Avainsana-arkisto: aurinkoenergia

Hybridilautta Elektra

Finferries-yhtiön Elektra on Suomen ensimmäinen hybridilautta. Elektra oli vierailulla Turussa 29.5.2017. Se tulee liikennöimään Nauvon ja Paraisten välillä. Akkuja (1 MWh) ladataan sähköverkosta (690 V) lautan purun ja lastauksen yhteydessä. Osa tarvittavasta sähköstä saadaan lautan lukuisista aurinkokennoista. Lisäksi lautalta löytyy useampi dieselgeneraattori (3 x 420 kWe), joita tarvitaan akkujen tueksi erityisesti talvella. Pituutta lautalla on kokonaisuudessaan lähemmäs sata metriä. Siihen mahtuu 90 autoa ja matkustajia miehistöineen 375. Käyttövoimaa on kaksi kertaa 900 kilowattia.

Keskittävä aurinkovoima

Keskittävä aurinkovoima

Keskittävä aurinkovoima (concentrated solar power; CSP) on eräs varteenotettava teknologia hiilidioksidittomaan energiantuotantoon. CSP-menetelmällä auringon säteilyenergiaa  konsentroidaan lukuisien peilien avulla yksittäiseen torniin, jonka sisällä oleva sulasuola (molten salt) kuumenee jopa lähemmäs tuhatta celsiusastetta. Sulasuolaan varastoidulla energialla tuotetaan vesihöyryä, joka puolestaan pyörittää höyryturbiinia. Sähköä saadaan turbiinin pyörittämästä generaattorista. Sulasuolateknologian avulla aurinkoenergiaa voidaan varastoida yön yli tapahtuvaa sähköntuotantoa varten ja saadaan pidettyä järjestelmä käynnissä 24/7.

EcoWatch raportoi, että kalifornialaisella yrityksellä SolarReservellä on kunnianhimoinen CSP-projekti, jonka tarkoituksena on rakentaa Nevadaan maailman suurin jopa kahden terawatin järjestelmä. Esimerkiksi nykyaikainen ydinvoimala on samaa kokoluokkaa, ja tällä voitaisiinkin tuottaa miljoonan kotitalouden sähkö. Projektin työllistämisvaikutukset ovat myös merkittävät, sillä se toisi tuhansia työpaikkoja useiksi vuosiksi. Hintalappu on viiden miljardin USA:n dollarin arvoinen, eli se on varsin kilpailukykyinen muihin energiantuotantomuotoihin verrattuna.

Panasonicilta massatuotantoon pitkäikäiset aurinkosähkön varastointiin tarkoitetut litiumioniakkujärjestelmät

Panasonic aloittaa kesäkuussa turvallisten ja pitkäikäisten litiumioniakkujärjestelmien massatuotannon. Tuotteen kohderyhmänä on eurooppalaiset kodit. Saksassa ja muissa eurooppalaisissa maissa hallitukset leikkaavat aurinkosähkön ostohintoja, minkä vuoksi kotitalouksien kannattaa hyödyntää tuottamansa aurinkosähkö omassa käytössä. Panasonicin akkujärjestelmällä kuluttaja voi varastoida sähkön eikä sitä tarvitse enää myydä eteenpäin. Panasonic ennustaakin suuren mittakaavan akkujärjestelmille nopeasti kasvavaa kysyntää.

Litiumioniakkujärjestelmä koostuu Panasonicin 1,35 kWh nimelliskapasiteetin akusta sekä akun latausta ja purkua valvovasta hallintajärjestelmästä. Akkujärjestelmä varastoi aurinkokennojen tuotantopiikit ja vapauttaa säilömänsä sähköenergian kun sille on tarvetta, mikä auttaa kotitalouksia kuluttamaan itse tuottamansa aurinkosähkön. Järjestelmä vähentää myös kotitalouksien riippuvuutta sähköverkosta ja edesauttaa vihreän energian tulemista.

Saksassa ollaan huolissaan ongelmista, joita tuuli- ja aurinkosähkön sähköverkkoon liitäminen aiheuttaa. Koska tuuli- ja aurinko-olosuhteita ei voida aina tarkasti ennustaa, voi sähkön jakelusta tulla epästabiilia. Nykyaikainen litiumioniakkuteknologia ja korkealaatuiset akunhallintajärjestelmät auttavat kuluttajia käyttämään tuottamansa aurinkosähkön, mutta ne myös tasaavat kulutuspiikkejä ja suojaavat näin ollen sähköverkkoa.

Lähde: http://panasonic.co.jp

Emittoivat aurinkokennot

Aurinkokennot on suunniteltu absorboimaan mahdollisimman tehokkaasti auringonvaloa, jota ne tuottaisivat hyvin sähköenergiaa. Nyt kalifornialaisen yliopiston tutkijat (Yablonovitch et al.) ovat demonstroineet konseptia, jossa aurinkokennot on suunniteltu enemmän LED:ien kaltaiseksi ja ne pystyvät sekä absorboimaan että emittoimaan valoa. Tutkijoiden mukaan mitä korkeampi jännite ja hyötysuhde on sitä paremmin aurinkokenno emittoi valoa.

Teoriassa tavanomainen aurinkokenno voi muuntaa korkeintaan 33,5 prosenttia tulevista fotoneista käyttökelpoiseksi sähköenergiaksi. Tähän mennessä korkein saavutettu hyötysuhde on ollut 26 prosenttia.

Yablonovitchin tutkijaryhmä on yrittänyt ymmärtää suurta eroa teoreettisen ja saavutetun hyötysuhteen välillä. Aurinkokennon tuottama jännite saadaan suuremmaksi suunnittelemalla kenno emittoimaan valoa niin ettei fotoneita hukata. Yablonovitchin perustama yritys Alta Devices on kehittänyt aurinkokennoprototyypin, joka on valmistettu galliumarsenidistä ja jolla on saavutettu 28,3 prosentin hyötysuhde.

Aurinkokennot tuottavat sähköä kun auringosta peräisin olevat fotonit iskeytyvät kennon puolijohdemateriaaliin. Fotoneiden energia vapauttaa puolijohdemateriaalista elektroneita, jolloin voi luminesenssin myötä syntyä myös uusia fotoneita. Ideana olisi hyödyntää myös fotonit, jotka eivät ole suoraan peräisin auringosta.

Lähde: http://www.cleoconference.org

Aurinkosähkön varastointi kemiallisena energiana

Maailman laajuinen energiankulutus tulee vähintään kaksinkertaistumaan seuraavan vuosisadan aikana. Tänä päivänä 80% käytetystä energiasta on tuotettu fossiilisista polttoaineista. Ihmisperäisen ilmastonmuutoksen rajoittamiseksi onkin tärkeää siirtyä fossiilisista energiasta kohti aurinkopohjaisia järjestelmiä. Tällaisessa energiantuotannossa on suuri merkitys tehokkaalla energian varastoinnilla, jolla ratkaistaan energiamuotoon liittyvät epäsäännöllisyystekijät. Aurinkoenergia voidaan varastoida kemiallisena energiana, mistä ensimmäisenä tulee mieleen veden hajottaminen aurinkosähköllä elektrolyysin avulla vedyksi. Valitettavasti vedyn kuljetukseen ja varastointiin liittyy suuria ongelmia. Alkoholeilla ja nestemäisillä hiilivedyillä ei ole vastaavia ongelmia. Erityisesti nestemäiset hiilivedyt soveltuvat aurinkopolttoaineeksi niiden korkean energiatiheyden vuoksi.

Aurinkopolttoaineita voidaan tuottaa olemassa olevilla menetelmillä. Aurinkoenergia voidaan muuttaa polttoaineeksi lähemmäs kymmenen prosentin hyötysuhteella, kun hiilidioksidista ja vedestä valmistetaan nestemäistä hiilivetyjä. Saavutettu hyötysuhde on merkittävä verrattuna muihin kehitteillä oleviin teknologioihin, mutta haastetta riittää vielä kustannusten laskemisessa ja hyötysuhteen parantamisessa edelleen.

Aurinkosähkön varastointi kemiallisena energiana

Lähde: W. Haije, H. Geerlings, Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 8609–8610

Käänteinen vesi–kaasu-vaihtoreaktio
Fischer–Tropsch-prosessi