Aurinko- ja tuulisähkön tuotantoprofiilit ja aurinkosähkön tuntitason ennustaminen

Abstract

Tuulivoima ja aurinkosähkö lisääntyvät Suomessa ja muualla maailmassa kovaa vauhtia. Työssä oli tarkoitus perehtyä siihen, missä tilanteessa Suomessa tällä hetkellä ollaan näiden tuotantomuotojen kohdalla. Sen lisäksi työn tarkoituksena oli esitellä, miten kyseiset tuotantomuodot toimivat. Työn lähtökohtana oli myös luoda ennustemallia aurinkosähkön tuotannolle. Lisäksi työssä haluttiin hieman tutkia ja pohtia, miten tuulivoiman ja aurinkosähkön tuotto vaikuttaa sähkön kulutuksen ja tuotannon väliseen tasapainoon, sekä mitä haasteita tulevaisuudessa näiden yleistymisellä voi olla.

Opinnäytetyössä kuvattiin kuvaajien avulla, miten tuulivoima ja aurinkosähkö sijoittuvat tällä hetkellä Suomen sähköntuotantoon. Näiden tilastojen perusteella todettiin, että tuulivoima on kovasta kasvutahdistaan ja valtion avustuksista huolimatta vielä hyvin pieni osa kokonaistuotannosta. Aurinkovoiman todettiin olevan vielä marginaalisempi tuotantomuoto, sillä verkkoon kytkettyä aurinkopaneelitehoa oli vain hyvin vähän. Työssä kuvattiin myös teoriassa se, miten auringosta saadaan aurinkosähköä, ja miten tuulesta saadaan tuulisähköä. Aurinkosähkön ennustamisesta luotiin ennustemalli, jolla voidaan arvioida aurinkopaneelien tuottoa eri vuodenaikoina ja erilaisina päivinä jopa tunnin tarkkuudella. Työssä kuvattiin myös lyhyesti, miten tuulivoimalan tuotanto jakautuu vuorokauden eri tunneille, ja miten monta tuotantopäivää vuodessa osui mihinkin tuotantoluokkaan energiantuoton perusteella. Opinnäytetyössä esitettiin myös, miten omakotitalon kulutus ja tuotto kohtaavat, ja mitä haasteita lisääntyvä omatuotanto voi luoda teknisesti niin sähköverkolle kuin itse kotitaloudellekin.

Tuotanto-osuuden perusteella voitiin päätellä, etteivät tuulivoima ja aurinkosähkö ole vielä Suomessa iso osa tuotantoa, mutta ne lisääntyvät vauhdilla. Tuotantoennustemallin perusteella voitiin päätellä, että aurinkosähkön tuntitason ennustaminen on vaikeaa nopeasti muuttuvista aurinko-olosuhteista johtuen. Tuulivoiman tuotantoprofiilista pääteltiin, että tuulivoima ei ole niin herkästi muuttuvaa kuin aurinkosähkö. Aurinko- ja tuulisähkön osalta todettiin, että niiden riippuvuus olosuhteista vaikeuttaa sähköverkon taseen pitämistä kunnossa, sillä näiden tuotantomuotojen tuotanto pitää olla korvattavissa silloin, kun ne eivät tuota.

The purpose of this study was to gather information about renewable energy production in Finland. The aim was to introduce how electricity is produced and used in Finland. The main focus was on wind and solar power. Another aim was to produce a prediction model for solar power in which the user of the model could predict the power production of a solar panel system.

The data were collected from an actual solar panel system and from an actual wind tur-bine. The data from solar panel was gathered within one year in 2007. The data about the solar panel was used to make a prediction for all hours in all four seasons.

On the basis of the solar panel data was made a model which consists an electricity production prediction for every hour on the scale from one to four. For wind power it was briefly shown how production changes during the day in couple of example days.

The conclusion was that solar power and wind power could be used in Finland but prediction of solar power could be very tricky because effect of the weather on power production is huge. Wind power production showed that wind power is more stable and does not change so radically. Growing amount of these production forms is causing some challenges for electricity grid and it has to be considered in the planning of grids in future.