Search

Tämä tiekartta tiivistää Suomen Akatemian yhteydessä toimivan Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittaman EL-TRAN-konsortion (2015–2021) työn ilmastoneutraaliin ja resurssitehokkaaseen sähköenergiajärjestelmään siirtymiseksi. Tiekartta erottaa kolme vaihetta tässä energiasiirtymässä, jossa sähköstä tulee asteittain energiajärjestelmän perusta. Ensimmäisessä vaiheessa uusiutuvan sähkön tuotanto kasvaa voimakkaasti. Siitä muodostuu useimmissa maissa keskeisin energiaresurssi olemassa olevien ilmastoneutraalien tai vähähiilisten resurssien kuten vesivoiman, bioenergian ja ydinvoiman rinnalle. Toisessa vaiheessa lisääntynyt sääriippuvan, vaihtelevan sähköntuotannon määrä vaatii lisääntyvää varavoima- ja energiavarastokapasiteettia sekä kulutuksen joustoa myös kansainvälisten energiamarkkinoiden avulla. Näillä keinoilla hallitaan ajoittaisia ali- ja ylituotantotilanteita, ylläpidetään tuotannon ja kulutuksen välistä tasapainoa ja taataan sähköistyvän yhteiskunnan toimintakyky. Kolmannessa vaiheessa liikennesektorin, rakennusten ja teollisuuden energiankäyttö siirtyy yhä enemmän sähköön sektorikytkennän ansiosta. Energiajärjestelmää hallitaan älyverkkojen avulla. Järjestelmään kuuluu sekä pienten tuottajakuluttajien hajautettuja resursseja, kuten energiayhteisöjä ja mikroverkkoja, että keskitettyjä suurten voimalaitosten verkkoinfrastruktuureja tietojärjestelmineen. Ylituotantosähköä voidaan käyttää nestemäisten ja kaasumaisten ilmastoneutraalien polttoaineiden tuotantoon. Suomi on parhaillaan siirtymässä kohti energiasiirtymän toista ja kolmatta vaihetta. Toinen vaihe ei kuitenkaan Suomen tapauksessa ole erityisen dramaattinen maan vesivoima- ja bioenergiaresurssien johdosta, samalla kun rajat ylittävä sähkönsiirtoinfrastruktuuri liittää maan osaksi pohjoiseurooppalaisia sähkömarkkinoita. Koska yksikään maa ei kuitenkaan toistaiseksi ole täysin siirtynyt kolmanteen vaiheeseen, monenlaisia haasteita on odotettavissa. Tästä syystä tämä tiekartta esittelee yli sata eri toimijoille kohdennettua suositusta uusiutuvan sähköntuotannon lisäyksen jatkamiseksi, näin syntyvien resurssien käyttämiseksi liikenteen ja rakennusten sähköistämiseen, älyverkkojen kehittämiseksi, jatkossa tarvittavan kansainvälisen yhteistyön tukemiseksi sekä energiasiirtymän tuomien vientimahdollisuuksien hyödyntämiseksi teknologian, infrastruktuurien ja konseptien avulla.

38th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition; 1264-1268, Under non-uniform operating conditions, photovoltaic (PV) generators can have multiple maximum power points (MPP) which may cause problems for MPP tracking. Since highly varying global MPP (GMPP) voltage causes large fluctuations in the inverter reference voltage, it would be beneficial to keep the operating point of the inverter all the time close to the nominal MPP voltage. In this way, operation of the PV system would be more predictable and straightforward. This paper presents an experimental study based on measured current–voltage curves of two PV strings of a scenario in which the MPP closest to the nominal MPP voltage is used all the time as the operating point instead of the GMPP. In total, 432000 I–U curves measured over 120 hours were analysed. The effects of inverter sizing on the selection of the operating point of the PV strings were also studied. The experimental results presented in this paper demonstrate that the wide operating voltage range when the GMPP is followed can be significantly reduced by operating at the MPP closest to the nominal MPP voltage at a cost of negligible energy losses.

36th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition; 1579-1584, Under non-uniform operating conditions, like partial shading, several maximum power points (MPPs) may exist on the electrical characteristic of a photovoltaic (PV) array and the global MPP may vary over a wide voltage range. When multiple MPPs exist, conventional MPP tracking algorithms can be trapped to operate at a local MPP instead of the global one, and consequently the energy yield of the PV array can be considerably reduced. The partial shading of well-designed large-scale PV power plants is mainly due to shadows of moving clouds. In this article, the operation of various PV arrays at the largest MPP voltage instead of the global MPP voltage has been studied during measured irradiance transitions caused by clouds. The voltage range of the MPP with the largest voltage was found to be clearly narrower than that of the global MPP and the energy losses resulting from the operation at the largest voltage MPP instead of the global one during cloud partial shading events were found to be slight. The results of this study justify the operation of PV arrays at the MPP with the largest voltage in lieu of the global one.

36th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition; 1593-1599, The condition of a solar PV panel can be evaluated by its measured electrical characteristics. The singlediode model parameters extracted from a measured current-voltage curve may indicate the possible presence of degradation. Aging of PV cells is a common source of degradation and manifests itself typically in increased series resistance values, causing a decline in the voltage characteristics of a PV panel. However, the current and voltage characteristics of a PV panel change considerably with changing environmental conditions, especially with changing irradiance and temperature. Accordingly, the single diode model parameter values change along variations in the surrounding environmental conditions, making the comparison of any two distinct current-voltage curves measured in outdoor conditions difficult. This gives a reason for converting the identified single diode model parameters of a measured curve from actual operating conditions to common reference conditions. In this light, we study the relation between the PV panel voltage and series resistance under different environmental conditions. We also investigate the feasibility of parameter reversion back to standard test conditions.

Forecasting the Future of Renewables

Los módulos fotovoltaicos (FV) están compuestos por células conectadas, normalmente, en serie que transforman la energía solar (directa y difusa) en energía eléctrica. Varios factores afectan a la potencia generada por estos dispositivos, como la temperatura de operación, la radiación solar incidente y la distribución espectral de la misma. Si bien, el resto de variables atmosféricas que influyen sobre la temperatura de los módulos, como la temperatura ambiente, humedad relativa y velocidad y dirección del viento, deben ser asimismo estudiadas. En este Proyecto Fin de Carrera se ha diseñado un sistema state-of-the-art de medición de las condiciones atmosféricas y de operación de la planta de generación solar fotovoltaica de la TUT. El sistema está compuesto por una estación meteorológica automática de precisión, en paralelo con una extensa malla de sensores, de radiación solar y de temperatura de los módulos, localizados a lo largo de toda la instalación fotovoltaica. En primer lugar, se han estudiado los instrumentos de medición necesarios, junto con diferentes arquitecturas de sistema para realizar la adquisición de datos con el fin de comprender las técnicas de medición y las posibles soluciones para el problema. Por otro lado, ha sido necesario realizar un estudio de mercado para seleccionar los sensores y dispositivos que más se ajustasen al sistema deseado. Por otra parte, en este PFC se ha implementado un modelo térmico de los módulos fotovoltaicos en MatlabTM Simulink para analizar la influencia de las variables meteorológicas sobre las condiciones de operación y el rendimiento de los módulos y strings FV. Las simulaciones muestran una clara dependencia de la temperatura de operación sobre la temperatura ambiente, velocidad del viento y condiciones de irradiancia. Con respecto a la potencia generada y a la eficiencia de los strings, incrementos en la temperatura ambiente y velocidad del viento provocan un efecto negativo y positivo respectivamente. Las medidas de temperatura de los módulos e irradiancia recibida por éstos muestran la aparición de un retraso entre ambas curvas debido a la inercia térmica de los módulos. Este fenómeno no se ha considerado en el modelo térmico, el cual aproxima la temperatura de operación en estado estacionario, por lo que se producen errores entre las medidas y las simulaciones de temperatura de los módulos, al igual que en el caso del rendimiento de los strings fotovoltaicos. Si bien, los resultados obtenidos confirman el correcto comportamiento del modelo térmico y los sistemas de medida utilizados. Este Proyecto Fin de Carrera se ha realizado en el Department of Electrical Energy Engineering de la Tampere University of Technology y su supervisor principal ha sido el Prof. Seppo Valkealahti.

The objective of this study was to explore how the technology and the business of distributedenergy generation industry will change in the future, and what opportunities it couldoffer to Finnish industry. After the examination of the current state of distributed energygeneration and the cost-effectiveness analyses, the alternative scenarios were created bythe experts and actors to reveal the most plausible future development paths of the DEbusiness.During the scenario sessions, the main driving forces of the future development wereidentified. The most impacting drivers were determined: state of the infrastructure and thelevel of the regulation in business. After this, four different scenarios were developed todescribe the future business environment of the global business environment of the industry.With the help of scenarios and technology analysis, new business concept descriptionswere created for future market in the field of distributed energy systems. EU-15, Russia,India and China were seen as the most potential markets. In spite of found factors that arebarriers for business, great potential from the market was found for distributed energy systems.From the Finnish companies’ point of view, diesel- and gas reciprocating engines,wind power, small hydro power, and bio energy were considered as the most potentialtechnologies to generate new business.