Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu vaatii erityistä huomiota
– Aurinkoteknologiassa käytettyjen vaihtosuuntaajien suunnittelussa sovelletut menetelmät saattavat johtaa toimintahäiriöihin, väittää Joonas Puukko. Väitöstyössään hän esittelee mallinnusmenetelmän, joka varmistaa järjestelmän hyvän suorituskyvyn ja vakauden kaikissa toimintaolosuhteissa.Aurinkosähköjärjestelmien liittäminen sähköverkkoon vaatii aurinkopaneelien tuottaman tasasähkön muokkaamisen joko yksi- tai kolmivaiheiseksi vaihtosähköksi sovelluskohteesta riippuen.
Energiamuunnos tasasähköstä vaihtosähköksi toteutetaan kaikissa tapauksissa niin kutsutun vaihtosuuntaajan avulla. Vaihtosuuntaajia on hyödynnetty muun muassa teollisuuden sähkömoottorikäytöissä jo vuosikymmeniä, minkä vuoksi niiden ominaisuudet tunnetaan hyvin ja laitteiden suunnittelu on saavuttanut kypsän vaiheen.
Puukon mukaan sähkömoottorikäyttöjen suunnittelussa käytettävien suunnittelumenetelmien ja olettamusten soveltaminen aurinkosähkösovelluksissa käytettäviin vaihtosuuntaajiin voi johtaa laitteiston epäluotettavaan toimintaan tai pahimmassa tapauksessa toimintahäiriöihin.
– Valitettavasti tästä on jo kokemuksia eri puolilta maailmaa.
Aurinkopaneelia ei voi käsitellä perinteisenä jännitelähteenä, kuten moottorikäyttöjen tapauksessa lähteen usein oletetaan olevan. Valosähköinen ilmiö synnyttää aurinkopaneelissa sähkövirran, minkä lisäksi paneelin ominaisuudet muuttuvat paneeliston kuormituspisteen mukaan. Molemmat seikat vaikuttavat paneeleihin kytketyn vaihtosuuntaajan toimintaan.
Väitöskirjassaan Puukko esittelee mallinnusmenetelmän, jolla aurinkopaneelien dynaamiset ominaisuudet voidaan ottaa huomioon kolmivaiheisten vaihtosuuntaajien tapauksessa. Menetelmää voidaan hyödyntää muun muassa laitteen säätöjärjestelmän suunnittelussa ja stabiiliuden analysoimisessa. Mallinnusmenetelmän sovelluksena syntyi uusi mitoitusohje vaihtosuuntaajissa energiavarastona ja suodinelementtinä käytettävien kondensaattoreiden mitoittamiseksi. Mitoitusohje takaa järjestelmän vakaan toiminnan kaikissa mahdollisissa kuormitusolosuhteissa.
– Tampereen teknillisen yliopiston sähköenergiatekniikan laitoksen aurinkosähkötutkimus on maailman kärkitasoa. Miellyttävä haaste onkin soveltaa väitöskirjaprosessin aikana karttunutta tietoa teollisuudessa aurinkosähkövaihtosuuntaajien suunnittelussa, Puukko toteaa.
Väitöstilaisuus perjantaina 2.11.
Diplomi-insinööri Joonas Puukon sähköenergiatekniikan alaan kuuluva väitöskirja Issues on Dynamic Modeling and Design of Grid-Connected Three-Phase VSIs in Photovoltaic Applications (”Kolmivaiheisten aurinkoverkkovaihtosuuntaajien dynaaminen mallintaminen ja kehittäminen”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 2.11.2012 kello 12 Sähkötalon salissa S4 (Korkeakoulunkatu 3, Tampere). Vastaväittäjinä toimivat professori Kai Zenger (Aalto-yliopisto) ja professori Hans-Peter Nee (Kungliga Tekniska högskolan, Ruotsi). Tilaisuutta valvoo professori Teuvo Suntio TTY:n sähköenergiatekniikan laitokselta.
Joonas Puukko (28) on kotoisin Helsingistä ja työskentelee ABB Oy:ssä aurinkosähkövaihtosuuntaajien tuotekehitysyksikössä Pitäjänmäellä Helsingissä.
Lisätietoja: Joonas Puukko, puh. 050 33 25 945, joonas.puukko@fi.abb.com