Kesämökin sähköistys aurinko- ja tuulienergialla

Abstract

Tässä opinnäytetyössä oli tarkoituksena sähköistää kesämökki, joka sijaitsee alueella, jossa valtakunnallinen sähköverkko ei ole käytettävissä. Sähköistys toteutettiin käyttämällä pelkästään aurinko- ja tuulivoimaa, eli käyttämällä ainoastaan uusiutuvaa energiaa. Järjestelmä piti ensin mitoittaa toimimaan halutuilla spesifikaatioilla, joiden jälkeen se piti myös asentaa käyttövalmiiksi. Lisäksi opinnäytetyössä perehdyttiin yleisesti uusiutuvaan energiaan ja siihen käytettäviin laitteisiin sekä menetelmiin.

Tarkoituksena oli siis rakentaa 12 V:n järjestelmä, joka saa sähköenergiansa aurinkokennoista ja pienehköstä tuuliturbiinista. Saatu sähköenergia varastoidaan akkuun, josta saadaan virtaa valoille ja muille halutuille laitteille. Järjestelmään tarvitaan myös invertteri, joka muuntaa akulta tulevan 12 V:n tasajännitteen 230 V:n vaihtojännitteeksi. Näin mökillä pystytään myös käyttämään normaaleja verkkovirtaa käyttäviä laitteita. Järjestelmään piti mitoittaa myös sopivat säätimet, joiden avulla estetään akun vaurioituminen. Aurinkopaneelien tapauksessa säätimen avulla estetään akun ylilatautuminen. Tuuliturbiinin tapauksessa taas turbiinista tuleva vaihtojännite pitää muuntaa tasajännitteeksi säätimen avulla. Työssä myös pohdittiin sekä mitoitettiin kaapelien paksuuksia, sekä mietittiin muita pieniä yksityiskohtia, joilla saatiin järjestelmän hyötysuhdetta paremmaksi

Lopputuloksena saatiin rakennettua toimiva järjestelmä, jonka ansiosta kyseisellä mökillä on nyt mahdollista käyttää valaistusta sekä katsella esimerkiksi televisiota. Koska lähes kaikki mitoitukset ylimitoitettiin, saavutettiin haluttu tilanne jossa mökillä oleskelijoiden ei tarvitse säästellä sähköä, vaan sitä voidaan käyttää kun halutaan. Kustannuksia järjestelmälle tuli yhteensä noin 900 € töineen. Siihen eivät kuulu laitteet, jotka sähköä kuluttavat, esimerkiksi siis valaistus. Mikäli mökille olisi vedetty sähkölinja olisi se maksanut noin 8 000 €. Kyseisestä systeemistä saatiin siis myös hyvin kustannustehokas.

The purpose of this thesis was to electrify a summer cabin which is located in an area where the national electricity grid is not available. Electrification was implemented using only solar and wind power, thus using only renewable energy. Firstly the system had to be measured to work with the desired specifications. After that it had also to be installed ready for use. In addition, this thesis introduces renewable energy in general and discusses the used devices and methods of it.

The aim was, therefore, to build a 12-volt system which receives electrical energy from solar panel and a minor wind turbine. The gathered electrical energy stored in the battery provides power for lights and other desired devices. The system also required an inverter which transforms the 12 volt DC from battery to 230 volt AC. In this way, it is also possible to use normal 230 volt AC utilizing machines in the cabin. The system also had to be sized to suitable controller, which prevents the damage to the battery. In case of the solar panels, the controller prevents overcharging of the battery. While in the case of the wind turbine, the controller converts AC voltage coming from the turbine - to the 12 volt DC. This thesis also explains the planning and sizing of cable diameters, as well as other small factors that affect the system efficiency.

The end result is a fully functioning system which makes it possible, for example, to use lighting as well as watch television in the cabin. Because almost every sizing was oversized, the system achieved the desired situation where the cabin dwellers do not have to regulate the consumption of electricity. Instead, they can use it as they please. The total cost of the system was about 900 euros plus wages. It does not include the devices that consume electricity, for example, lightning. Connecting the cabin to the power grid would have cost approximately 8 000 euros. In the end the system was built very cost-effectively.