4/2012

Aurinko lämmittää veden ja lattian

Aurinkosähkössä riittää tutkittavaa

Seppo Valkealahti ja Teuvo Suntio

TTY:n sähköenergiatekniikan laitoksen aurinkosähkötutkimus on maailman kärkitasoa. Se on edistänyt merkittävästi aurinkosähköjärjestelmien luonteen ja toiminnan ymmärtämistä. Tutkimus on tuottanut uutta tietoa ja teknologiaa, kuten väitöskirjoja ja patenttihakemuksia.

Myös yritysmaailma näkee aurinkosähkön potentiaalin. Neljä ABB Oy:ssä työskentelevää asiantuntijaa on kehittänyt alan teknologiaa väitöstutkimuksissaan professori Teuvo Suntion (kuvassa oikealla) ohjauksessa.

Päänavaus oli syksyllä 2011 TTY:ssä tarkastettu Jari Leppäahon väitöskirja, joka pureutui aurinkosähköjärjestelmissä käytettävien liitäntälaitteiden vikatilojen syihin. Tänä syksynä aiheesta on väitellyt kolme tohtoria. Juha Huusari tutki hajautettuja aurinkosähköjärjestelmiä. Samalla hän tuli tuulettaneeksi vanhoja totuuksia aurinkopaneeleista.

– Valtaosalla alan tutkijoista ja insinööreistä on selkeästi väärä lähestymistapa aurinkopaneelin liittämiseen, Huusari väittää.

Joonas Puukko esitteli mallinnusmenetelmän, joka varmistaa aurinkosähköjärjestelmän hyvän suorituskyvyn ja vakauden kaikissa toimintaolosuhteissa. Lari Nousiainen puolestaan tutki sähköverkkoon kytkettyjä yksivaiheisia aurinkosähkövaihtosuuntaajia. Samalla tehtiin kaksi kansainvälistä patenttihakemusta uusista aurinkosähkövaihtosuuntaajista.

– Aurinkosähkön laajamittainen hyödyntäminen vaatii nykyistä syvällisempää ymmärrystä aurinkosähköjärjestelmistä. Muun muassa aurinkosähkön verkkoon liittämisessä riittää tutkittavaa, Nousiainen summaa.

Suomessa saadaan vuodessa noin 1 000 kilowattituntia aurinkoenergiaa neliömetrille. Auringon lämpöä voi hyödyntää maaliskuulta syyskuulle, ja vain kylmimpänä ja pimeimpänä aikana valoa saadaan liian vähän.

Merkittävin este aurinkolämmön hyödyntämisessä on tiedon puute.

– Kokemusten kasvaessa asenteet aurinkolämpöä kohtaan muuttuvat. Tilanne oli samantapainen lämpöpumppujen kohdalla muutama vuosi sitten. Nyt kun markkinoilla on paljon tarjontaa ja hyviä lämpöpumppujärjestelmiä, niistä löytyy myös vertailevaa tietoa, kertoo aurinkolämmitystä tutkinut professori Timo Kalema.

Kalema ennustaa, että aurinkolämmön suosio kasvaa uusien rakennusmääräysten seurauksena, sillä aurinkolämpö tarjoaa hyvän mahdollisuuden alentaa rakennusten energiakustannuksia.

– Suomen oloissa kyseeseen tulee ennen kaikkea käyttöveden lämmitys. Aurinkokeräimillä lämmitetyn veden toinen käyttökohde on lattialämmitys, koska siinä kiertoveden ei tarvitse olla yhtä kuumaa kuin patteriverkostossa. Porin uimahallissa aurinkolämpö lämmittää allasveden.

Markkinoilla kahdenlaisia keräimiä

Aurinkolämpökeräimiä on markkinoilla kahta perustyyppiä. Perinteisen tasokeräimen rinnalla on hyötysuhteeltaan huomattavasti parempia, mutta hinnaltaan kaksinkertaisia tyhjöputkikeräimiä. Ne soveltuvat Kaleman mukaan hyvin Suomen ilmastoon, koska niissä lämpöhäviöt saadaan pieniksi.

Keräinten teho parantuisi kymmeniä prosentteja, jos ne seuraisivat auringonkiertoa. Suomessa on valoisan kesän ansiosta vuosittaisen säteilyn kokonaismäärä samalla tasolla kuin Alppien pohjoispuoleisessa Euroopassa. Kesäaamuina ja -iltoina valo tulee kuitenkin matalalta ja eri suunnasta kuin päivällä.

Keräinten kääntyminen auringon suuntaan nostaisi järjestelmän kustannuksia huomattavasti, eikä niiden luonteva sijoittaminen rakennuksiin ole helppoa.

Aurinkolämpö tarjoaa hyvän mahdollisuuden alentaa rakennusten energiakustannuksia.

Ratkaisu myös viilennykseen

Yksi aurinkolämmön potentiaalinen käyttökohde on jäänyt professori Timo Kaleman mielestä vähälle huomiolle.

– Tarve rakennusten jäähdyttämiseen kesällä on kasvanut, ja siihen aurinkolämpö soveltuisi hyvin. Lämmöllä toimivat absorptiojäähdytyskoneet olisivat loistava tapa käyttää aurinkolämpöä.

Toistaiseksi markkinoilla ei kuitenkaan ole valmiita ratkaisuja, vaikka tarvittava tekniikka on periaatteessa hyvin yksinkertaista, tuttuakin.

– Aikanaan ensimmäiset markkinoille tulleet jääkaapit, niin sanotut vastuskaapit, toimivat samalla periaatteella, Kalema kertoo.

Ongelmallisinta aurinkolämmön hyödyntämisessä on lämmön varastointi.

– Näköpiirissä ei ole teknistä ratkaisua, jolla lämpöä voisi varastoida pitkiä aikoja taloudellisesti. Mielenkiintoisia kokeiluja on kyllä vireillä, toteaa TTY:n konstruktiotekniikan laitoksen johtaja, professori Timo Kalema.

 

Teksti: Päivi Eskelinen, Marjut Kemiläinen
Kuva: Marjaana Malkamäki

Kerro kaverille
Ratkeaako energian raaka-ainepula mikrolevillä?
Ratkeaako energian raaka-ainepula mikrolevillä?
4/2012
Ratkeaako energian raaka-ainepula mikrolevillä?
Virraton logiikkapiiri?
Virraton logiikkapiiri?
4/2012
Virraton logiikkapiiri?
Sähköä ilmasta
Sähköä ilmasta
4/2012
Sähköä ilmasta
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
4/2012
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
4/2012
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
4/2012
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
4/2012
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
4/2012
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
4/2012
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
Hyvää Joulua!
Hyvää Joulua!
4/2012
Hyvää Joulua!

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi