Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi

Esitys aiheesta: "Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi"— Esityksen transkriptio:

1 Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi
Clean Energy (CE) Teknologioiden status Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi Tuulipuisto Passiivista aurinkoenergiaa käyttävä talo Kuva: Nordex Gmbh Kuva: McFadden, Pam DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

2 Tavoite Kasvattaa tietoisuutta uusiutuvien energialähteiden teknologioista (RET) sekä energiatehokkaasta toiminnasta Markkinat Tavallisimmat sovellukset Sähköntuotantoa puujätteestä Aurinkosähkö ja -lämpö Kuva: Warren Gretz, NREL PIX Kuva: Vadim Belotserkovsky © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

3 Määrittelyt Energiatehokkuus Clean Energy (CE) Teknologiat
Sama energiantarve täytetään vähemmällä resurssien käytöllä Uusiutuva energia Käytetään uusiutuvia luonnonvaroja energianlähteenä Lisäeristetty, passiivista aurinkoenergiaa käyttävä talo Kuva: Jerry Shaw © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

4 Syyt Clean Energy (CE) Teknologioiden käyttöön
Ympäristölliset Ilmastonmuutos Saasteet Taloudelliset Elinkaarikustannukset Fossiilisten poltto- aineiden loppuminen Sosiaaliset Uusien työpaikkojen luominen Rasittaa vähemmän paikallista taloutta $ $ $ Energian tarpeen kasvu (x mennessä) Tuulienergia: Sähkön tuotannon kustannukset 40 30 Sähkön hinta (¢US/kWh) 20 10 1980 1990 2000 Vuosi Lähde: National Laboratory Directors for the U.S. Department of Energy (1997) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

5 Clean Energy (CE) Teknologioiden yleispiirteitä
Verrattuna perinteisiin teknologioihin: Tavallisesti korkeammat perustamiskustannukset Yleensä alemmat käyttökustannukset Puhtaampia ympäristön kannalta Usein kustannustehokkaita elinkaarikustannusten mukaan laskettuna © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

6 Energian tuotanto- tai käyttö- järjestelmän kokonaiskustannukset
 Hankintakustannus = Hankintakustannus + vuosittaiset polttoaine- ja käyttö- ja ylläpitokustannukset + suurten huoltojen kustannukset + käytöstäpoisto/purku kustannukset + rahoituskustannukset + jne. © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

7 Uusiutuvat sähköntuotannon Teknologiat
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

8 Tuulivoima Teknologiat & Sovellukset
Tarvitsee kunnon tuulta (>4 10 m) rannikkoalueet, harjanteet, tasangot Sovellukset: Lapa Tuuli Konehuone (vaihteisto ja generaattori) Navan korkeus Tuuli Torni Keskusverkko Erillisverkko Poissa verkosta Warren Gretz, NREL PIX Phil Owens, Nunavut Power Southwest Windpower, NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

9 Tuulivoima Markkinat Vuosittaiset tuuliturbiinien asennukset maailmassa 8 000 8 000 Maailman asennettu kapasiteetti (2003): MW 7 000 (~20,6 milj kWh/talous/vuosi ja 30% kapasiteettikerroin) 7 000 Saksa: MW 6 000 6 000 Espanja: MW 5 000 5 000 USA: MW MW Tanska: MW 4 000 4 000 MW vuoteen 2007 mennessä (ennuste) 3 000 3 000 2 000 2 000 1 000 1 000 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Lähde: Danish Wind Turbine Manufacturers Association, BTM Consult, World Wind Energy Association, Renewable Energy World © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

10 Pienvesivoima Teknologiat & Sovellukset
Projektityypit: Tekojärvi Koski Sovellukset: Keskusverkko Erillisverkko Poissa verkosta Vesivoimajärjestelmän osat Pato Patoaukko Tekoallas Paineputki Francis turbiini Voima- laitos Sähkölinja Generaattori Turbiini Alakanava Imuputki © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

11 Pienvesivoima Markkinat
19 % maailman sähköstä tuotetaan suur- ja pienvesivoimalla Maailmassa: MW valmiina (laitoskoko < 10 MW) Ennuste: – MW vuoteen 2020 Kiinassa: toiminnassa (koko < 25 MW) MW valmiina lisäksi MW tal. kannattavaa Euroopassa: MW valmiina lisäksi MW tal. kannattavaa Kanadassa: 2 000 MW valmiina lisäksi MW tal. kannattavaa Lähde: ABB, Renewable Energy World, and International Small Hydro Atlas Pienvesivoimalaitos © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

12 Aurinkosähkö (PV) Teknologiat & Sovellukset
Pientalon PV järjestelmä PV ryhmä Sähkön muunnin Kuva: Tsuo, Simon DOE/NREL Akku Valo Veden pumppaus aurinkosähköllä Verkkoon liitetty, integroitu PV Kuva: Strong, Steven DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

13 Aurinkosähkö (PV) Markkinat
Vuosittaiset aurinkosähköasennukset maailmassa 800 800 Maailman asennettu kapasiteetti (2003): MWp 700 700 (~1,2 milj kWh/talous/vuosi) 600 600 32 % nousu toimituksissa vuonna 2003 500 500 p MW 400 400 300 300 200 200 100 100 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Lähde: PV News © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

14 Yhdistetty lämmön ja sähkön tuotanto (CHP)
Kahden tai useamman käyttöenergian yhtäaikainen tuotanto yhdestä energianlähteestä (eli “Yhteistuotanto”) Poistokaasu 15 yksikköä Lämmön talteenotto hyötysuhde (55/70) = 78,6 % Kokonaishyötysuhde ((30+55/100) = 85,0 % Lämpö 35 yksikköä Lämpö- kuorma HRSG Lämpö + poistokaasu 70 yksikköä Sähkö 30 yksikköä Polttoaine 100 yksikköä Gene- raattori Sähkö- kuorma Sähköjärjestelmä © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

15 CHP Sovellukset, Polttoaineet ja Laitteistot
Monia sovelluksia Monia polttoaineita Kaatopaikkakaasun (LFG) keruujärjestelmä Höyryn tuotanto Prosessi LFG:n keruuputkisto Kompressori Jäähdytin /kuivain Sähköntuotanto Suodatin Soihtu Bio CHP Kuva: Gretz, Warren DOE/NREL Kuva: Gaz Metropolitan Monia laitteistoja Mäntämoottori sähköntuotannossa Kuva: Rolls-Royce plc © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

16 CHP Sovellukset Yksittäiset rakennukset Liike- ja teolliset kohteet
Useat rakennukset Alueelliset energiajärjestelmät (esim. yhdyskunnat) Teolliset prosessit Kitchener kaupungintalo CHP Kuva: Urban Ziegler, NRCan LFG CHP kaukolämpöjärjestelmä, Ruotsi Mikroturbiini kasvihuoneessa Kuva: Urban Ziegler, NRCan Kuva: Urban Ziegler, NRCan © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

17 CHP Polttoainetyypit Uusiutuvat Fossiiliset Geoterminen Vety Puujäte
Kaatopaikkakaasu (LFG) Biokaasu Maanviljelyn sivutuotteet Bagassi Energiakasvit Jne. Fossiiliset Maakaasu Diesel Hiili Geoterminen Vety Bio CHP Kuva: Gretz, Warren DOE/NREL Geoterminen geysir Kuva: Joel Renner, DOE/ NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

18 CHP Laitteistot & Teknologiat
Jäähdytyslaitteistot Kompressorit Absorptiojäähdyttimet Vapaa jäähdytys Sähkön tuotanto Kaasuturbiini Kaasuturbiini - kombiprosessi Höyryturbiini Mäntämoottori Polttokenno Jne. Lämmityslaitteistot Kattilat Lämmöntalteenotto Kaasuturbiini Kuva: Rolls-Royce plc Jäähdytyslaitteisto Kuva: Urban Ziegler, NRCan © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

19 CHP Markkinat Alue Kapasi- teetti Kommentit Kanada 12 GW
Eniten sellu&paperi- sekä öljyteollisuuteen USA 67 GW Kasvaa nopeasti, CHP:lle tukea Kiina 32 GW CHP etupäässä hiilikäyttöistä Venäjä 65 GW Liki 30 % sähköstä tuotetaan CHP:llä Saksa 11 GW Kunnalliset CHP markkinat kasvavat UK 4,9 GW Voimakkaat tuet uusiutuvan energian käytölle Brasilia 2,8 GW DE liittyy poissa verkosta -asennuksiin Intia 4,1 GW CHP eniten sokeritehtailla, polttoaineena bagassi Etelä-Afrikka 0,5 GW Korvaa etupäässä hiilellä tuotettua sähköä Maailma 247 GW Odotettu kasvu 10 GW vuodessa Lähde: World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

20 Uusiutuva energia Lämmitys ja jäähdytys teknologiat
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

21 Biolämmitys Teknologiat & Sovellukset
Puun, kasvinviljelyn sivutuotteiden, yhdyskuntajätteen, jne. valvottua polttamista lämmöntuottamiseksi Hake Yksittäiset rakennukset ja/tai kaukolämpö Kuva: Wiseloger, Art DOE/NREL Kuva: Oujé-Bougoumou Cree Nation Lämpölaitos © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

22 Biolämmitys Markkinat
Maailmassa: Biomassan poltosta saadaan 11% maailman kokonais primäärienergian tarpeesta (TPES) Yli 20 GWth säädettävistä lämmitysjärjestelmistä Kehitysmaat: Ruuanlaitto, lämmitys Ei aina kestävän kehityksen mukaista Afrikka: 50% TPES Intia: 39% TPES Kiina: 19% TPES Teollisuusmaat: Lämmitys, sähkö, puuhellat ja -uunit Suomi: 19% TPES Ruotsi: 16% TPES Itävalta: 9% TPES Tanska: 8% TPES Kanada: 4% TPES USA: 68% kaikesta uusiutuvasta Palotila Kuva: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST 8 000 8 000 7 000 Uudet, pienen kokoluokan 7 000 6 000 (<100 kW) biomassa- 6 000 5 000 lämmityslaitokset Itävallassa 5 000 4 000 4 000 3 000 3 000 2 000 2 000 1 000 1 000 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 Lähde: Ingwald Obernberger citing the Chamber of Agriculture and Forestry, Lower Austria Lähde: IEA Statistics– Renewables Information 2003, Renewable Energy World 02/2003 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

23 Ilman lämmitys auringolla Teknologiat & Sovellukset
Lasittamaton keräin ilman esilämmitykseen Kylmä ilma lämpenee kun se siirtyy metallisen rei’itetyn absorptiolevyn läpi (SolarwallTM) Puhallin kierrättää esilämmitettyä ilmaa rakennuksessa Seinäaukko Rei’itetty aurinko-paneeli Puhallin Ulko-ilma © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

24 Ilman lämmitys auringolla Markkinat
Ilmanvaihdon esilämmitys suurissa rakennuksissa Myös viljan kuivatukseen Kustannuksiltaan kilpailukykyinen uusissa rakennuksisssa ja mittavissa korjauskohteissa Teollisuusrakennukset Kuva: Conserval Engineering Sadon kuivaus auringolla Kuva: Conserval Engineering © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

25 Veden lämmitys aurinkolämmöllä Teknologiat & Sovellukset
Lasitettuja ja lasittamattomia keräimiä Vesivarasto (tankki tai allas) Liike- ja palvelurakennukset sekä uima-altaat Kalankasvatus - Lohenkasvattamo © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

26 Veden lämmitys aurinkolämmöllä Markkinat
Keräinpinta-ala maailmassa yli 30 milj. m2 Eurooppa: 10 milj. m2 keräinpinta-alaa toiminnassa Vuosittainen kasvuaste 12% Saksa, Kreikka ja Itävalta Tavoite 2010: 100 milj. m2 Voimakkaat maailman laajuiset markkinat uima-altaiden aurinkolämmittimille Barbadoksella järjestelmää Asuinrakennukset ja altaat Asuinrakennukset Kuva: Chromagen Lähde: Renewable Energy World, Oak Ridge National Laboratory © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

27 Passiivinen aurinkolämpö Teknologiat & Sovellukset
Kesä Saadaan 20 – 50 % tilojen lämmityksen tarpeesta lämmityskaudella Aurinkolämpöä saadaan päiväntasaajaan suunnattujen hyvien ikkunoiden kautta Lämpöä varastoidaan rakenteisiin Kesän lämpöä vähennetään varjostusten avulla Talvi Asuntojen passiivinen aurinkolämmitys Kuva: Fraunhofer ISE (from Siemens Research and Innovation Website) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

28 Passiivinen aurinkolämpö Markkinat
Tehokkaiden ikkunoiden käyttäminen passiivisessa aurinkolämmössä on nykykäytäntö Uusiin rakennuksiin Tehokkaammat ikkunat Rakennuksen oikea suuntaus Hyvä varjostuksen käyttö Kustannustehokas uusissa rakennuksissa sekä korjauskohteissa Liikerakennukset DOE/NREL Kuva: Gretz, Warren Asuinrakennukset Kuva: DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

29 Maalämpöpumppu Teknologiat & Sovellukset
Tilojen/veden lämmitykseen ja jäähdytykseen Toiminta perustuu kylmäaineen höyrystymiseen ja lauhtumiseen. Kompressori tarvitsee sähkö-energiaa Lämpöä otetaan maasta talvella ja siirretään maahan kesällä Putkiveto pystysuunnassa Putkiveto vaakatasossa © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

30 Maalämpöpumppujen Markkinat
Maailmassa: yksikköä asennettu Kokonaiskapasiteetti MWth Vuosittainen kasvuaste 10% USA: yksikköä vuosittain Ruotsi, Saksa, Sveitsi ovat Euroopan suurimmat markkinat Pientalon maalämpöpumppu Liike-, koulutus- & teollisuusrakennukset Kanada: asuintalo yksikköä teollista ja liikerakennus yksikköä 435 MWth asennettu Kuva: Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

31 Muut kaupalliset Clean Energy (CE) Teknologiat
Polttoaineet: etanoli ja bio-diesel Tehokkaat jäädytysjärjestelmät Nopeussäädetyt moottorit Päivänvalo & energiatehokkaat valaistusjärjestelmät Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto Muut Maanviljelyn sivutuotteet Kuva: David and Associates DOE/NREL Tehokas jäädytys jäähallissa Päivänvalo & energiatehokas valaistus Kuva: Robb Williamson/ NREL Pix © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

32 Tulevia Clean Energy (CE) Teknologioita
Aurinko-terminen energia Valtameri-terminen energia Vuorovesienergia Valtamerivirtojen energia Aaltoenergia jne. Parabolinen-kaukalo aurinkosähkölaitos Kuva: Gretz, Warren DOE/NREL Keskitetty vastaanotin aurinkosähkölaitos Kuva: Sandia National Laboratories DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

33 Johtopäätökset Kustannustehokkaita vaihtoehtoja on olemassa
Monia onnistuneita hankkeita Kasvavat markkinat Uusiutuvia energialähteitä ja energiatehokkaita mahdollisuuksia on saatavilla Parks Kanada PV-tuulihybridijärjestelmä (Arkt.alue 81°N) Kuva: Michael Ross Renewable Energy Research 600 kW Tuuliturbiinin asennus PV Puhelin Kuva: Nordex Gmbh Kuva: Price, Chuck © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

34 Kysymyksiä? © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.