Abb jyrki leppanen_solar

© ABB| Slide 1

ABB Suomessa 125 vuotta - Menestyksen tekijätEnergiaa auringosta – onko järkeä?

Jyrki Leppänen, Power Conversion, Menestyksen tekijät -juhlaseminaari, 29.08.2014

08, 2014

© ABB| Slide 2

Energiaa auringosta – onko järkeä?Sisällys

Aurinkoenergian mahdollisuudet

Aurinkosähkömarkkinat

Aurinkosähkössä on järkeä?

Laajamittainen aurinkosähkön hyödyntäminen

ABB:n tarjonta aurinkosähköjärjestelmiin

Esimerkki toteutuksia maailmalta

Miksi ei Suomessa?

© ABB| Slide 3

Aurinkoenergian mahdollisuudet

© ABB| Slide 4

Fossile fuel reserve. The time span during which it is consumed is negligible compared to history of earth and mankind. We need renewable and alternative solutions

Time 1000 year+5-5 -4 -3 -2 -1 1991 +1 +2 +3 +4

300

200

100

0

Energy received in three days into earth = fossile fuel reserve

1012 kWh / year

BiomassPassive solar energy

WindSolar

Other renewables

Aurinkoenergian mahdollisuudetSaatavuus

Sun

© ABB| Slide 5

Aurinkoenergian mahdollisuudetMaapallon pinta-alan riittävyys

Area of solarmodules needed to produce annually same amount of electricity that is consumed now,corresponds to the small square (0,01% of Earth’s total surface area)

© ABB| Slide 6

Aurinkosähkömarkkinat

© ABB| Slide 7

AurinkosähkömarkkinatSovellukset ja markkinasegmentit

Grid-connected systems

Residential applications

Commercial and

industrial applications

Large power plants

Off-gridsystems

Rural applications

Industrial solutions

Consumer systems

Solar energy systems

98%

1/3 1/3 1/3

2%

© ABB| Slide 8

Average growth during last 10 year has been appr. 50% per year

Grid connected systems dominating (98% 2013)

Large central power plant have increased share

Top 5 markets 2012: Germany, China, Italy, USA and Japan (appr. 70% of the markets).

MWp

Inspite of global economic situation solar market continued growth 2013. New emerging markets and especially Asian market increase share.

Source: EPIA, Photon, various sources

2015: Total solar market over 100 b$

AurinkosähkömarkkinatVuosittainen uusi asennettu kapasiteetti

© ABB| Slide 9

AurinkosähkömarkkinatHinta- ja hyötysuhde kehitys

0

5

10

15

20

2578 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2011

2012

cost efficiency

Module price(EUR/Wp)

Efficiency,crystalline (%)

Source: Photovoltaics in 2010, EU Directorate-General for Energy and Photon

© ABB| Slide 10

AurinkosähkömarkkinatKilpailukysyiseen hintaan massatuotannolla

Mass productionTechnological improvements

GRID PARITY = The point at which the solar produced electricity price equals or is lower than the retail price of the electricity

Source: EPIA, Photon

© ABB| Slide 11

Aurinkosähkömarkkinat Arvoketju elää – uusia mahdollisuuksia

CellsWafers Modules Systems Installation

After

sales

service

InvertersLV products (switches, fuses)

MV products (transformers, grid connection)Mountings structures

Sijoittaja liiketoimintaa – taattu kassakone

Verkko pariteetti saavutettu

Uusia pelureita ja liiketoiminta konsepteja

© ABB| Slide 12

AurinkosähkömarkkinatJärjestelmähinnan kehitys

Balance of system components cost share is increasing

© ABB| Slide 13

Aurinkosähkössä on järkeä

© ABB| Slide 14

Aurinkosähkössä on järkeäMitä aurinkosähkö on?

Aurinkosähö (Photovoltaics) tarkoittaa auringonvalon muuntamista suoraan tasasähköksi

Tämä tehdään valosähköisilla kennoilla (PV cells), jotka on laminoitu aurinkopaneeliksi

· ei liikkuvia osia· Ei “polttoainetta”, valon lisäksi· ei huoltotarvetta· periaatteessa, lähes ääretön elinikä· tyypillisesti tuotto samamanaikaista

kulutushuippujen kanssa

Aurinkosähkö toimii sekä suoralla että hajasäteilyllä (enemmän valoa = enemmän tehoa, enemmän energiaa)

Aurinkosähkö on elegantein tapa tuottaa sähköä

© ABB| Slide 15

Aurinkosähkössä on järkeäVerkkoonkytkettyjärjestelmä – pääkomponentit

1 Aurinkopaneelit 2 Paneelikeskus3 DC-kytkin4 Vaihtosuuntaaja5 AC-kytkin6 Energiamittarit7 Talon sähkökeskus8 Verkkoonliityntä

1

2

3 4

5 6 7 8

Järjestelmässä ei ole energianvarastoa – sähköverkko toimii «energian varastona» tasapainoittaen kulutuksen ja tuoton epätasapainoa tarpeen vaatiessa.

© ABB| Slide 16

• Rakennus toimii tukirakenteena – tukirakenteita ei tarvita, kustannusten minimointi

• Perinteisten julkisivu- ja pintamateriaalien korvaaminen – kustannusten minimointi

• Kulutushuippujen leikkaaminen (jäähdytys- ja ilmastointi kojeet jne.) - siirtotarpeen pieneneminen

• Varjostus aurinkopanelirakenteilla lasijulkisivuissa tai varjostuslipoissa – rakennuksen jäähdytystarpeen pienentäminen

• Ympäristö ja energiansäästö näkökanta - positiivinen imago

Aurinkosähkössä on järkeäRakennuksiin integrointi - lisäarvoa

© ABB| Slide 17

Tämänpäivän vakiopaneelin hintataso

Aurinkosähkössä on järkeäEri julkisivumateriaalien kustannusvertailua

© ABB| Slide 18

• Aurinkosähkön tuottomaksimi keskipäivällä

• Pientalon kulutushuippu aamulla sekä illalla

• Toimistorakennuksen kulutushuippu keskipäivällä: tietokoneet, jäähdytys, ja ilmastointi

Paras soveltuvuus toimisto- ja teollisuuskiinteistöissä kulutushuippujen leikkaukseen

Daily load profile for a household and for an office compared to a 3 kWp PV/system output in partly cloudy conditions

Aurinkosähkössä on järkeäKulutushuippujen leikkausta

© ABB| Slide 19

Helsinki 60N

0

1

2

3

4

5

6

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

kWh/day/kWp90° S facade

90° E/W facade

45° S roof

30° S roof

Athens 38N

0

1

2

3

4

5

6

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

kWh/day/kWp90° S facade

90° E/W facade

45° S roof

30° S roof

Stuttgart 49N

0

1

2

3

4

5

6

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

kWh/day/kWp90° S facade

90° E/W facade

45° S roof

30° S roof

Hamburg 54N

0

1

2

3

4

5

6

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

kWh/day/kWp90° S facade

90° E/W facade

45° S roof

30° S roof

Aurinkosähkössä on järkeäEnergiaa myös Suomessa

© ABB| Slide 20

Laajamittainen aurinkosähkön hyödyntäminen?

© ABB| Slide 21

Laajamittainen aurinkosähkön hyödyntäminenMikä on isoa ja merkityksellistä?

Useita pieniä järjestelmiä lähellä kulutuspistettä Keskisuuria järjestelmiä kulutuspisteissä

Isoja järjestelmiä kaukana kulutuksesta

Mikä näistä vai kombinaatio kaikista?- kenen liiketoimintaa?- kenen ongelma? Vai onko ongelmaa ollenkaan?

© ABB| Slide 22

Laajamittainen aurinkosähkön hyödyntäminenVerkkoyhtiön haasteet stabiiliin verkkoon: esimerkki

Romania

Serbia

MacedoniaTurkey

Greece

Black Sea

Technologies or methods for grid operators to manage the high levels of renewable energy production• cross border exchange• demand side management• balancing markets• improved instruments and measurements• grid extensions

Eventually new powerplants and/or energy storages needed

The weaker the grid the more carefull considreations needed

BULGARIA

Territory – appr. 110 000 km2

Population – 7,4 million

Three main utilities: EON, CEZ, EVN

32 substations (400/220/110 kV, 400/110 kV, 220/110 kV): 16817 MVA

257 substations (110/20/10/6 kV): 16817 MVA

2011-2012 appr. 500 MW new PV

© ABB| Slide 23

Laajamittainen aurinkosähkön hyödyntäminenVerkko pariteetin jälkeen – mitä tarvitaan

Teknologia: tuotteet ja ratkaisut Smart metering Energy storing Electric vehicles Smart grids High voltage direct current transmission

Politiikka: toimintaa Feed in tariffs and support means well designed Clear regulations Effective administration supporting distributed power generation Time of use billing and metering

Markkinat: yhteistyö Standards Utility involvement Architectural and land development

Central powerplant

Offices

Houses

Storage

MicroturbinesFuel cells

Industrial plants

Wind turbines

Virtual powerplant

CHP

PV power plant

Central powerplant

Offices

Houses

Storage

MicroturbinesFuel cells

Industrial plants

Wind turbines

Virtual powerplant

CHP

PV power plant

Source: Epia, Eurelectric/Fortum

© ABB| Slide 24

Laajamittainen aurinkosähkön hyödyntäminenSmart grid paletti

Substation

MCC & LCC

Energy storage

MV Switchgear

Network mgt. system

Compact Substions IntelligentTransformers

KNX-system

DC Charging

AC Charging

Renewables

User interfacing

Demand Response & Metering

ICT

DMS

Customer mgt. & Billing

MV

LV

microGrid

HV

© ABB| Slide 25

ABB:n tarjonta aurinkosähköjärjestelmiin

© ABB| Slide 26

ABB:n tarjonta aurinkosähköjärjestelmiinAurinkosähkövaihtosuuntaaja tarjonta

Unit size (kW)

Remote monitoring portal

Monitoring systems(string monitoring etc.)

Solar inverter PC tools(sizing and product selection)

Solar inverter services

Power plants

Commercial and industrial

Small commercial and residential

1 10 100 2000

© ABB| Slide 27

ABB:n tarjonta aurinkosähköjärjestelmiinABB:n tuotteet aurinsähkökovoimaloihin

© ABB| Slide 28

ABB:n tarjonta aurinkosähköjärjestelmiinABB:n tuotteet panelistojen seurantalaitteistoihin

© ABB| Slide 29

ABB:n tarjonta aurinkosähköjärjestelmiinAurinkosähkövaihtosuuntaaja tuoteportfolio

© ABB| Slide 30

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

© ABB| Slide 31

Bulgaria: 50,6 MWp and 29,3 MWp PV plantEsimerkkitoteutuksia maailmalta

© ABB| Slide 32

Germany, 91 MWp and 145 MWpEsimerkkitoteutuksia maailmalta

© ABB| Slide 33

Mauritius: 15,2 MWp PV plant

System description

PV plant: 15,2 MWp

Application: ground-mounted power plant

Grid connection: high voltage

Solar modules: cSi

Solution

• 17 pcs of PVS800-57 inverters with mixture of sizes 630, 875 and 1000 KW

• Medium voltage transformers+switchgear in housings built by partner on-site

• High voltage step-up substation

• Service contract for maintenance

• Commissioning March 2014

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

Customer: Local investor looking for reliable supplier with local presence for years to come

© ABB| Slide 34

UK, Malmesbury: 4,99 MWp PV plant

System description

PV plant: 4,99 MWp

Application: ground mounted system on an old World War II RAF airfield

Grid connection: 33 kV

Solar modules: mono-csi, HEE 250 Wp

Solution

• 10 pcs of PVS800-57-0500KW-A

• ABB integrated inverter and MV components housing

• ABB switchgear

• ABB MV main substation

• Commissioning: July 2011

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

Customer: Experienced solar developer, builder and operator focused on security, plant efficiency and profitability.

© ABB| Slide 35

Switzerland, Mont Soleil: 555 kWp PV plant

System description

PV plant: 554,6 kWp

Application: ground mounted

Grid connection: MV grid

Solar modules: mono-cSi

Solution

• 1 pcs 500 kW (prototype),

• Commissioning: January 1992

• Extensively Monitored over 20 years

• Replaced October 2013 by PVS800-57-0500kW-A after 21 years operation

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

2013

© ABB| Slide 36

Australia, Harvey bay: 266 kWp PV plant

System description

PV plant: 266 kWp

Application: Hospital roof-top system

Grid connection: LV grid, 230/400 V

Solar modules: mono-cSi

Solution

• PVS300: 26 x 8 kW and 12 x 4,6 kW

• ABB metering and low voltage products

• Commissioning: July 2012

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

Customer: Queensland Health wanting to reduce the bought energy of the hospital in Harvey Bay

© ABB| Slide 37

Mexico, San Luis Potosi: 1,2 MW PV plant

System description

PV plant: 1,2 MW

Application: parking lot shading structure

Installation Grid connection: 13.2 kV grid

Solar modules: poly-csi

Solution

• 5 pcs of PVS800-0250kW-A

• ABB’s junction boxes

• ABB MV step-up transformer with switchgear for grid connection

• Commissioning: October 2012

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

Customer: Property management of ABB for the ABB manufacturing Plant in San Luis Potosi, Mexico

© ABB| Slide 38

Italy: 96 kWp PV plant

System description

PV plant: 96 kWp

Application: roof-top system on tilted factory roof

Grid connection: LV grid, 230/400 V

Solar modules: poly-cSi

Solution

• PVS300: 12 x 8 kW, with power balancing (3 inverters)

• Commissioning: January 2012

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

Customer: Office furniture factory owner wanting to improve their image and taking advantage of the FIT

© ABB| Slide 39

Finland, Pitäjänmäki: 181 kWp PV plant

System description

PV plant: 181 kWp

Application: factory flat roof

Grid connection: LV grid, 400 V

Solar modules: poly-cSi

Solution

• PVS800: 1 x 120 kW

• PVS300: 7 pcs

• Commissioning: June 2010

Esimerkkitoteutuksia maailmalta

Customer: Property management of ABB factory in Helsinki

© ABB| Slide 40

LopuksiMiksi ei Suomessa jo nyt?

Suomen ainutlaatuinen toimintaympäristö aurinkosähkölle :

• Aurinkosähkön huipputuotto keski-kesällä• Sähköistyminen ja sähkön käyttötaso korkealla tasolla ja kasvaa• Tiukemmat rakennusmääräykset siirtävät energiankulutusta rakennuksissa

talvelta kesälle – mahdollinen jäähdytystarve• Vahva sähköverkko• Hyvät tietoliikenneyhteydet• Koulutettu, innovatiivinen ja osaava työvoima• Hyvät tietoliikenne ja ohjelmisto osaaminen

Joten ….miksi ei aurinkosähköä Suomeenkin?