Pienimuotoinen sähkön ja lämmön yhteistuotanto heikon sähköverkon alueella

Pienimuotoiseen energiantuotantoon on tarvetta erityisesti alueilla, joissa energianhuoltoverkko on kehittymätön tai epäluotettava tai joissa sähkön laatu on heikko. Potentiaalisia sovelluskohteita ovat haja-asutusalueet erityisesti kehitysmaissa tai esimerkiksi entisen Neuvostoliiton maissa. Yhtenä hajautetun energiantuotannon vaihtoehtona tarkastellaan tämän työn puitteissa ratkaisua, jossa perinteinen dieselgeneraattori korvataan ns. pien-CHP-laitoksella ja sen rinnalle kytkettävällä aurinkosähkö- tai -lämpöjärjestelmällä. Järjestelmän ydin on kaasukäyttöinen moottori ja siihen kytketty generaattori sekä lämmöntalteenottolaitteisto. Aurinkoenergia toimii tukienergiamuotona, jota varastoidaan päiväsaikaan joko akustoon tai lämmitysvaraajaan. Jos lämmitystehoa tarvitaan lisää, voidaan järjestelmään liittää myös lämmityskattila. Polttoainevaihtoehtona keskitytään tässä nestekaasuun, jonka etuja muihin fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna ovat erityisesti vähäinen päästöjen määrä ja puhtaasta palamisesta johtuva helpposäätöisyys sekä vähäinen huollon tarve. Keskeinen lähtökohta tällaisen ns. hybridijärjestelmän suunnittelussa on laitteistojen ja mitoitusperiaatteiden valinta siten, että järjestelmä voi toimia mahdollisimman omavaraisesti riippumattomissa yleisestä sähköverkosta. Tärkeitä optimoitavia tekijöitä ovat tällöin polttoaineen kulutus ja tarvittavien polttoainetoimitusten määrä, laitteistojen huollon tarve, akuston koko, generaattorin vuotuinen käyntiaika sekä generaattorin käynnistystarve. Työn tuloksena esitetään mitoitusohjelma, jonka avulla voidaan laskea käyttäjän antamien alkuarvojen perusteella järjestelmän koko ja kokoonpano, energiantuotto, aurinko-omavaraisuusaste sekä kustannukset. Työssä esitetään Moskovan seudulle rakennettavan asuinrakennuksen kokonaisenergiajärjestelmän mitoitus. Hybridijärjestelmän kustannukset eivät vielä ole kilpailukykyiset perinteisempiin menetelmiin verrattuna. Jos kuitenkin ensisijaisena kriteerinä on kustannusten sijaan luotettavuus, voidaan järjestelmää pitää hyvänä ratkaisuna. Saavutettavia etuja pelkkään dieselgeneraattoriin verrattuna ovat korkea kokonaishyötysuhde, pienentynyt polttoaineen kulutus ja huollon tarve, päästöjen väheneminen sekä lisääntynyt käyttövarmuus ja -mukavuus