Oivallus mullisti aurinkosähkötutkimuksen - Tampereen teknillinen yliopisto

Oivallus mullisti aurinkosähkötutkimuksen

TTY on edelläkävijä aurinkokennovoimaloiden sähköisten ominaisuuksien tutkimuksessa ja voimaloiden verkkoon liittämisessä. Teuvo Suntion oivallus aurinkokennovoimaloiden liitäntälaitteiden suunnittelussa mullisti alan tutkimuksen.

Aurinkosähkön käyttö kasvaa vauhdilla. Esimerkiksi vuonna 2011 aurinkosähkön globaali tuotantokapasiteetti kasvoi peräti 75 prosenttia saavuttaen 70 000 megawatin kokonaiskapasiteetin.

Aurinkosähköjärjestelmien toimintaa on ymmärretty heikosti viime aikoihin asti. Järjestelmiin kuuluvien teknisten laitteiden suunnittelussa on ollut puutteita, ja erilaiset toimintahäiriöt ovat tavallisia. Aurinkosähköjärjestelmien on havaittu aiheuttavan myös ongelmia sähkön laadussa ja häiriöitä sähköverkossa.

Näiden ongelmien ratkaisemisessa TTY on edelläkävijä. Vuonna 2006 syntyneen oivalluksen seurauksena TTY on noussut aurinkokennovoimaloiden kehittämisessä ja sähköverkkoon liittämisessä maailman johtavaksi asiantuntijaksi.

– Aurinkosähkön verkkoon liittämisessä tarvitaan aina invertteri eli vaihtosuuntaaja. Mielessäni kyti pitkään epäilys, että niitä suunniteltiin väärin perustein. Näin tosiaan oli. Tutkimustyömme osoitti, että aurinkokennoa ei voi käsitellä jännitelähteenä liitäntälaitteiden suunnittelussa, sillä se on fysikaalisesti epäideaalinen virtalähde, professori Teuvo Suntio sähköenergiatekniikan laitokselta kertoo.

– Ongelman ratkaisemiseksi oli luotava kokonaiskuva aurinkosähköjärjestelmien toiminnasta, ympäristötekijöistä sekä sähköverkkoon liittämisestä. 

Tiedolla on kysyntää

Suntion käänteentekevä päätelmä käänsi alan tutkimuksen uusille urille ja mullisti vaihtosuuntaajien suunnitteluperiaatteet. Uuden tiedon pohjalta suunnitellut laitteet ovat huomattavasti luotettavampia kuin entiset.
Alan tietämys on tehnyt TTY:stä halutun yhteistyökumppanin tutkimuksessa ja opetuksessa.

– Kansainvälinen kiinnostus tutkimukseemme on kasvanut voimakkaasti. Tieto kiinnostaa myös yrityksiä, sähköenergiatekniikan laitoksen johtaja, professori Seppo Valkealahti kertoo.

Vuonna 2008 sähkövoimatuotteita ja -järjestelmiä valmistava ABB ja TTY sopivat tutkimus- ja koulutusyhteistyöstä, joka jatkuu edelleen. Yhteistyötä tehdään esimerkiksi aurinkokennovoimaloiden optimaalisen rakenteen tutkimuksessa sekä vaihtosuuntaajien kehittämisessä. ABB on myös patentoinut sopimusjaksolla yhteistyön tuloksena syntyneet perusteknologiaa koskevat tulokset. 

Töitä tulevaisuuden alalta

– Kolmen viime vuoden aikana TTY:ltä on valmistunut neljä aurinkosähköjärjestelmistä väitellyttä tohtoria. ABB on rekrytoinut heidät kaikki, Valkealahti kertoo.

Loppuvuodesta 2012 väitellyt tekniikan tohtori Joonas Puukko on yksi rekrytoiduista tohtoreista. Tutkimuksessaan hän todentaa ongelmat, jos aurinkopaneelia käsitellään jännitelähteenä.

Puukko esittää, millaisia vaikutuksia oikeat aurinkopaneelit aiheuttavat vaihtosuuntaajassa ja kuinka niitä voidaan ennustaa. Työn tuloksena syntyi muun muassa ohje vaihtosuuntaajan komponenttimitoituksen ja säätöjärjestelmän suunnitteluun, jolla turvataan aurinkosähköjärjestelmän vakaa toiminta. Menetelmää sovelletaan nyt ABB:n tuotekehityksessä.

– ABB-yhteistyö todistaa yliopiston kyvystä palvella teollisuutta. Minulle se tuotti työpaikan vahvalta kasvualalta, tuotekehitysinsinöörinä työskentelevä Puukko sanoo.

Päivittäjä: Merja Jaaksi, 20.12.2012 14:39.
Sisällöstä vastaa: Kemiläinen Marjut
Asiasanat: tiede ja tutkimus, aurinkosähkö, aurinkokennot,