikorkeakoulu,Jyväskylänyliopisto

Lähde:Valtioneuvostonkanslia[14]

Lähteet

[1] “PowerGenerationSummaryCharts.”2017.AccessedMarch15.http://costing.irena.org/charts/power-generation-summary-charts.aspx.

[2] “UUSIUTUVANENERGIANTUKIJÄRJESTELMÄT-875-Tukivaihtoehdot_raportti_final.pdf.”2017.AccessedMarch15.http://www.tuulivoimayhdistys.fi/filebank/875-Tukivaihtoehdot_raportti_final.pdf.

[3] “AurinkoenergiainvestointienKannattavuudenHaasteet.”2016.FinSolar.January31.http://www.finsolar.net/aurinkoenergian-hankintaohjeita/aurinkoenergian-tuotantohintoja/.

[4] “Kannattavuuslaskurit.”2015.FinSolar.September6.http://www.finsolar.net/aurinkoenergian-hankintaohjeita/kannattavuuslaskurit/.

[5] “JRC’sDirectorateC:Energy,TransportandClimate-PVGIS-EuropeanCommission.”2017.AccessedMarch15.http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.

[6] “SunEnergia-KotisiAurinkoenergialaskuri.”2017.AccessedMarch15.http://map.sunenergia.com/start.

[7] “Fingrid-SähkönKulutusJaTuotanto.”2017.Www.fingrid.fi.AccessedMarch15.http://www.fingrid.fi/fi/sahkomarkkinat/kulutus-ja-tuotanto/Sivut/default.aspx.

[8] “OpenDataManual-FinnishMeteorologicalInstitute.”2017.AccessedMarch15.http://en.ilmatieteenlaitos.fi/open-data-manual.

[9] “ElspotDayAheadMarketData.”2017.AccessedMarch15.http://www.nordpoolspot.com/Market-data1/Elspot/Area-Prices/ALL1/Hourly/.]

[10] “TechnologyRoadmapSolarPhotovoltaicEnergy-2014Edition-TechnologyRoadmapSolarPhotovoltaicEnergy_2014edition.pdf.”2017.AccessedMarch15.https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/TechnologyRoadmapSolarPhotovoltaicEnergy_2014edition.pdf.

[11] “EUROPA-SETIS|StrategicEnergyTechnologiesInformationSystem-EuropeanCommission.”2017.AccessedMarch15.https://setis.ec.europa.eu/.

[12] “Energia-JaIlmastostrategia2016.”2017.Työ-JaElinkeinoministeriö.AccessedMarch15.http://tem.fi/strategia2016.

[13] kehittämistyöryhmä,Uusiutuvanenergiantukijärjestelmien.2016.Uusiutuvanenergiantukijärjestelmienkehittämistyöryhmänloppuraportti.Työ-jaelinkeinoministeriö.http://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/74933.

[14] “EU:n2030Ilmasto-JaEnergiapolitiikanLinjaustenToteutusvaihtoehdotJaSuomenOmienEnergia-JaIlmastotavoitteidenToteutuminen-Selvitys-JaTutkimustoiminta.”2017.AccessedMarch15.http://tietokayttoon.fi/julkaisu?pubid=12101.

[15] “ThePowertoChange:SolarandWindCostReductionPotentialto2025-IRENA_Power_to_Change_2016.pdf.”2017.AccessedMarch16.http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_Power_to_Change_2016.pdf.

3/16/17 Vaasan yliopisto | Yksikkö | Kalvosarjan nimi 35