Aurinkoenergialaboratorio

Satakunnan ammattikorkeakoulun aurinkolaboratorioon kuuluu monipuolinen uusiutuvan energian tutkimuslaitteisto. Laitteistolla tutkitaan lämmön, sähkön ja jäähdytyksen tuottamista ja varastoimista, sekä tuetaan mittaus- ja ohjausjärjestelmän kehitystä.

Taso- ja tyhjiöputkikeräimet muodostavat aurinkolämpöjärjestelmän kaksi erillistä keräinryhmää. Nämä keräintekniikat ovat Suomessa yleisimmin käytetyt. Tuotettu lämpö varastoidaan kolmeen lämminvesivaraajaan, jotka ovat tilavuudeltaan 1000, 500 ja 30 litraa. Hybridijärjestelmien simuloimista varten on laboratorioon asennettu pellettikattila, jolla saadaan tarvittaessa lisälämpöä varaajiin. Kattilassa voidaan testata erilaisia bioenergiamateriaaleja sekä mitata niiden savukaasupäästöjä. Laboratoriota voidaan myöhemmin laajentaa esim. maalämpöjärjestelmällä.

Adsorptiojäähdytin käyttää kuumaa vettä jäähdytykseen. Höyrystyessään vesi ottaa lämpöä ympäristöstään, mihin jäähdytysprosessi perustuu. Kylmä vesi varastoidaan 300 litran jäähdytysvesivaraajaan, josta se voidaan ohjata käytettäväksi ilmastoinnissa.

Aurinkosähköjärjestelmässä on 18 aurinkosähköpaneelia, joiden avulla tutkitaan muun muassa paneelien asennuskulman vaikutusta sähköntuottoon eri vuodenaikoina. Tämän lisäksi järjestelmään kuuluu aurinkoseuraaja eli träkkeri, joka kääntää paneelia auringon suuntaan. Sähkö syötetään laboratorion käyttöön ja ylimääräinen varastoidaan 24 kWh:n AGM-akustoon.

Erilaisten rakennusten energiankulutusta voidaan simuloida ohjaamalla liuosjäähdytinpiiriä erilaisin kulutusprofiilein. Liuosjäähdytinpiiri toimii myös adsorptiokoneikon hukkalämmön lauhduttimena. Kulutuskohteina toimivat lämmönsiirtimet, jotka käyttävät lämpöenergiaa simuloidun rakennuksen mukaan. Kulutuskohteisiin menevä käyttöpiiri toimii kuten normaalissa rakennuksessa, ja sillä voidaan simuloida lämmitysjärjestelmän sekä ilmanvaihdon lämmityspattereita. Lisäksi piirillä voidaan jäähdyttää kattilat ja varaajat testien jälkeen.

Aurinkoenergialaboratorion esitevihko (pdf)

lab

Näin se toimii (lämpö)

  • 2 tasokeräintä ja 2 tyhjiöputkikeräintä, yhteensä n. 10 m2, keräävät lämmön niissä kiertävään jäätymättömään propyleeniglygolin ja veden seokseen.
  • Nesteestä lämpö siirretään veteen lämmönvaihtimien avulla.
  • Kuuma vesi varastoidaan 1000, 500 ja 30 litran varaajasäiliöihin.
  • Varaajilla voidaan mallintaa mm. lämpimän käyttöveden kulutusta erikokoisissa perheissä.
  • Kulutuspuolen lämmönsiirtimillä simuloidaan esim. kiinteistön lämmitystä.
  • Pellettikattila, josta voidaan ajaa lämpöä samaan järjestelmään, ja testata aurinkolämmön ja pelletin yhteiskäyttöä.
  • Jäähdytyslaite, jossa aurinkolämmöstä tuleva kuuma vesi voidaan muuttaa adsorptiomenetelmällä kylmäksi vedeksi ilmastointia varten.

Näin se toimii (sähkö)

  • 18 kpl sähköpaneeleja kolmessa eri asennuskulmassa, syöttävät sähköä laboratorioon inverttereiden kautta
  • lisätehoa antaa auringon suuntaan kääntyvä tracker-järjestelmä tutkimuspaneeleineen
  • sähkö syötetään laboratorion käyttöön ja ylimääräinen varastoidaan 24 kWh:n AGM-akustoon
  • kun aurinkosähkö ei riitä käytetään akuston energiaa, kulutuksen edelleen kasvaessa hyödynnetään verkkosähköä
  • verkkomuuntimilla ohjataan sähkön käyttöä aurinkosähkön, verkkosähkön ja akkusähkön välillä
  • sähköauton latauksessa voidaan hyödyntää puhdasta uusiutuvaa energiaa

Laitteisto

Laite Malli
Aurinkosähkö
PV paneelit 18 kpl Evergreen ES-A210
Dataloggeri Sunny WebBox
Invertterit 3 kpl SMA Sunny Boy 1200
Sääasema Vaisala WXT520
Pyranometrit 3 kpl Kipp & Zonen SP Lite2
Pyranometrit 2 kpl Kipp & Zonen CMP3
Tracker-paneeli & vertailupaneeli Sanyo HIT-HD4
Invertterit Enecsys Micro inverter
Dataloggeri Enecsys Gateway
Aurinkolämpö
Tasokeräimet 2 kpl EURO L20 AR
Tyhjiöputkikeräimet 2 kpl AHP 20
Laboratoriotila
Keinoaurinko
Lämminvesivaraaja AKVA Solar 1000
Lämminvesivaraaja AKVA Solar 500
Kylmävaraaja Akvaterm
Adsorptiojäähdytin InvenSor LTC 09
Lämpötila-anturit Pt100
Vesimittarit E-THXKA
Virtausmittarit ifm SBY 433
Paineanturit Sitrans P200
Venttiilit Belimo HRYD24 – SR
Pumppuja WILO-Stratos 25/1-10 CAN PN 10
Pellettikattila Thermia Biomatic +
Akusto 12kpl AGM akkuja (á 2V, 1000Ah)
Verkkomuuntimet 3 kpl Victron Energy Quattro 8000