Sulautettu hybridiaurinkosähköjärjestelmä

Abstract

Insinöörityössä selvitettiin aurinkosähköjärjestelmien toimintaa, rakennetta, järjestelmien eroja, tulevaisuutta, nykyhetkistä tilaa Suomessa ja niiden soveltuvuutta loma-asuntoon. Selvityksen perusteella valittiin sopiva aurinkosähköjärjestelmä loma-asuntoon Salon seudulle.

Työssä tavoitteena oli uuden omavaraisen aurinkosähköjärjestelmän suunnittelu, mitoitus, asentaminen ja pääkeskuksen sekä varavoimasovelluksen rakentaminen järjestelmään. Tietoa aurinkosähkötehosta etsittiin paikalliselta sääasemalta, ja tuloksista ilmeni arvojen riittävyys järjestelmän toimintaan kesäisin.

Aurinkosähköjärjestelmä mitoitettiin valaistuksen ja elektroniikkalaitteiden kuormien huipputehojen ja minimikäyttöaikojen mukaan. Saatujen tulosten avulla mitoitettiin akusto, aurinkopaneelit ja lataussäädin. Koko järjestelmään liitettiin hybridikäyttöön bensiiniaggregaatti suurempaa tehoa varten, jota ei ole taloudellisesti mielekästä tuottaa aurinkoenergialla. Lisäksi järjestelmään rakennettiin pääkeskus, joka sisältää lataussäätimen ja invertterin vaihtosähkökuormia varten. Työssä rakennettiin myös avoimen lähdekoodin energiamittari järjestelmään myöhemmin liitettäväksi.

Lopputuloksena syntyi toimiva sulautettu hybridiaurinkosähköjärjestelmä, joka osoittautui omavaraiseksi vähintään halutun kahden päivän ajaksi. Järjestelmän avulla loma-asuntoon saatiin toimiva valaistus ja sähköistys.

Projektin kokemukset osoittivat hybridiaurinkosähköjärjestelmän rakentamisen pitkäjänteiseksi prosessiksi ja sen investointikustannusten olevan kilpailukykyisiä mökin sähköistämisessä. Investointikustannuksissa onnistuttiin alittamaan paikallisen verkkoliityntämaksun alin luokka. Tulevaisuudessa järjestelmä on laajennettavissa ja mukautettavissa sen hetken tarpeisiin.

This thesis handles functions, structures, future, and the solar power systems` present state in Finland, their suitability for a holiday home and differences of photovoltaic systems. Based on this study, a suitable photovoltaic system was selected for a holiday home in the Salo area.

The aim of this thesis was to plan, size and install a self-sustaining solar power system and to build a main electrical center and a back-up power system application for the system. Information on solar electric power was gathered from a local weather station and the results showed that the values were sufficient for the system to operate during summer.

The photovoltaic system was sized based on load peak intensities during minimum operating times of lighting and electronic loads. Battery, solar panels and a charge controller were sized by using these results. The whole system includes a hybrid gasoline generator for higher powers that are not economically viable to produce with solar energy. Additionally, an electrical center was built to the system, including a charging controller and an inverter for AC loads. An open source energy meter was built as well for later installment.

As a result, a functioning open source hybrid photovoltaic system was build and it turned out to be self-sustaining for the wanted two days period. By means of the system, lighting and electricity are provided for the holiday home.

This project showed that the building of a hybrid photovoltaic system is a persistent process and that its investment costs are competitive in a holiday home´s electrification. Investment costs succeeded to be under the lowest costs for connecting the holiday home to local power-distribution network. In future, it is possible to extend the system and modulate it for future requirements.