Aurinkosähkön verkkoon liittämisessä riittää tutkittavaa
– Aurinkosähkön laajamittainen hyödyntäminen vaatii nykyistä syvällisempää ymmärrystä aurinkosähköjärjestelmistä, väittää Lari Nousiainen. Hän tutki väitöstyössään sähköverkkoon kytkettyjä yksivaiheisia aurinkosähkövaihtosuuntaajia.Tehokkain tapa hyödyntää aurinkosähköä on kytkeä tuotanto sähköverkkoon. Verkkoliityntä vaatii aina joko yksi- tai kolmivaiheisen tehoelektroniikkapohjaisen vaihtosuuntaajan. Vaihtosuuntaus on tarpeen, koska aurinkopaneelit tuottavat tasasähköä.
–Vaihtosuuntaajat ovat sinällään tuttuja laitteita, sillä niitä on hyödynnetty jo useamman vuosikymmenen ajan esimerkiksi teollisuuden sähkömoottorikäytöissä. Aurinkopaneeli poikkeaa kuitenkin huomattavasti tunnetuista teholähteistä, sanoo Nousiainen.
Nousiainen paneutuu väitöstyössään vaihtosuuntaajan taajuustason mallinnukseen ja siihen, kuinka aurinkopaneelisto vaikuttaa koko järjestelmän dynamiikkaan. Hän näkee aurinkopaneelin pohjimmiltaan virtalähteenä, koska valosähköinen ilmiö synnyttää aurinkokennossa säteilyintensiteettiin verrannollisen virran.
–Vaihtosuuntaajatutkimus tuntuu kuitenkin elävän jännitepohjaisessa maailmassa. Alalla vallitsevat suunnittelu- ja mallinnussäännöt pohjautuvat laitteisiin, joita on syötetty vakiojännitelähteistä, kuten sähköverkosta tai akustoista.
Nousiaisen mukaan vaihtosuuntaajan dynamiikka onkin aivan toinen, kun siihen liitetään aurinkopaneelisto jännitelähteen sijaan.
–Jollei tätä oteta huomion, analyyseissä voidaan päätyä väärin johtopäätöksiin esimerkiksi vaihtosuuntaajan tai sen verkkoliitynnän stabiilisuustarkastelussa. Aurinkosähköjärjestelmien aiheuttamista verkkohäiriöistä ja toimintahäiriöistä on jo valitettavasti raportoitu kansainvälisissä tutkimuksissa.
Tulevaisuudessa aurinkosähköjärjestelmien määrä verkossa lisääntyy entisestään ja uusia toimintatapoja tarvitaan esimerkiksi ympäristöolosuhteiden mukaan vaihtelevan sähköntuotannon ja kulutuksen tasapainottamiseen. Tällöin vaaditaan syvällistä ymmärrystä aurinkosähköjärjestelmistä, jotta sähköverkon stabiilisuus ja sähkön saatavuus voidaan taata.
Työssään hän on selvittänyt muun muassa eräitä vaihtosuuntaajan ja sähköverkon yhteensopimattomuusongelmia sekä laatinut uuden vaihtosuuntaajan komponenttimitoitusohjeen. Työn aikana on lisäksi tehty kaksi kansainvälistä patenttihakemusta uusista aurinkosähkövaihtosuuntaajista.
Väitöstilaisuus perjantaina 23.11.
Diplomi-insinööri Lari Nousiaisen sähköenergiatekniikan alaan kuuluva väitöskirja Issues on Analysis and Design of Single-Phase Grid-Connected Photovoltaic Inverters (”Yksivaiheisten verkkoon liitettyjen aurinkosähkövaihtosuuntaajien mallinnuksen ja suunnittelun problematiikkaa”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 23.11.2012 kello 12 Sähkötalon salissa S4 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittelijöinä toimivat apulaisprofessori Pedro Roncero (University of Castilla-La Mancha, Espanja) ja tekniikan tohtori Katja Hynynen (Lappeenrannan teknillinen yliopisto). Tilaisuutta valvoo professori Teuvo Suntio TTY:n sähköenergiatekniikan laitokselta.
Lari Nousiainen (28) on kotoisin Nurmeksesta ja työskentelee ABB Oy:ssä aurinkosähkövaihtosuuntaajien tuotekehitysyksikössä Helsingissä.
Lisätietoja: Lari Nousiainen, puh. 050 33 25 925, lari.nousiainen@fi.abb.com