Tallinna Tehnikakõrgkooli päikeseelektrijaama lahendus

Probleemiks oli Tallinna Tehnikakõrgkooli suur energiatarbimine ning vajadus oli leida alternatiivne elektrienergia saamise võimalus. Lõputöös koostati Tallinna Tehnikakõrgkoolile päikeseelektrijaama lahendus. Päikeseenergeetikat peetakse üheks perspektiivikamaks ning keskkonnasõbralikumaks energia saamise viisiks ning sellest on saamas väga tõsine alternatiiv fossiilkütustele põhinevale energeetikale. Fotoelektriliste ehk PV päikesepaneelide tehnoloogia populaarsust näitab ka viimaste aastate väga kiire tõus antud valdkonnas. Jätkuv tehnoloogia areng ja hindade odavnemine on tõstnud päikeseenergeetika taastuvenergia valdkonnas esiplaanile. Varem pole maailmas kunagi paigaldatud rohkem päikesepaneele, kui seda tehti 2016. aastal. Eeldatavalt on globaalselt paigaldatud päikesepaneelide võimsus ületanud käesoleval aastal 400 GW piiri ning tõuseb järgnevatel aastatel 100 GW aastas. Sarnaselt ülejäänud maailmaga on ka Eestis päikeseenergia kasutamine iga aastaga populaarsemaks muutumas. Inimeste huvi ja teadlikus rohelisema energia vastu on suurenenud ja järjest rohkem investeeritakse päikeseenergiasse, mis näitab, et päikeseenergia kasustuselevõtt on ennast ära tasuv investeering. Lahenduse koostamise käigus kirjeldati objekti hoonestust, energiatarbimist, geograafilist asukohta, ilmastikutingimusi, komponentide valikut ja tööde teostamist. Selgus, et Tallinna Tehnikakõrgkooli hoonestus on risti põhja ja lõuna ilmakaarega, mis on päikesepaneelide paigaldamise mõistes ideaalne tingimus, sest päikesepaneelid peavad olema maksimaalse tootlikuse saavutamiseks suunatud lõunasse. Kuna Tallinn asub rannikul siis on üldiselt seal pilvitum kui näiteks sisemaal. Lisaks on asukoha mõistes ka hea veel Tallinnas tugevam tuul ja jahedam temperatuur, mis aitavad kaasa efektiivsemale tootlikusele. Põhiliste komponentide, nagu inverterite ja päikesepaneelide valiku tegemisel võrreldi omavahel tunnustatud tootjate tooteid, mis vastasid välja toodud nõudmistele. Lõputöös koostati Tallinna Tehnikakõrgkooli päikeseelektri asendiplaan ning päikeseelektrijaama elektriskeem. Asendiplaani koostades arvestati katusel asetsevate erinevate seadmete ja süsteemidega nagu näiteks korstnad, antennid ja ventilisatsiooni agregaadid. Lahenduse jaoks koostati ka Tallinna Tehnikakõrgkooli päikeseelektrijaama elektriskeem, kus on täpsemalt näha kuidas elektrijaam hoone elektripaigaldisega seotakse. Projekti maksumuse arvutus tehti koostöös ettevõtetega Eleväli As ja Solarest OÜ. Maksumuseks kujunes 114 483 €, mis teeb ühe kW kohta 744 €. Kõige suurema osa antud päikeseelektrijaama maksuvusest moodustab päikesepaneelide hind. Kinnitustarvikud, mille hulka kuuluvad ka kõik klambrid ja muud kinnitid moodustavad projektis väga arvestatava osa, millele järgnevad paigaldus ja inverterite maksumus. Päikeseelektrijaama eeldatava tootlikuse arvutamiseks ja selle hindamiseks kasutati PVGIS andmebaasi, mille tulemused on üpriski täpsed. PVGIS andmebaasi arvutused põhinevad päikeseenergia kiirgusandmetele tunnis valitud asukohas. Arvesse võetakse veel ka ilmastikutingimusi, süsteemikadusi ja päikesepaneelide kaldenurka. Kogu süsteemi planeeritav tootlikus aastas oleks 143.7 MWh, mis teeb ühe paigaldatud kW kohta keskmiselt 0.921 MWh. Tasuvusaja arvutamisel arvestati Tallinna Tehnikakõrgkooli elektrienergia tarbimisega, elektrihinna ja päikeseelektrijaama tootlikusega. Võttes arvesse, et 2017. aastal oli Tallinna Tehnikakõrgkooli keskmine elektrihind 0.089 €/kWh, siis saab tulemuseks, et aastane eeldatav tulu antud päikeseelektrijaama lahenduse puhul oleks 12874 €. Tallinna Tehnikakõrgkooli päikeseelektrijaama maksumuseks kujunes 114558 €. Jagades elektrijaama maksumuse päikeseenergia pealt teenitud tuluga aastas saab päikeseelektrijaama eeldatava tasuvusaja aastates, milleks on vastavalt 9 aastat. Antud lahenduse tasuvusaeg on Eestis väga reaalne ja piisavalt lühike, et investeerida päikeseenergiasse. Lõputöö autori üheks eesmärgiks antud teema valimisel oli saada lõputöö kirjutamisel kogemusi ja teadmisi, mis aitavad pärast lõpetamist paremini siirduda päikeseenergeetika valdkonnaga seotud tööturule. Lõputöö kirjutamisel puutus autor kokku päikeseelektrijaama lahenduse koostamisel tekkivate probleemidega ning nende probleemide lahendamisega. Autori soov on jätkata enda harimisega päikesenergeetika valdkonnas ning töötada erinevate päikeseelektrijaamade lahenduste koostamisega.

The following thesis Solar power plant solution for Tallinn University of Applied Sciences is made to solve the problem which is high energy consumption of the Tallinna University of Applied Sciences and to offer alternative source of electricity. In this thesis an photovoltaic power station solution was made. Solar energy is considered to be one of the most promising and environmentally friendly forms of energy and is becoming a very serious alternative to fossil fuels based energy. Very rapid increase in this field in recent years also show the popularity growth of photovoltaic technology. Continuing technology development and cheapening prices have put solar energy into the forefront of renewable energy. In the past there have never been installed that much solar panels in one year in the world than it was done in 2016. Presumably the power of solar panels installed globally has exceeded 400 GW limit this year and will continue rising 100 GW per year. Similarly to the rest of the world, the use of solar energy in Estonia is becoming more popular every year. People's interest and awareness against greener energy has increased and investments into solar energy are increasing which shows that the use of solar energy is a cost-effective investment. During the preparation of the solution, the object's building, energy consumption, geographical location, weather conditions, selection of components and execution of works were described. It turned out that the Tallinn University of Applied Sciences is perpendicular to the north and the southbound. which is the ideal condition in purpose of applying solar panels, as solar panels must be directed towards south to achieve maximum productivity. Since Tallinn is located on the coast area, its generally less clouds there than in inland. The choice of key components, such as inverters and photovoltaic panels, was made when comparing different products of the recognised producers which met the requirements of the proposed solution. In this graduation thesis, the Tallinn University of Applied Sciences solarpanels position plan was drawn and the electric power plant's electric chart was made. In the position plan the various equipment placed on the roof was considered such as as chimneys, antennas and ventilation assemblies. The electrical scheme of the Tallinn University of Applied Sciences Solar Power Plant was also prepared for the solution, where you can see more precisely how the power plant is linked to the building's electrical installation. The calculation of the cost of the project was conducted in cooperation with the companies Eleväli AS and Solarest OÜ. The total cost came to 114 483 euros, which makes one kW cost 744 € . The most expensive part of this solar power plant is the price of solar panels. The mounting accessories, which include all clips and other fasteners, form a very significant part of the project, followed by installation and inverter costs. For the calculation of the expected power output of the solar power plant and for its assessment, the PVGIS database has been used which results are quite accurate. The PVGIS database calculations are based on solar radiation data at the selected location per hour. In its calculations weather conditions, system disorders and slope of solar panels are also taken into account. The entire system planned productivity per year would be 143.7 MWh, which makes an average of 0.921 MWh per kW installed. The calculation of the payback period was based on the consumption of electricity, the cost of electricity and the Tallinn University of Applied Sciences solar power plant productivity. Taking into account that in 2017 the average price of electricity at Tallinn University of Applied Sciences was 0.089 € / kWh, the result would be that the annual expected income for a solar power plant solution would be 12874 €. The cost of the Tallinn University of Applied Sciences Solar Power Plant is € 114558. By dividing the cost of the power plant with predicted income earned from solar energy a year, a expected payout period of a solar power plant will be given, which is 9 years respectively. The payback period of this solution is very real and short enough in Estonia to invest in solar energy. For the author of this graduation thesis, one of the goals was to gain experience and knowledge which would help to better transition to the labour market related to solar energy. Writing this graduation thesis, the author faced the problems arising from the development of a solar power plant solution and solving these problems. The author's desire is to continue his education in the field of solar energy and work on developing solutions for various solar power plants.