Aurinkosähkön hyödyntäminen veneen pääasiallisena energialähteenä

Abstract

Opinnäytetyö käsittelee aurinkosähkön hyödyntämistä sähköpropulsiolla varustetun veneen energialähteenä. Työssä tällaista venettä nimitetään aurinkosähköveneeksi. Aurinkosähköveneiden määrä on toistaiseksi pieni, mutta tilanne saattaa muuttua lähitulevaisuudessa. Tämän työn tarkoituksena on ollut selvittää aurinkosähköveneen kehittymismahdollisuudet yleiseksi venemalliksi ja aurinkosähköveneen suunnitteluprosessiin vaikuttavat tekijät. Näistä asioista kertovaa kirjallisuutta tai muita laajoja lähteitä ei juuri ole, minkä vuoksi työ on nähty tarpeelliseksi.

Työssä on käsitelty aurinkosähköjärjestelmän tärkeimmät komponentit ja niiden vaikutus veneen suunnitteluun. Lisäksi on perehdytty venekäytön erityisvaatimuksiin aurinkosähköjärjestelmältä. Järjestelmän mitoituksessa on hyödynnetty työtä varten tehtyä laskentataulukkoa. Se pohjautuu venesuunnitelun yleisiin laskentakaavoihin sekä Australian Standard AS4509.2: Stand Alone Power Systems Part 2: System Design Guidelines, System Installation -menetelmään aurinkosähköjärjestelmän mitoituksesta.

Työn tuloksena saatiin selville, että veneolosuhteet ovat erittäin suotuisat aurinkosähkön hyödyntämiselle. Aurinkosähköveneestä on mahdollista rakentaa täysin omavarainen tarvitsemansa energian suhteen. Omavaraisuus, pienet melu- ja saastepäästöt yhdistettynä edullisiin käyttökuluihin ovat aurinkosähköveneen suurimpia etuja. Aurinkosähkövene on hankintahinnaltaan toistaiseksi verrokkejaan kalliimpi, mutta edulliset käyttökulut tasoittavat hintaeroa pitkällä aikavälillä. Aurinkosähkön yhdistäminen veneeseen vaikuttaa koko venesuunnitteluprosessiin. Aurinkosähkö tulisi huomioida jo venesuunnitteluprosessin alkaessa, sillä tarvittavien muutosten tekeminen jälkikäteen voi osoittautua hankalaksi.

Järjestelmän mitoituksessa käytetyt menetelmät osoittautuivat toimiviksi edellyttäen, että mitoitukseen liittyvät riittävät pohjatiedot on ensin kunnolla selvitetty. Työn perusteella voidaan todeta, että aurinkosähkövene on oikein suunniteltuna kilpailukykyinen tietyissä veneluokissa ja olosuhteissa.

The purpose of this thesis was to collect information about the exploitation of solar electricity in boats with electric propulsion. In this thesis, boats of this kind are named as solar electric boats. Number of solar electric boats is small for the present, but the situation may change in the near future. The main idea of this thesis has been to clarify the solar electric boat possibilities to develop as common boat type and clarify factors which affect solar electric boat design process. Work has seen to be necessary, because literature about these issues or any other large sources about this topic are minor.

Thesis explains the most important components of the solar electric system and their impact on the design of the boat. In addition, is acquainted with the specific require-ments of the solar electric system in boat use. Spreadsheet calculation has been utilized for the system sizing. The spreadsheet is based on the general calculation formulas of boat design, as well as the Australian Standard AS4509.2: Stand Alone Power Systems Part 2: System Design Guidelines, System Installation, which includes a method in sizing the photovoltaic system.

As a result, it has become clear that the boat conditions are very favorable to solar energy utilization. The solar electric boat is possible to build a completely self-sufficient in terms of energy needs. Self-sufficiency, low noise and pollutant emissions, combined with the low running costs of the solar electric boat are the biggest advantages. Solar electric boat purchase costs are slightly higher than equivalent boats, but low running costs compensate to the price difference over the long term. Combining the solar electric system to the boat will affect the entire design process. Solar electricity should be taken into account at the beginning of the entire boat design process, as later changes in design may prove to be difficult.

The system sizing methods which are used in this thesis proved to be effective, provided that the necessary basic knowledge of the system sizing is first properly established. Work shows that the well designed solar electric boat is competitive in certain boat classes and conditions.