Aurinkosähköjärjestelmän kehittäminen opetuskäyttöön
Rytökari, Mikko (2015)
Rytökari, Mikko
Tampereen ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015052710530
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015052710530
Tiivistelmä
Uusiutuvan energian kysyntä on kasvanut tasaisesti niin Suomessa kuin maailmanlaajuisestikin. Uusiutuvien energiamuotojen käytön yleistyessä Tampereen ammattikorkeakoulu pyrkii lisäämään uusiutuvia energiamuotoja koskevaa koulutusta. Aurinkoenergiaan liittyvä koulutus on tärkeää erityisesti sähkövoimatekniikan ja sähköisen talotekniikan erikoistumisvaihtoehdoissa. Lisäksi tällaiselle koulutustarjonnalle on todennäköisesti kysyntää alan yrityksissä ja aurinkopaneelijärjestelmän hankkivien kuluttajien keskuudessa.
Opinnäytetyön tarkoitus oli tutkia Tampereen ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioon rakennetun Greenlab-mittausympäristön aurinkopaneelijärjestelmän käyttöä sähkötekniikan opetuksessa. Työssä suunniteltiin laboratorioympäristössä toteutettavia mittausharjoituksia, joiden avulla voidaan havainnollistaa aurinkopaneelien toimintaperiaatetta ja ominaisuuksia. Työn tavoitteena oli simuloida erilaisia olosuhdemuutoksia, jotka vaikuttavat aurinkopaneelin virtajännite-käyrään ja maksimitehopisteeseen. Lisäksi työssä kehitettiin tutkimusmenetelmiä järjestelmän akuston lataussäätimen ja invertterin toiminnan havainnollistamiseksi. Lopputuloksena oli tarkoitus saada pohja laboratoriossa tulevaisuudessa suoritettaville mittausharjoituksille.
Laboratoriossa tehtyjen mittausten tulokset olivat pääosin yhtenevät aiheeseen liittyvän teorian kanssa. Mittaustulokset olivat kuitenkin epätarkkoja käytössä olleiden resurssien vuoksi. Tulokset osoittivat, että mittausmenetelmät ovat toimivia, mutta laitteistossa on vielä kehitettävää. Mittaustulosten perusteella voitiin kuitenkin luoda alustava pohja tuleville laboratoriomittausharjoituksille.
Mittausmenetelmien osalta tavoite saavutettiin, ja työn yhteydessä syntyi uusia ehdotuksia mittausympäristön ja siten mittausharjoitusten kehittämiseksi. Käytössä olleita laitteita tulisi kehittää tai korvata mittaustulosten parantamiseksi. Käytössä olleiden valaisimien tuottama säteilyintensiteetti osoittautui odotettua vähäisemmäksi, ja paneelien lämpötilan vaihtelun toteuttaminen oli vaikeaa. Soveltuvan säätövastuksen puuttuessa jouduttiin käyttämään vastuslaitteistoja ja laitteistoon olisi syytä tehdä joitakin kytkentämuutoksia mittausten helpottamiseksi. Työssä esitettiin ehdotukset havaittujen puutteiden korjaamiseksi. Näillä muutoksilla voitaisiin luoda paremmat edellytykset ilmiöitä havainnollistaville mittaustuloksille.
Opinnäytetyön tarkoitus oli tutkia Tampereen ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioon rakennetun Greenlab-mittausympäristön aurinkopaneelijärjestelmän käyttöä sähkötekniikan opetuksessa. Työssä suunniteltiin laboratorioympäristössä toteutettavia mittausharjoituksia, joiden avulla voidaan havainnollistaa aurinkopaneelien toimintaperiaatetta ja ominaisuuksia. Työn tavoitteena oli simuloida erilaisia olosuhdemuutoksia, jotka vaikuttavat aurinkopaneelin virtajännite-käyrään ja maksimitehopisteeseen. Lisäksi työssä kehitettiin tutkimusmenetelmiä järjestelmän akuston lataussäätimen ja invertterin toiminnan havainnollistamiseksi. Lopputuloksena oli tarkoitus saada pohja laboratoriossa tulevaisuudessa suoritettaville mittausharjoituksille.
Laboratoriossa tehtyjen mittausten tulokset olivat pääosin yhtenevät aiheeseen liittyvän teorian kanssa. Mittaustulokset olivat kuitenkin epätarkkoja käytössä olleiden resurssien vuoksi. Tulokset osoittivat, että mittausmenetelmät ovat toimivia, mutta laitteistossa on vielä kehitettävää. Mittaustulosten perusteella voitiin kuitenkin luoda alustava pohja tuleville laboratoriomittausharjoituksille.
Mittausmenetelmien osalta tavoite saavutettiin, ja työn yhteydessä syntyi uusia ehdotuksia mittausympäristön ja siten mittausharjoitusten kehittämiseksi. Käytössä olleita laitteita tulisi kehittää tai korvata mittaustulosten parantamiseksi. Käytössä olleiden valaisimien tuottama säteilyintensiteetti osoittautui odotettua vähäisemmäksi, ja paneelien lämpötilan vaihtelun toteuttaminen oli vaikeaa. Soveltuvan säätövastuksen puuttuessa jouduttiin käyttämään vastuslaitteistoja ja laitteistoon olisi syytä tehdä joitakin kytkentämuutoksia mittausten helpottamiseksi. Työssä esitettiin ehdotukset havaittujen puutteiden korjaamiseksi. Näillä muutoksilla voitaisiin luoda paremmat edellytykset ilmiöitä havainnollistaville mittaustuloksille.