Aurinkoenergia voi olla monestakin syystä hyvä vaihtoehto erilaisten teollisuuslaitosten energialähteeksi. Kustannustehokkuus on yksi hyvä syy käyttää auringosta saatavaa energiaa. Viime vuosina aurinkopaneelien hinnat ovat selvästi alentuneet. Uusiutuvaa energiaa myös tuetaan eri tavoin monissa maissa, kun taas fossiilisen energian saatavuus on heikentynyt ja energiahinnat nousseet.
SOTA UKRAINASSA on omalta osaltaan vauhdittanut
energiankäytön
”vihreää siirtymää”, kun öljy- ja kaasutuotteiden
tuonti Venäjältä on EU:n pakotteiden tai muiden rajoitusten
myötä joko loppunut kokonaan tai ainakin merkittävästi
vähentynyt.
Monissa maissa viranomaiset pyrkivät lisäksi ohjaamaan
teollisuussektorin energiankäyttöä uusiutuvan aurinko- tai tuulienergian
suuntaan erilaisilla avustuksilla ja haittaveroilla.
Teollisen aurinkosähköjärjestelmän elinkaari voi tyypillisesti
olla noin 25–30 vuotta. Tällaisen järjestelmän käyttö- ja
huoltokulut ovat myös paremmin ennakoitavissa kuin fossiiliseen
energiaan perustuvan systeemin.
Toisaalta järjestelmä ei ole yhtä herkkä sähkökatkoille kuin
perinteiset sähkövoimajärjestelmät. Toki todella kova myrsky
saattaa rikkoa teollisuuslaitosten katoille asennettuja aurinkopaneelejakin.
Ympäristövaikutukset minimiin
Aurinkoenergian kaltaisen uusiutuvan energian käyttö ei
aiheuta maapallon ilmaston lämpenemistä – mikä on myönteistä
ympäristön kannalta – eikä se myöskään saastuta teollisuuslaitoksen lähialueita niin kuin entisajan savupiipputeollisuus.
Tehtaan voimalaitoksen vieressä kuivuvat pyykit eivät silloin
kärsi noki- tai savuvaurioista, eivätkä naapurit tai työntekijätkään
sairastu niin herkästi hiilipölyn ja pienhiukkasten
aiheuttamiin
keuhko- tai verisuonitauteihin.
”Teollisen
aurinkosähköjärjestelmän
elinkaari voi tyypillisesti olla
noin 25–30 vuotta.
Ympäristöystävällisyys siis parantaa paitsi luontoa ja viihtyvyyttä
myös firman mainetta ja yrityskuvaa. Innovatiivinen edelläkävijyys
yritystoiminnassa ei sekään ole näille asioille haitaksi.
Aurinkoenergiajärjestelmissä ei juuri ole liikkuvia osia, joten
laitteistojen mekaaninen kuluminen on minimaalista. Huoltotöiden
tarpeen väheneminen säästää teollisuusyrityksissä aikaa ja
kustannuksia.
Huoltoa vaatii lähinnä invertteri, joka on jatkuvassa käytössä
ja joudutaan siksi kenties vaihtamaan noin 5–10 vuoden
väliajoin. Myös kaapelit on hyvä säännöllisesti tarkastaa ja tarvittaessa
huoltaa, jotta voidaan varmistaa energiajärjestelmän
toimivan koko ajan oikealla tehotasolla.
KUVA: HELSINGIN KAUPUNGIN AINEISTOPANKKI / LAURI ROTKO
Sähkölaskut pienemmiksi
Aurinkoenergia soveltuu käytettäväksi monentyyppisissä teollisuusyrityksissä.
Valmistavan teollisuuden yritykset käyttävät tyypillisesti suuret
määrät sähköä, joten tehtaille voi olla aurinkosähkön käytöstä
merkittävää kustannushyötyä. Omia aurinkopaneeleja
käytettäessä vältytään myös sähkölaitosten mahdollisten hinnankorotusten
aiheuttamilta lisäkuluilta.
Jos sähköä kuluu paljon, luonnollisesti myös aurinkosähköjärjestelmä
on perusteltua toteuttaa sen mukaisessa mittakaavassa.
Nykytekniikkakin tarjoaa jo ratkaisuja siihen, että ainakin
5–10 prosenttia teollisuuslaitoksen energiantarpeesta voitaisiin
tuottaa aurinkoenergialla. Lähivuosina tämä osuus noussee
jo kolmannekseen.
Teollisessa mittakaavassa toimivissa maatalousyrityksissä
– vaikkapa tuotantoeläintiloilla – on niin ikään usein riittävästi
kattotilaa aurinkoenergiajärjestelmän paneeleille. Monesti
eläintiloilla kuluu paljon sähköä sopivan lämpötilan ja tuuletuksen
ylläpitämiseksi.
Aurinkoenergiajärjestelmään investoiminen voi maksaa
itsensä takaisin jo suhteellisen lyhyessä ajassa, laitoksen
sijainnista ja järjestelmän toteutustavasta riippuen. Kiinteistöön
asennetut aurinkopaneelit voivat myös nostaa kiinteistön
arvoa.
Peilikeräimillä enemmän energiaa
Tehdaskiinteistöissä sekä muissa tuotanto- ja varastorakennuksissa
on se hyvä puoli, että niissä on yleensä paljon kattopinta-
alaa aurinkopaneelien sijoittamiseen.
Jotkut uudet aurinkopaneelityypit ovat kaksipuolisia. Kun
sellaisia paneeleita asennetaan hieman rakennusten kattopinnan
yläpuolelle, ne voivat tuottaa energiaa myös katon kautta heijastuvasta auringonsäteilystä, jolloin paneelien tuotantoteho
paranee. Järjestelmien ja laitteiden tekniikka kehittyy
muutoinkin koko ajan.
Suurissa aurinkovoimalaitoksissa on mahdollista optimoida
auringon lämmöntuotantokapasiteettia, jos laitoksen
järjestelmässä sovelletaan niin sanottua CSP-teknologiaa
(Concentrating Solar-thermal Power). CSP sopii erityisen hyvin
moniin teollisiin käyttötarkoituksiin, joissa prosessiin on saatava
korkeitakin lämpötiloja vaikkapa +400 °C asti.
CSP-tekniikat perustuvat Fresnel-peileihin, jotka kaikki keskitetään
heijastamaan auringon säteilyä yhteen vastaanottopisteeseen.
Silloin säteily samalla vahvistuu. Vastaanottimen
lämmönsiirtoneste kuumenee tällöin korkeaan lämpötilaan.
Menetelmä on periaatteeltaan siis hieman samankaltainen
kuin suurissa radioteleskoopeissa, joissa eri peiliantenneilla
vastaanotetut signaalit heijastetaan kaikista peileistä yhteen
polttopistevastaanottimeen, missä signaali vahvistuu paremmin
kuultavaksi.
Toteutustavat vaihtelevat
Tätä varten on olemassa kaksi erilaista CSP-tekniikoiden
perusmenetelmää.
Ensiksikin lämpösäteilyn vastaanottopiste voidaan sijoittaa
torniin, jonka ympärille kaikki auringonsäteilyä heijastavat
peilit asennetaan kehämäiseen muodostelmaan (Power Tower
Systems). Peilit kohdistavat sitten säteilyn tornissa olevaan keskusvastaanottimeen.
Toinen mahdollisuus on asentaa auringonsäteilyä
heijastavat peilit lineaarisesti vaakatasoon, samantyyppiseen muodostelmaan kuin jos kyse olisi tavallisista aurinkopaneeleista
(Linear Systems). Lämpöä keräävät
vastaanottimet sijoitetaan peilirivien yläpuolelle asennettaviin
samansuuntaisiin putkiin siten, että peilien heijastama
lämpösäteily keskitetään kuumentamaan näissä putkissa
kulkevaa lämmönsiirtonestettä. Usein putket kiinnitetään
viistosti asennettuihin tukijalkoihin, joiden perustukset ovat
peilirivien välissä.
Tällä tavoin kootulla termisellä energialla voidaan tarpeen
mukaan pyörittää turbiinia tai moottoria, jotta lämpö saadaan
muutettua sähköenergiaksi. Toisaalta kuumaa nestettä
voidaan käyttää myös sellaisenaan erilaisissa teollisuuden
prosesseissa,
muun muassa elintarvike-, kaivos- tai kemianteollisuudessa.
Ratkaisut tilanteen mukaisiksi
Haluttaessa CSP-aurinkoenergiajärjestelmä voidaan toteuttaa
myös pienemmässä mittakaavassa, esimerkiksi käyttämällä
vain yhtä pienehköä ”peiliantennia” aurinkoenergian
kerääjänä vaikkapa sijoitettuna tehtaan katolle tai pihalle.
Tällainenkin pienimuotoinen järjestelmä voi tuottaa hyvissä olosuhteissa jopa 5–25 kW aurinkoenergiaa ja se soveltuu
monenlaisiin hajautettuihin teollisiin käyttösovelluksiin.
Viime aikoina esimerkiksi JTI-yhtiön tuotantolaitoksille Jordaniaan
on asennettu saksalaisen Industrial Solarin toimittama
aurinkoenergiajärjestelmä, jossa CSP-tekniikkaan pohjautuvien
Fresnel-peilikeräimien avulla tuotettua kuumaa höyryä
johdetaan suoraan tuotantoprosesseihin. Aurinkovoiman
käyttöönotolla pyritään muun muassa pienentämään konsernin
tehtaiden hiilidioksidipäästöjä.
Myös Suomessa on jo aurinkoenergiaa tehdaskäytössä
esimerkiksi elintarviketeollisuudessa.
Teksti: Ari Mononen
Kirjallisuutta:
Industrial Solar GmbH: Applications industrielles de l’énergie
solaire (www.industrial-solar.de).
Melo, Sandra: Benefits of Using Solar Power in the Industrial
Sector. Artikkeli, Datascope Dec. 2020.
SolarSmith Energy: Benefits of Solar Power System for
Industries, Business, and Factories (www.solarsmiths.com).
U.S. Department of Energy: Solar for Industrial Processes
(www.energy.gov).
