Hae sivustolta

Mitä etsit?

LUMI – Aurinkopaneelien lumikuormankestävyys

Aurinkopaneelit ja Pohjolan lumikuormat – kestävyystutkimus ääriolosuhteissa

Aurinkosähkön merkitys kasvaa nopeasti Suomessakin osana uusiutuvaa energiantuotantoa. Kylmät ja lumiset talvet asettavat kuitenkin erityisiä vaatimuksia aurinkopaneelien kestävyydelle. Paneelien on kyettävä kantamaan raskaita lumikuormia ja kestämään matalia lämpötiloja ilman, että niiden rakenne vaurioituu tai sähköntuotanto heikkenee. Samalla aurinkovoimaloiden kokojen kasvaessa satoihin megawatteihin – ja investointien noustessa satoihin miljooniin euroihin – lumikuormakestävyydestä on tullut voimaloiden omistajille keskeinen osa riskinhallintaa.

Miksi testaukseen on tarvetta?
Aurinkopaneelien mekaanista kestävyyttä testataan yleisesti standardien mukaisesti, mutta nykyiset testit suoritetaan yleensä 25 °C lämpötilassa. Tämä ei vastaa pohjoisen äärimmäisiä talviolosuhteita, joissa lämpötilat voivat laskea huomattavasti pakkasen puolelle ja katolla makaava lumi jakautuu usein epätasaisesti. Lisäksi paneelimarkkinoilla yleistyneet kevyemmät ja ohuemmat materiaalit, kuten 2 mm paksuinen lasi perinteisen 3,2 mm sijaan, sekä yhä suuremmat kenno- ja paneelikoot ovat nostaneet esiin kysymyksiä rakenteiden luotettavuudesta. Pohjoisissa olosuhteissa tämä tarkoittaa, että testauksen on vastattava todellisia rasituksia, joita paneelit kohtaavat käytännössä.

Puolueettomia tutkimustuloksia
Turun Ammattikorkeakoulun Uuden Energian tutkimusryhmä toteuttaa STEKin (Sähkötekniikan ja energiatehokkuuden edistämiskeskus) tukemana tutkimuksen, jossa selvitetään aurinkopaneelien kestävyyttä pohjoisissa olosuhteissa. Tutkimuksessa testataan useiden erirakenteisten aurinkopaneelien suorituskykyä kylmässä (-25 °C) olosuhdekammiossa. Paneelit altistetaan erilaisille epätasaisille lumikuormille, joiden maksimirasitus on jopa 6000 Pascalia (vastaa noin 600 kg/m²). Testauksen aikana analysoidaan mahdollisia vaurioita, kuten paneelikennon halkeamia ja mikrohalkeamia, eristyskyvyn muutoksia sekä moduulien muodonmuutoksia. Koska aurinkokennojen isojakin halkeamia ja vaurioita on usein mahdotona todeta visuaalisesti, käytetään vaurioiden toteamiseen useita testimenetelmiä kuten elektroluminesenssikuvausta ja sähköisten ominaisuuksien testausta aurinkosimulaattorissa. Lisäksi arvioidaan, miten vauriot vaikuttavat paneelien sähköntuotantokykyyn. Tutkimus on puolueeton ja perustuu tarkasti määriteltyyn testausprotokollaan, mikä varmistaa luotettavat tulokset eri tyyppisten paneelien vertailuun.

Askeleita kohti kestävämpiä ratkaisuja
Vaikka tutkimus on pienimuotoinen, sen merkitys on huomattava, sillä se tarjoaa ensimmäisiä tarkkoja, puolueettomia mittaustuloksia siitä, miten aurinkopaneelit kestävät Pohjoismaiden erityisolosuhteet. Näiden tulosten avulla voidaan kehittää ratkaisuja, jotka paitsi parantavat aurinkopaneelien kestävyyttä, myös tukevat niiden yleistymistä alueilla, joissa lumi ja pakkanen ovat arkipäivää.

Aurinkosähköllä on valtavasti potentiaalia myös pohjoisen vaativissa olosuhteissa – tämä tutkimus auttaa varmistamaan, että teknologia kestää haasteet.

Painoina käytettävien hiekkasäkkien määrä ja sijainti lasketaan standardissa määritetyillä laskukaavoilla, jolloin saadaan aikaan haluttu kuormitus.

Liekeissä teknologiaan – koodausta ja elektroniikkaa tieteen ja taiteen avulla

Tutkimusten mukaan teknologiakoulutus ei tällä hetkellä riittävästi tavoita oppilaita ja samalla teknologia-aloilla on pulaa osaajista. Mistä saadaan tulevaisuuden osaajat, jos nuoret eivät harrasta teknologiaa ja tiedettä eivätkä kiinnostuneet nuoret löydä tukijoita harrastukselleen? Tarvitaan runsaasti lisää opettajia, jotka osaavat toteuttaa teknologiaopetusta – ja mieluiten motivoivasti ja hauskasti.

Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (POPS 2014) ohjelmointi on mukana matematiikan ja käsitöiden opintosisältöihin integroituna ja osa laaja-alaista osaamista, jota toteutetaan läpäisevästi kaikissa oppiaineissa. Opetussuunnitelman 7.–9.-luokan tavoitteiden mukaan peruskoulun käynyt ”oppilas osaa soveltaa algoritmisen ajattelun periaatteita ja osaa ohjelmoida yksinkertaisia ohjelmia.”

Koska teknologialle ja ohjelmoinnille ei ole omaa oppiainetta, opetuksen toteutuminen ja siihen käytetty aika kuitenkin vaihtelee esimerkiksi opettajan innostuksesta ja osaamisesta riippuen. Anu Maajärvi-Kosamon ja Eeva Haapakankaan maisteritutkielmien mukaan opettajat kokevat ohjelmointiopetuksen toteuttamisessa haasteelliseksi ajan puutteen, oman osaamisensa heikkouden ja ohjelmointikokemuksen vähyyden. Voi siis käydä niin, että kiinnostuksestaan huolimatta oppilas ei omassa koulussaan saa ohjelmointiopetusta tai saa sitä hyvin vähän. Opettajilla vaikuttaa olevani tarvetta lisäkoulutukselle ja helposti käyttöön otettaville opetusmateriaaleille.

Lääkkeeksi tarjoamme Arduino-järjestelmällä toteutettavaa koodaus- ja elektroniikkakoulutusta opettajakoulutukseen ja Arduino-kursseja lukiolaisille. Opettajakoulutuksen kautta opetuksen vaikuttavuus ja tavoittavuus kasvaa. Koulutuksessa tulevat opettajat saavat varmuutta ja käytännön työkalut teknologiaopetukseen ja vievät osaamisensa mukanaan myös kouluihin tuleville kollegoilleen.

Tietotekniikan ja ohjelmoinnin perusteiden ymmärrystä voi pitää tänä päivänä kansalaistaitona. On hyvä ymmärtää, miten jokaisen päivittäin käyttämät laitteet ja sovellukset toimivat ja mihin niiden toimintalogiikka perustuu. Opettajakoulutuksen ohella tavoitteenamme onkin lisätä lukiolaisten ohjelmointi- ja elektroniikkaosaamista innostavalla ja käytännönläheisellä tavalla. Samalla lukiolaisten opettajat osallistuvat kurssille, saavat tarvikkeet ja reseptin jatkaa kursseja omalla koululla.

Sähkönjakeluverkon investointien hiilijalanjälki

HeadPower Oy, Energiateollisuus ry ja Sähkö- ja Teleurakoitsijat STUL ry käynnistivät sähköverkkoalan yhteishankkeena laajan tutkimusprojektin, jonka tavoitteena on tuottaa luotettavaa ja kattavaa tietoa sähköverkon investointien hiilijalanjäljestä. Tutkimuksessa keskitytään sähköverkkoinvestointien keskeisiin komponentteihin ja työmaiden päästöihin, sekä kartoitetaan päästövähennysmahdollisuuksia ja kierrätysmateriaalien käytön vaikutusta hiilijalanjälkeen.

Projekti on vastaus kasvaviin raportointivaatimuksiin, joita muun muassa uusi Kestävyysraportointidirektiivi (Corporate Sustainability Reporting Directive eli CSRD-direktiivi) asettaa energia-alalle.

Tausta ja tavoitteet

CSRD-direktiivi vaatii vuoden 2025 alusta alkaen suurilta ja keskisuurilta yrityksiltä kattavaa ja yhtenäistä raportointia muun muassa ilmastovaikutuksistaan. Tämä koskee myös konsernin kaikkia tytäryhtiöitä kuten sähköverkkoyhtiöitä, vaikka tytäryhtiö ei itse ole raportointivaatimuksen piirissä. Direktiivin tavoitteena on lisätä yritysten vastuullisuutta ja läpinäkyvyyttä.

Projektin lopputuloksena on tarkoitus tuottaa seuraavat tiedot:

1.        Kuvaus sähkönjakeluverkkoinvestointien keskeisten komponenttien ja työmaiden keskeisistä päästötiedoista
2.        Kuvaus sähköverkkoinvestointien olennaisista päästölähteistä ja esimerkkejä päästövähennysmahdollisuuksista
3.        Toimialan yhtenäinen raportointimalli; tilaajien yhtenäiset vaatimukset urakoitsijoille ja materiaalitoimittajille investointien hiilijalanjäljen raportoimiseen
4.        Kuvaus millaisilla vaatimuksilla kilpailutuksessa ja urakkaohjeissa urakoitsijoille voidaan asettaa olennaisia päästö- ja kierrätysmateriaalitavoitteita

Toteutus ja rahoitus

HeadPower on päävastuussa projektin toteuttamisesta ja toteuttaa sen yhteistyössä STUL ry:n kanssa. Projektiin nimettävä ohjausryhmä koostuu rahoittajien ja toimialan edustajista.  Ohjausryhmän tehtävänä on koordinoida ja tukea projektin etenemistä sekä varmistaa, että tutkimustulokset ovat hyödyllisiä kaikille sidosryhmille.
Tutkimus käynnistyy lokakuussa 2024 ja projektin tulokset julkaistaan loppuseminaarissa toukokuussa 2025. Projektin rahoittavat Sähkötutkimuspooli, Ympäristöpooli, STEK ry ja STUL ry.

Lisätietoja: HeadPower Oy, Timo Mutila timo.mutila @ headpower.fi

Value for Flexibility (V4F) -projekti

Kustannustehokkaita ratkaisuja sähköenergiajärjestelmän joustavuuteen

V4F -projektin tavoitteena on tutkia ja kehittää uusia kustannustehokkaita ja kestäviä ratkaisuja, joilla lisätään sähköenergiajärjestelmän joustavuutta. Tarkasteltavia ratkaisuja ovat mm. uudenlaiset tukkusähkömarkkinan ja reservimarkkinoiden markkinamallien elementit ja tuoterakenteet, joilla tehostetaan jouston markkinalle osallistumista valtakunnallisilla markkinapaikoilla, paikalliset joustomarkkinat, joita myös jakeluverkkoyhtiöt voivat hyödyntää osana uutta verkkoliiketoimintamallin joustokannustinta, sekä uudenlaiset palvelu- ja liiketoimintamallit asiakkaiden joustavuuden parantamiseksi ja kustannusten ja riskien oikeudenmukaiseen jakoon. Joustoresursseina tarkastellaan sekä teollisen mittakaavan prosesseja (prosessiteollisuus ja suuret lämpöpumput) että pienempiä resursseja (pk-yritykset ja kotitaloudet). Joustoresurssien kohdalla kehitetään ratkaisuita joustojen mallinnukseen ja verifiointiin.

Tutkimusprojektin toteuttavat yhteistyössä LUT-yliopisto ja Tampereen yliopisto, joista on mukana yhteensä kuuden professorin tutkimusryhmät.

Tutkimusprojektin päärahoittajana on Business Finland, ja projektin rahoitukseen sekä ohjausryhmän työskentelyyn osallistuu lisäksi 24 yritystä tai organisaatiota, joista STEK ry on yksi.

Projektin verkkosivut löytyvät osoitteesta: https://www.lut.fi/fi/projektit/value-flexibility-projekti

Kiinteistötason saarekekäyttöratkaisut

Tampereen yliopiston (TAU) ja Tampereen ammattikorkeakoulun (TAMK) tutkimusryhmien yhdessä toteutettavassa tutkimusprojektissa tarkastellaan sähkönjakeluverkkoon liittyvien asiakkaiden kiinteistöverkkojen saarekekäyttökyvykkyyttä ja niiden turvallista ja luotettavaa toimintaa. Tutkimusprojetin tavoitteena on muodostaa kokonaiskuvaa kiinteistötason saarekekäyttöihin liittyvistä kysymyksistä ja niihin liittyvistä ratkaisuista, perusperiaatteista ja niille asetettavista vaatimuksista, sekä tehdä yksityiskohtaisempia tarkasteluja valituista saarekekäyttöön liittyvistä sähkö­teknisistä kysymyksistä. Tutkimusprojekti jakautuu kolmeen osatehtävään:

1) Paikallisiin energiaresursseihin pohjautuvien kiinteistötason saarekekäyttöihin liittyvien tutki-muskysymyksien ja ratkaisuvaihtoehtojen kartoitus.

2) Saarekekäyttöjen sähkötekniset kysymykset, erityisesti suojausten ja sähköturvallisuuden, paloturvallisuuden, toiminnallisuuden ja sähkönjakelun luotettavuuden turvaaminen.

3) Toimenpide-ehdotukset, uuden tiedon jalkauttaminen ja yhteistyöhankkeen valmisteluл

Käsi irti termostaatista

Kotitalouksien osallistumien sähkön kulutusjoustoon edistää puhdasta siirtymää ja auttaa ylläpitämään sähköverkon tasapainoa kustannustehokkaasti. Motivan tekemän kyselyn perusteella energiakriisi lisäsi kuluttajien ymmärrystä kulutusjoustosta, mutta joustoon osallistumisen keinot ovat vieraita. Kotitalouksia pörssisähkön hinnan perusteella ohjautuva, oikea-aikainen sähkönkäyttö auttaa pienentämään energiakustannuksia.

Hankkeessa kerätään markkinoilta tietoa pientaloihin soveltuvista kulutusjoustopalveluista ja ratkaisuista sekä kootaan kuluttajaa palveleva ja ohjaava viestintäaineisto kiinteistöjen omistajille.

Viestinnällä on kaksi erillistä tavoitetta: tarjota yleistietoa sähkömarkkinoiden toiminnasta kaikkien kuluttajien näkökulmasta sekä kannustaa joustavaan sähkönkulutukseen niitä kotitalouksia, joissa kulutus on suurta. Ratkaisuna on esitellä konkreettisia ja käytännönläheisiä vaihtoehtoja ja välittää tietoa palveluntuottajista sekä ohjata omaan kotiin soveltuvien ratkaisujen valintaan.

Viestintä- ja neuvontasisällöt julkaistaan Motivan verkkopalvelussa ja kuluttajien energianeuvonnan kanavissa, jolloin neutraali tieto on laajasti suomalaisten kotitalouksien saavutettavissa. Samalla aineistot ovat alueellisen energianeuvonnan verkoston sekä muiden kuluttajaneuvontaa tarjoavien organisaatioiden ja verkostojen hyödynnettävissä.

Hankkeessa tehdään yhteistyötä alan toimijoiden ja Flaire – Reilua ja joustavaa energiaa -tutkimushankkeen kanssa. Valmistelutyöhön ovat osallistuneet Energiavirasto ja Fingrid.

Energiatuotanto ja -talous

Energiatuotanto ja -talous on valmisteluhanke, jonka tavoitteena on tutkimusryhmän perustaminen EAKR-hankkeella. Valmisteluhankkeella tähdätään Pohjois-Pohjanmaan EAKR-hakuun, jonka päättymispäivä on marraskuussa 2024.

Keväällä 2024 hyväksyttiin Pohjois-Pohjanmaan tavoiteltava aluerakenne 2050. Maakuntahallituksen 15.4.2024 hyväksymä asiakirja ilmaisee pohjoispohjalaisen tahtotilan tulevaisuudesta. Se ottaa huomioon käynnissä olevia kehitystrendejä ja sisältää rohkeasti uskoa oman kehittämistyön tuloksellisuuteen.

Yksi tavoiteltavan tulevaisuuden teemoista on Kestävä energiantuotanto ja siihen pohjautuva teollisuus.  Pohjois-Pohjanmaan maakunnan tavoitteena on olla vuonna 2050 globaali energiaosaamiskeskittymä, jossa energiatalouden murrokseen on vastattu päämäärätietoisesti ja pitkäjänteisesti. Tavoitteen saavuttaminen lisää merkittävästi Suomen kokonaisturvallisuutta erityisesti talouden, infrastruktuurin ja huoltovarmuuden näkökulmista.

Pohjois-Pohjanmaalla ei ainoastaan tuoteta energiaa ja siirretä sitä muualle hyödynnettäväksi, vaan maakunnassa toteutetaan myös energian varastointia ja jatkojalostusta, jolloin energiatuotannon arvonlisästä merkittävä osa jää alueelle.

Oulun yliopistolla on uraauurtava rooli toimialan kehityksessä. Älykkäiden energiajärjestelmien kehitys on tuonut innovatiivisia ratkaisuja, joita hyödynnetään myös maailmanlaajuisesti.

Oulun yliopiston Kerttu Saalasti Instituutti ottaa omalta osaltaan vastuun kestävän energiatuotannon ja siihen pohjautuvan teollisuuden tavoitetilan toteuttamisesta. Valmisteluhankkeen aikana luodaan suunnitelma energiatuotantotalouteen keskittyvän tutkimusryhmän rakentamista varten. Tutkimusryhmän käynnistämishankkeen on tarkoitus kestää kolme vuotta. Sinä aikana luodaan pohja professorivetoiselle toiminnalle, joka osaltaan mahdollistaa energiatuotannon ja sen jatkojalostuksen arvonlisän jäämisen tuotantoalueelle.

Valmisteluhankkeen aikana luodaan suunnitelma energiatuotantotalouteen keskittyvän tutkimusryhmän rakentamista varten. Tutkimusryhmän käynnistämishankkeen on tarkoitus kestää kolme vuotta. Sinä aikana luodaan pohja professorivetoiselle toiminnalle.

Valmisteluhankkeen konkreettinen tulos on kolmivuotisen energiatuotantotalouteen keskittyvän tutkimusryhmän rakentamisen hankesuunnitelma, kustannusarvio ja rahoitussuunnitelma, hankehakemus sekä osarahoitussitoumukset.