Saksassa on avokätisesti tuettu uusiutuvaa energiaa sekä ydinvoimasta eroon pääsemiseksi että päästöjen vähentämiseksi. Esimerkiksi aurinkopaneelien tukimaksut ja niillä tuotetun sähkön syöttötariffi ovat tehneet paneelien hankkimisesta niin kannattavan investoinnin, että Saksassa on nykyään mahdotonta liikkua näkemättä aurinkopaneeleita talojen katoilla. Aivan tavallisten ihmisten kannattaa asennuttaa paneeleita, koska investointituet ja sähkön myynnistä saatavat tulot maksavat investoinnin nopeasti ja voittoakin syntyy. Paljonko päästöt tällä tavalla vähenevät?
Kuvassa 1. nähdään asennettu aurinkopaneeliteho (MW) ja sillä tuotettu sähköenergia (GWh) vuosina 2000..2009.
Kuva 1.
Kuvassa 2. nähdään eri vuosina toteutuneet kapasiteettikertoimet.
Kuva 2.
Tarkkaa arvoa vuositason lähtötiedoista ei voi laskea, koska kapasiteetti on ollut voimakkaassa kasvussa. Jos laskennassa käytetään kuluvan vuoden lopussa olevaa kapasiteettia, päädytään liian pieneen arvoon (siniset pylväät). Jos laskennassa käytetään vuoden alun kapasiteettia, päädytään liian suureen arvoon (punaiset pylväät). Todellisuus on jotain tältä väliltä (vihreät pylväät). Wikipedia ilmoittaa Saksan varsinaisille aurinkovoimaloille kertoimeksi 0,1..0,12 joten vihreät pylväät lienevät jokseenkin kohdallaan. Kapasiteettikerroin on lähellä arvoa 0,1.
Kuvassa 3. on Saksan aurinkopaneelitehon kasvukertoimet vuosina 2000..2009.
Kuva 3.
Kasvukerroin 1,5 tarkoittaa, että joka vuosi asennettua paneelitehoa on 1,5 kertaa niin paljon kuin edellisenä vuotena. Jos kasvu jatkuu vuosittain tekijällä 1,5 voidaan tehdä kuvan 4 kaltainen ennuste.
Kuva 4.
Vuonna 2013 asennettua tehoa olisi jo yli 50000 MW. Tämän kaltaiseen spekulaatioon päädytään myös New Scientistin viime vuonna julkaisemassa jutussa Solar power could crash Germany’s grid sekä uutisjutussa German grid aching under solar power. Kuvaavaa on, että viikonlopun aikainen sähkönkulutus Saksassa on luokkaa 30000 MW. Jos asennettu aurinkopaneeliteho kasvaa samoihin mittoihin, Saksan sähköverkko ja muu tuotanto ei kykene sopeutumaan katkonaisesti toimivaan suureen aurinkosähkötehoon. Saksan politiikan tavoitteena on saada asennetuksi 66000 MW aurinkopaneelitehoa vuoteen 2030 mennessä.
Saksan energiajärjestön DENA:n puheenjohtaja on varoittanut, että Saksan aurinkosähkön kasvua on rajoitettava, tai sähköverkko ja sitä kautta sähkönkäyttäjät joutuvat vaikeuksiin. Hallittavissa oleva tavoite olisi 30000 MW vuoteen 2020 mennessä.
Sivusto SMA Solar Techology näyttää Saksan aurinkopaneelien sähkötehon reaaliajassa. Osa paneeleista on mittauksen piirissä. Näiden mittausten avulla saadaan selville suhteellinen teho, ja kun tiedetään koko installaation kapasiteetti, tästä lasketaan kokonaissähköteho. Mittauksia pääsee selaamaan taaksepäin, työläästi tosin, koska joutuu klikkaamaan päivän kerrallaan eteen tai taaksepäin. (Keksiikö joku helpomman tavan?)
On tietenkin itsestään selvää, että aurinkopaneelien tuotanto vaihtelee valoisuuden mukaan. Kesällä sähköä saadaan enemmän kuin talvella, selkeällä enemmän kuin pilvisellä, keskipäivällä eniten, ja öisin ei koskaan mitään. Kuvissa oikeassa yläkulmassa oleva sininen diagrammi näyttää tehon vuorokauden eri aikoina.
Tähän on kerätty esimerkin vuoksi muutamia päiviä vuodelta 2010.
Keskikesä, kuvat 5. ja 6. ja 7. – kesäkuun 5. ja 20. sekä heinäkuun 8. päivä. Huipputehot 8500, 4100 ja 9700 MW.
Kuva 5.
Kuva 6.
Kuva 7.
Talvella, kuvat 8. ja 9. joulukuun 14. ja 31. päivä. Huipputehot 800 ja 400 MW.
Kuva 8.
Kuva 9.
Muina aikoina teho on jotain tältä väliltä. Tilastoja voi siis selata täällä.
Saksan uusiutuvan energian tukipolitiikan kalleutta on kritisoitu jopa vähän yllättäviltä tahoilta, mutta pian voi ilmaantua aivan muita ongelmia. Jos nykyinen kasvutrendi jatkuu, Saksassa on pian liikaa aurinkosähköä.
Aurinkosähkön tuotanto on jossain määrin helpompi ennustaa kuin tuulivoiman. Se tuottaa suurimman, pilvisyydestä riippuvan tehon keskipäivällä. Auringonlaskun jälkeen se ei tuota mitään. Jos asennettu teho lähestyy sähköverkon päivittäisen keskikulutuksen lukemia, se tarkoittaa sitä, että aurinkopaneelien tuottaessa suurimman tehon keskellä päivää, muu tuotanto olisi siksi aikaa kyettävä ajamaan alas, ja käynnistettävä jälleen aurinkosähkön hiipuessa kohti yöllistä nollaa. Paitsi pilvisenä päivänä, jolloin paneelit tuottavat vähemmän. Kun tähän lisätään vielä tuulisähkö, verkon säätö muuttuu entistä haasteellisemmaksi. Saksassa voi olla vaikeuksia tiedossa.
Artikkelin The World’s Solar Panel Leader is Transforming mukaan Saksan aurinkosähkön tukijärjestelmä maksaa miljardi euroa kuukaudessa. Summalla saisi vähintään kaksi Olkiluoto 3:n kokoista ydinvoimalaa vuodessa. Niiden yhteenlaskettu tuotanto olisi n. 26000 GWh vuodessa. Vuonna 2009 Saksan aurinkopaneelit tuottivat 6200 GWh, mikä on neljäsosa (24 %) mittakeppinä käytetyn kahden Olkiluoto 3:n tuotannosta. Kyseisenä vuonna käytössä olevan aurinkopaneelikapasiteetin rakentamiseen on käytetty kymmenen vuotta aikaa ja miljardeja euroja. Sama raha sijoitettuna ydinvoimaan olisi tuottanut moninkertaisen määrän päästötöntä tuotantokapasiteettia. Ranska rakensi kymmenessä vuodessa 30 ydinvoimalaa, jotka tuottavat n. 40 kertaa enemmän sähköenergiaa kuin Saksan aurinkopaneelit vuonna 2009, ja tuottavat sen tasaisena tehona, jota voidaan myös säätää kulutusta vastaavasti.
Aurinkopeneeleille maksettavaa investointitukea leikattiin 16 % heinäkuussa 2010. Saksan aurinkosähkön kasvu saattaa tämän johdosta hidastua.
Saksa tuotti sähköstään auringolla 1,1 % vuonna 2009. Vuoden 2010 tilastot eivät ole vielä valmistuneet. Arvio vuodelle 2010 on 1,8 %.
Lähteet:
Gaia 
Aurinkopaneeleille oiva käyttökohde lämpimissä maissa olisi minusta aivan ilmeinen: yleiseen sähköverkkoon kytkemisen sijasta pyörittäköön auringon paistaessa esim. ilmalämpöpumppua viilennys-asennossa, eli kennot voisi erottaa galvaaniseesti koko sähköverkosta. Näin sekä viilennystarve- että sähköntuotanto sattuisivat mukavasti samaan aikaan. Myöskään tukiaisia ei tarvittaisi; jokainen laskeskelisi investointikustannusta vs. viilennyskustannukset.
Samaa ajatusta olen joskus pyöritellyt myös tuulivoiman suhteen; sen sijaan, että tuotettaisiin mitä tuotetaan milloin sattuu, pyöritettäisiin tuulella vesipumppua, joka nostaisi vettä patoaltaaseen. Käytännön ongelmia olisi varmasti leegio, mutta toisaalta myllyt voisivat olla erotettuja sähköverkosta, ja toisaalta nykyistä yksinkertaisempia: ei korkeajänniteliittymää/muuntajaa/siirtolinjoja, ehkä edes generaattoria, jos mekaaninen energia saataisiin siirrettyä suoraan pumpulle; korkean napakorkeuden voimalassa tämä olisi tietysti ongelma.
TykkääTykkää
Täytyy sanoa ,että artikkelisi ovat lähes poikkeuksetta rautaa kun mennään energiatekniikan alueelle. Huomaa, että niin osaamista kuin kokemustakin on. Analyysi on hyvää ja mielenkiintoista, joten tämä ja tuulivoima kappaleet ovat olleet erityisen mielenkiinnon kohteena.
Jännityksellä saa odotella tätä eurooppalaista kokeilua näiden uusiutuvien energioiden kanssa. Jotenkin sellainen pitkän tähtäimen suunnitelma sekä asioiden rationaalinen tarkastelu vaan puuttuu suurelta osin tästä.
Toivottavasti meillä suomessa pidetään jalat maassa ja tehdään järkevää energiapolitiikkaa. Ydinvoima on sitä eikä minulla nyt aurinko energiaa vastaan suoraan ole mitään, mutta se miten sitä rakennetaan ja hyödynnetään pitäisi miettiä tarkasti. Tuulivoiman kanssa minulla on kyllä aika ristiriitaiset tunteet. Se on puhdasta energiaa tavallaan kyllä, mutta sen hyödyllisyydestä tai käytettävyydestä en ole vakuuttunut. Ehkäpä tuollaisena muotona voisi olla mielenkiintoisempi, että pumppaisi vettä suureen patoaltaaseen , jossa tavallaan ”varastoitaisiin” energia veden muotoon ja sitten vesivoimalla käytettäisiin sitä tarpeen vaatiessa.
Kuitenkin jos jatkat näitä kirjoituksia niin ehdottaisin , että yhtenä uusiutuvat energian mahdollisena artikkelina voisi olla aaltovoima. Tässä käsittääkseni tutkimuksen puolella on ainakin mielenkiintoisia konsepteja menossa, joten jos sinulla on enemmän tietoa niistä niin mikäs olisi sen hienompaa.
TykkääTykkää
Kiitoksia palautteesta! Tämä aihe on niin mielenkiintoinen, että kirjoitukset eivät varmasti jää tähän. Seuraavaksi tulee EU:n biomassasta jotakin. Aaltovoima oli hyvä idea, ja sitten vuorovesi ja geoterminen. Jahka ne on käsitelty, on uusiutuvien lähteiden paketti jokseenkin kasassa.
Aurinkosähkön käyttäminen rakennusten jäähdyttämiseen on siinäkin mielessä hyvä, että tarve ja tuotanto korreloivat ajallisesti aika hyvin, mutta ei täysin. Suurin jäähdytystarve on iltapäivällä, kun aurinkosähkö on jo vähenemään päin.
Lämpimän käyttöveden tekeminen auringolla on paljon halvempaa ja helpompaa, ja myös varastointi on lastenleikkiä sähköön verrattuna. Se kannattaa Suomessakin.
TykkääTykkää
”Kasvukerroin 1,5 tarkoittaa, että joka vuosi asennettua paneelitehoa on 1,5 kertaa enemmän kuin edellisenä vuotena.”
Kuvan perusteella paneelitehoa ei ole 1,5 kertaa *enemmän*, vaan kokonaismäärä on 1,5-kertainen, eli 0,5 kertaa enemmän. Muuten hyvä kirjoitus.
TykkääTykkää
No mitä tarkoittaa ’kaksi kertaa enemmän’?
TykkääTykkää
Aurinkokeräin lämpimälle vedelle toimii mainiosti Suomen leveysasteilla, ja todennäköisesti paremmalla hyötysuhteella, kuin sähköksi välillä muuntaen — omassa tiedossa on yksi installaatio maan pohjoisosasta, joka pelaa marras-tammikuuta lukuunottamatta ympäri vuoden.
Vastaavan palautteen (näistä energiakysymyksistä 😉 voin antaa kuin ylläkin, selvästi olet tässä omalla alueellasi! Saksassa ymmärtääkseni näitä uusia energiamuotoja ollaan edistetty massiivisin subventioin; käsittääkseni myös biokaasua hyödynnetään, onko Kai sinulla käsitystä asiasta tarkemmin? Siinähän on (mikäli energiatase on kunnollinen), minkälaisista energiamäärissä sen potentiaali liikkuu esim. Saksan kaltaisessa maassa, missä harrastetaan suuren mittakaavan maataloutta vs. primäärienergian kulutus? Sehän se näiden ”vihreiden” energiamuotojen dilemma pakkaa yleensä olemaan, puhutaan nyt sitten tuulesta, auringosta tai aalloista: kustannus/energiayksikkö on niin suuri, ettei niillä saada aikaan juuri muuta, kuin virtuaalisesti puhtaampi omatunto, mutta isossa mittakaavassa kivihiiltä lapetaan kattilaan kuten ennenkin.
TykkääTykkää
Biokaasuhan on itseasiassa biomamassasta tuotettua metaania, joten potentiaali on sen mukainen.
Ajattelen näin: Energiaa ei voi tuottaa, ainoastaan kerätä talteen sieltä missä sitä on, muuntaa muodosta toiseen ja siirtä paikasta toiseen. Jos mennään aivan alkulähteille, primäärienergia tulee tasan kahdesta paikasta: Auringosta ja Maasta. Ydinvoima on peräisin Maasta, kaikki muu Auringosta. Geoterminen energia on myös ydinvoimaa, ja siis Maasta. Biomassa on aurinkoenergiaa. Biokaasu tehdään biomassasta, käytännössä peltobiomassasta. Olkoon se sitten kaatopaikalta, biojätteestä, lannasta tai puhdistamolietteestä, sen alkuperä on enimmäkseen pellolla. Ruoantähteitä, tai kertaalleen syötyä ruokaa, eläimen tai ihmisen syömänä, mutta alkuperä pellolla. Peltobiomassa potentiaalista Suomessa olen kirjoittanut aikaisemmin täällä:
Voi siis ajatella niin, että biokaasun potentiaali on jossain suhteessa peltobiomassan potentiaaliin. Käytännössä murto-osa siitä, koska kaikkea ei kannata käyttää kaasuksi.
Wikipedia kertoo Saksan käyttäneen biokaasua 22 TWh vuonna 2006, ja primäärienergiaa kaikkiaan n. 4000 TWh. Biokaasun osuus tästä on siis 0,5 %.
Koko EU:ssa biokaasulla tehtiin 62 TWh, joka on esim. 15 % Suomen primäärienergian kulutuksesta.
Tässä nyt vain pikaisesti vähän mittasuhteita. Valaisiko tämä yhtään?
TykkääTykkää
Sorry, edellisessä viestissä ylimääräinen lause ”Siinähän on….,”. Biokaasun (ts. kotitalouksien, maatalouden ja teollisuuden biojätteistä tuotettu) potentiaalista olen etsiskellyt itsekin tietoa, mutta ei ole sattunut haarukkaan mitään järkevää.
TykkääTykkää
”No mitä tarkoittaa ‘kaksi kertaa enemmän’?”
Sitä, että jos alussa on yksi omena, niin seuraavaksi niitä onkin kolme. Tiedä mihin tämä liittyy.
Tulkitsemme kai virkkeen “Kasvukerroin 1,5 tarkoittaa, että joka vuosi asennettua paneelitehoa on 1,5 kertaa enemmän kuin edellisenä vuotena.” eri tavoin. Kuvan perusteella puhut pelkästä muutoksesta, jolloin +1,5x tarkoittaa +50% edellisvuoteen verrattuna.
Kun virke kuitenkin käsittelee kiihtyvää kasvua, on oman intuitioni mukaista käsittää +1,5 muutoksen muutoksena, mikä siis tarkoittaisi lisäyksen 2,5-kertaistumista vuosittain. Asennettua-sana vihjaakin minusta tähän suuntaan, sillä siinä puhutaan nimenomaisesti asennetun aurinkovoiman kasvusta. Asennuksen kasvuhan tarkoittaa kasvun kasvua.
Tällaisena kiehtovana kielellis-loogisena sivujuonteena.
TykkääTykkää
Hyvä on, sinä voitit. Vaikka asia on kaikkea muuta kuin selvä. Kotimaisten kielten tutkimuskeskus ei anna yksiselitteistä vastausta sekään:
http://www.kotus.fi/index.phtml?s=885
Muutan lauseen
”Kasvukerroin 1,5 tarkoittaa, että joka vuosi asennettua paneelitehoa on 1,5 kertaa enemmän kuin edellisenä vuotena.”
muotoon
”Kasvukerroin 1,5 tarkoittaa, että joka vuosi asennettua paneelitehoa on 1,5 kertaa niin paljon kuin edellisenä vuotena.”
Kelpaako nyt?
Asennettu teho ei nyt ehkä liity juuri tähän mitenkään. Se tarkoittaa kulloisenakin ajan hetkenä käytössä olevan instalaation nimellistehoa. Englanniksi puhutaan ”Nameplate” -arvosta. Se ei siis ole verbi tässä yhteydessä.
TykkääTykkää
Oikeastaan potentiaalilla hain sitä, paljonko ja millä kustannuksilla mädättämällä tai jollain muuaalla menetelmällä tuotetusta, kuten sanoit lähes kokonaan maatalousalkuperää olevista jätteistä metaanista on mahdollista saada energiaa – tokihan kuivaa jätettä ei energiamielessä välttämättä kannata mädättää.
Pekkarisen kaasuauto tässä tietysti vilkkui takaraivossa; mikähän tuon homman merkitys voisi olla isommassa skaalassa, jos öljysheikkien rahastus alkaa joskus tosissaan tympimään.
TykkääTykkää
Suomen olosuhteissa olisi tämän hetkisellä kulutusmallilla tarvetta n. 2 GW tehoiselle aurinkosähkön tuotannolle. Mielellään hajautettuna eri puolille etelä-Suomea, esimerkiksi teollisuus- ja toimistorakennusten katoille.
Juuri samankokoinen on vuorokautinen tehontarpeen vaihtelu: yöllä sähkön kulutus on minimissään suunnilleen kl 22-07, huippukulutus saavutetaan puoliltapäivin. Nyt tämän kulutuksenvaihtelun tasoittamiseen käytetään pääasiassa helposti säädettävää vesivoimaa.
Mihin näin säästyvä 2 GW tehoinen säätövoimakapasiteetti sitten voitaisiin hyödyntää? VTT:n laskelmien mukaan esim. 2 GW tehoinen tuulivoima hajasijoitettuna ympäri Suomea vaatisi n. 0,17 GW säätövoimaa tuekseen. Rakentamalla lisää aurinkovoimaa tuulivoiman kapasiteettia voitaisiin siis merkittävästi lisätä.
TykkääTykkää
Toissapäivän sähköhkulutus Suomessa näyttää tältä:
Kulutushuippuja on kaksi joista kumpikaan ei osu tasan aurinkohuipun kohdalle. Iltapäivän huippu pimeämpään vuodenaikaan ei hyödy aurinkohuipusta lainkaan. Talvella ja pimeinä kesäpäivinä aurinkohuippu jää myös melko matalaksi.
VTT:n selvitys 2000 MW tuulivoimakapasiteetista Suomessa tarkoittaa ensimmäistä 2000 megawattia. Selvityksessä on otettu huomioon jo olemassa oleva säätökapasiteetti. Seuraavat 2000 MW ovat jo säädön kannalta selvästi ongelmallisempia.
TykkääTykkää
Viittaatko Kai 2GW:llä maksimiin nimikylttitehoon (jota ei todellisessa olosuhteissa koskaan lähellekään saavuteta)?
Isommassa mittakaavassa säätökapasiteetin riittävyys tuuli- ja aurinkovoiman tarpeisiin on ylikansallinen kysymys; ymmärtääkseni nykyistä tilannetta voisi kuvata niin, että lähes koko Pohjois-Eurooppa rakentaa tuuliturbiineita ja aurinkopaneeleita oletuksella, että Ruotsissa ja Norjassa riittää vettä tulevaisuudessakin.
TykkääTykkää
Nimikylttitehoon, kyllä. Tämä VTT:n selvitys, jonka Pirilä linkkasi tuolla CO2-raportin puolella, esittä kaksi skenaariota, 2000 MW ja 4000 MW:
Click to access W122.pdf
Säätö nojaisi paljolti viennin ja tuonnin varaan. Joissain tilanteissa jopa ydinvoimaa säädettäisiin alaspäin, missä ei ole rahtusenkaan järkeä. Ellei tarkoituksena ole yksinomaan maksimoida tuulituotantoa.
TykkääTykkää