Suunnaton energialähde

Kesantopelto kukkii täysillä läpi vuoden Nurmijärvellä, noin 40 kilometrin päässä Helsingistä, kun 2 800 aurinkopaneelia täyttää pellon parin hehtaarin alalta. Helenin 1,5 megawatin aurinkopuisto tuottaa 1,5 gigawattituntia aurinkosähköä vuodessa, mikä kattaa 80 omakotitalon tai 250 kerrostalokaksion vuosittaisen sähkönkulutuksen.

Aurinkopuisto käynnisti toimintansa maaliskuun lopussa. Kun ajaa Hämeenlinnanväylää pohjoiseen, sen näkee moottoritien vieressä, oikealla puolella.

Tämä on Helenin ensimmäinen aurinkopuisto. Pää on avattu.

Tutustu Helenin tarjoamiin aurinkopaneeleihin

Kuinka paljon maailmassa on aurinkosähköä?

Koko maailmassa käytetään vuodessa sähköä 25–26 000 terawattituntia, josta Suomen osuus on 82 terawattituntia. Siitä tuotetaan alle yksi prosentti aurinkosähköllä. Maailman kokonaiskulutuksesta aurinkosähköllä katetaan tällä hetkellä vajaat neljä prosenttia.

Aurinkosähkömarkkina hyrähti kunnolla käyntiin 2000-luvun alkupuolella, jolloin tasainen kasvuviiva kääntyi jyrkästi ylöspäin suuntaavaksi käyräksi kuin jääkiekkomailan lapa.

– Viime vuonna aurinkosähköä asennettiin lisää lähes 270 000 megawatin edestä. Luku tarkoittaa hetkellistä huipputehoa, aurinkohan ei paista koko ajan, sanoo Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professori Peter Lund.

Aurinko on suunnaton energialähde. Se tuottaa joka 1,5 miljoonasosasekunti (0,0000015) yhtä paljon energiaa kuin koko maailmassa käytetään vuodessa. Miksi auringosta ei saada irti enemmän energiaa?

– Aurinkosähkö on edelleen kehityksen alkuvaiheessa, vaikka nousukäyrä osoittaa oikeaan suuntaan. Terve teollinen kasvu asettaa rajat, joiden puitteissa täytyy edetä.

Miten aurinkosähkön tarina alkoi?

Huhtikuun 25. päivänä vuonna 1954 hehkui amerikkalaisessa huipputeknologian kehitysyhtiössä Bell Labsissa lämmin tunnelma.

Insinööri Daryl Chapin, kemisti Calvin Fuller ja fyysikko Gerald Pearson olivat työskennelleet kuukausia parantaakseen piiaurinkokennon ominaisuuksia. Nyt he olivat valmiita esittelemään keksintönsä. He olivat rakentaneet useammasta kennosta aurinkopaneelin, jonka he saivat toimimaan sekä pienen maailmanpyörän että radiolähettimen virranlähteenä.

Heidän aurinkopaneelinsa hyötysuhde oli kuusi prosenttia, mikä oli siihen aikaan vallankumouksellinen lukema. Hyötysuhde kertoo, kuinka paljon paneeli pystyy muuttamaan vastaanottamastaan auringon säteilystä sähkövirraksi.

Laatulehti The New York Times innostui keksinnöstä. Se hehkutti, että piiaurinkokenno ”voi merkitä uuden aikakauden alkua, joka lopulta johtaa yhden ihmiskunnan rakkaimman unelman toteutumiseen – auringon lähes rajattoman energian valjastamiseen sivilisaation käyttöön”.

Miten aurinkosähkömarkkina käynnistyi?

Aikakausi kyllä käynnistyi mutta hitaasti. Vuonna 1973 Cherry Hill -konferenssissa päätettiin, että Yhdysvallat tarvitsee erillisen viraston ja viranomaisen kehittämään uusiutuvaa energiaa. Rahahanat aukesivat, myös aurinkosähkölle.

Tutkimustyö jatkui uutterana. Myös Japanissa oli paljon modernin aurinkosähköteknologian tutkimus- ja kehitystoimintaa. Aurinkopaneelien tuotanto oli kuitenkin liian kallista. Sähköä sai halvemmallakin.

– 1990-luvun lopulla alkoi tapahtua Saksassa. Maa käynnisti ohjelman, jonka tavoitteena oli sähköistää aurinkopaneeleilla 100 000 kattoa, kertoo Peter Lund.

Saksan valtio laittoi peliin niin runsaasti tukirahaa, että aurinkosähköön kannatti sijoittaa. Kysyntä kasvoi. Yritykset lähtivät mukaan. Teollinen tuotanto käynnistyi.

– Saksa sai tukiohjelmastaan myönteistä palautetta. Se toimi erinomaisesti. Toisessa tukiohjelmassa ei enää tuettu sijoittamista vaan aurinkovoiman käyttöä. Saksa otti 2000-luvun alkupuolella käyttöön aurinkosähkön syöttötariffin.

Syöttötariffissa Saksa maksoi aurinkosähkön tuottajalle kiinteän hinnan tuotetusta kilowattitunnista.

– Syöttötariffi oli alussa hyvin runsaskätinen. Tunnelma oli, että vain tyhmä jättää investoimatta aurinkosähköön. Yhtenä vuonna aurinkosähköä tuli lisää lähes 8 000 megawattia, mikä siihen aikaan oli aivan käsittämätön luku.

Markkina kehittyi, sitten sähkömopo lähti keulimaan, markkina ylikuumeni ja syöttötariffia jouduttiin pienentämään.

Syöttötariffi ehti kuitenkin avata markkinan kunnolla. Suuret toimijat lähtivät mukaan, ja syntyi isoja aurinkopaneelitehtaita, jotka pystyivät pudottamaan paneelien hintaa 20–30 prosenttia ja takomaan samalla 40 prosentin voittoa.

– Silloin Kiina äkkäsi, että aurinkosähkö on hyvä markkina. Elettiin vuosia 2008–2009. Kiinalla on puolellaan suuruuden ekonomia. Se pystyy kasvattamaan tuotantoa tehokkaasti mutta pudotti samalla tuotantokustannuksia. Alkoi hintakilpailu, jonka Kiina voitti. Sen aurinkopaneelitehtaat olivat kymmenen kertaa suurempia kuin Saksan.

Mistä aurinkokennot on tehty?

Aurinkokennojen yleisin materiaali on pii. Se on puolijohde, jolla on sähkönjohtokyky. Se on maankuoren toiseksi yleisin alkuaine. Noin 90 prosenttia aurinkokennoista on tehty piistä.

Aikaisemmin useimmat kennot tehtiin monikidepiistä, mutta nyt markkinaa hallitsee yksikidepii.

Monikidepaneelit ovat yleensä sinisiä, ja niiden monikiderakenne näkyy erikokoisina kiteinä kennon pinnassa. Yksikidepaneelit ovat niitä tummempia tai kokonaan mustia. Niiden hyötysuhde on tällä hetkellä paras, 21–22 prosenttia.

Aurinkokennojen yleisin materiaali on pii.

Kiteiset piikennot koostuvat kahdesta erityyppisestä puolijohdemateriaalista, P-tyypistä ja N-tyypistä. N-tyypin puolijohteisiin on saostettu alkuainetta, jolla on enemmän elektroneja kuin piillä, esimerkiksi arseenia. P-tyypin puoli­johteeseen on puolestaan saostettu alkuainetta, jolla on vähemmän elektroneja kuin piillä, esi­merkiksi booria.

Tekniikka kehittyy jatkuvasti. Ohutkalvokennot ovat jo ottaneet pienen siivun markkinasta. Seuraavaksi sinne odotetaan perovskiittiaurinkokennoja, jotka ovat tutkimusvaiheessa.

Miten aurinkokenno toimii?

Auringonsäteily koostuu fotoneista, jotka kuljettavat auringon säteilyenergiaa. Aurinkokenno muuntaa auringon säteilyenergian sähköenergiaksi valosähköisen ilmiön avulla. Siinä fotoni imeytyy aurinkokennon saostettuun puolijohteeseen ja irrottaa siitä elektronin. Samalla fotonin energia siirtyy elektroniin.

Irronnut elektroni liikkuu ulkoiseen virtapiiriin. Siellä sähkövirta muutetaan invertterissä vaihtovirraksi, jossa sitä voidaan hyödyntää sähkölaitteissa tai varastoida akkuihin.

Yhdessä aurinkopaneelissa voi olla jopa yli sata aurinkokennoa.

Miten aurinkosähköä tuotetaan maailmassa?

Koko maailmaan on asennettu aurinkosähköä 1,2 terawattia eli 1 200 000 megawattia.

Kiina on selvä ykkönen asennetun aurinkosähkön määrässä. Siellä sijaitsee yli kolmannes maailman aurinkosähkökapasiteetista. Seuraavina tulevat Yhdysvallat (12 %), Japani (9 %), Saksa (7 %) ja Intia (7 %). Näitä seuraavat 2–3 prosentin maina Italia, Australia, Vietnam ja Espanja.

Suomessa oli vuoden 2022 lopussa aurinkosähköä 600 megawattia, ja tänä vuonna lähestytään jo 1 000 megawatin rajaa. Se tarkoittaa noin 0,1 prosenttia koko maailman aurinkosähköstä.

Suomessa aurinkosähkön osuus sähkönkulutuksesta on alle yhden prosentin.

Kiinan ja Yhdysvaltojen kuluttamasta sähköstä aurinkosähköä on noin neljä prosenttia. Tässä tilastossa ne eivät ole kärkimaita.

Ykkönen on Australia, jonka sähköstä aurinkosähköä on 16 prosenttia. Seuraavina ovat Espanja (15 %), Kreikka (14 %), Hollanti (12 %), Saksa (12 %), Chile (11 %) ja Japani (11 %).

Suomessa aurinkosähkön osuus sähkönkulutuksesta on alle yhden prosentin.

Mikä on aurinkosähkön asema Helenillä?

– Helenillä on lähes 10 vuoden kokemus aurinkosähkön pioneerina Suomessa. Olemme rakentaneet aurinkovoimaloita tuhansiin omakotitaloihin sekä satoihin yrityksiin ja taloyhtiöihin, kertoo Helenin auringon ja tuulen tuotekehityksen ja tuotehallinnan vetäjä Minna Junnikkala.

Rakenteilla on jo kaksi uutta aurinkopuistoa, jotka valmistuvat vuonna 2024: 10 megawatin puisto Lohjan Virkkalaan ja 206 megawatin puisto Uudenkaupungin Kalantiin. Kalannin aurinkopuiston vuosituotanto vastaa 11 000 omakotitalon tai 34 000 kerrostalokaksion vuosittaista sähkönkulutusta.

– Helenin tavoite on vuonna 2030 tuottaa sähköstä 60 prosenttia uusiutuvilla energialähteillä, eli tuulella ja auringolla, ja tästä vähintään 10 prosenttia auringolla.

Tämä takia Helen rakentaa lisää aurinkopuistoja ympäri Suomen. Helen onkin kiinnostunut erityisesti vähätuottoisista maa-alueista, joita se voisi vuokrata aurinkopuistoilleen. Maanomistajat saavat puistoista vuokratuloja ja kunnat kiinteistöveroa.

Tarjoa maa-aluettasi Helenille aurinkopuistoa varten

– Aurinkosähkö on kannattava sijoitus myös Suomessa. Täällä kesät ovat valoisia ja viileitä, minkä takia aurinkopaneelien hyötysuhde on huomattavasti parempi kuin kuumissa, yli 30 asteen olosuhteissa.

Siksi aurinkopaneelien vuosituotanto yltää samalle tasolle kuin Pohjois-Saksassa, aurinkosähkömarkkinoiden pioneerimaassa.

Mikä on aurinkosähkön tulevaisuus?

Aurinkosähkön osuus maailman sähköntuotannosta kasvaa joka vuosi merkittävästi. Arvioiden mukaan maailman aurinkoenergiakapasiteetti voisi olla jopa yli viisi terawattia vuonna 2030.

– Vuosittainen asennetun aurinkosähkön määrä maailmassa on lähivuosina nousemassa jopa 600 000 megawattiin, sanoo Lund.

– Fingridin ennusteen mukaan aurinkosähkön tuotantokapasiteetti vuonna 2030 Suomessa on 7 000 megawattia. Sähkönä se vastaisi noin kuutta prosenttia Suomen sähköntuotannosta, sanoo Junnikkala.

Ennusteiden mukaan vuonna 2050 maailman sähköntuotannosta jopa 25–30 prosenttia on aurinkosähköä.

Aurinkosähkön tulevaisuudennäkymä maailmassa on aurinkoinen. Yhdysvallat alkaa sijoittaa isolla kädellä uusiutuvaan energiaan, Kiina nokittaa ja Eurooppa yrittää pysyä mukana vauhdissa. Kilpailu kiristyy. Tarjolla on miljoonia työpaikkoja.

Ennusteiden mukaan vuonna 2050 maailman sähköntuotannosta jopa 25–30 prosenttia on aurinkosähköä. Ja käyrä näyttää edelleen siitäkin ylöspäin.