TalTechi energeetikateadlaste uus seade tõhustab märgatavalt päikesepaneelide tootlikkust


11.06.2019       Kersti Vähi
  • Vinnikov_pilt.jpg

Kogu maailm liigub paratamatult säästvama eluviisi poole. Keskkonna säästmine eeldab mõistagi senise elustiili üle vaatamist ning uute, säästlikemate lahenduste kasutuselevõttu ka meie igapäevatarbimises.

TalTechi jõuelektroonika uurimisrühm eesotsas uurija-professor Dmitri Vinnikoviga on aastaid tegelenud alternatiivsete energiaallikate kasutustõhususe täiustamisega. „Kui nn alternatiivenergia tekke algusaastatel oli see tavatarbija jaoks pööraselt kallis, siis viimaste aastate arengud, materjalitehnoloogia võidukäik ning meie energeetikateadlaste jõupingutused on selle hinna tarbijale tunduvalt vastuvõetavamaks teinud“, kinnitab professor Vinnikov.

Dmitri Vinnikovi uurimisrühm on keskendunud alternatiivenergiatest just päikeseenergia tootmise uurimisele. Ideaalsetes tingimustes annab iga päikeseenergiasüsteem (päikeseelektrijaam) tarbijale probleemideta elektrienergiat. Meie laiuskraadil päikesepaneelidele ideaalseid tingimusi kahjuks pole. Enim segavad nende tööd (peale otsese põhjamaise päikesevaeguse) paneele kattev mustus (lumi, pori, puulehed) ja madalast päikesest tingitud pikad varjud.
 

„Alternatiivsetes energiaallikates on toimiva elektrienergia tarbijani viimiseks möödapääsmatu kasutada muundurit, mis muudab toodetud energia elektriseadmetele sobivaks (ehk tarbijale kasutuskõlblikuks) ning lisaks veel ka optimeerijat (mis optimeerib energiatootmist, et see ei sõltuks ainult ilmaoludest), andes nii tarbijale maksimaalse kasumi“, selgitab Dmitri Vinnikov. Tehnikaülikooli jõuelektroonika teadlased on selle probleemi lahendamiseks astunud veel sammu edasi, ühendades omavahel muunduri ja optimeerija ning saades nii uue seadme – Optiverteriâ  – uudse väike- ja keskmistes päikesepaneelide energiasüsteemides kasutatava jõupooljuhtmuunduri tehnoloogia.

Esimene optiverteri prototüüp loodi juba aastal 2016. Uurimisrühm on kolme aasta jooksul läbi analüüside ning erinevate sünteeside (katsed nii riistvara kui arvutisünteesiga) jõudnud järku, kus koostöös ettevõttega Ubik Solutions OÜ loodetakse lähiajal alternatiivenergeetikas hädavajalikud optiverterid ka väiketarbijate jaoks masstootmisse saata.

„Optiverteril on tänu patenteeritud juhtimismeetodile sisendpinge vahemik kuni kolm korda laiem senikasutatud päikese-mikromuunduritest. Sarnaselt päikesepaneelidega kasutatavatele võimsuse optimeerijatele tagab optiverter maksimaalse energiatootluse isegi juhul kui näiteks paneeli kaks elemendijada kolmest on kas lume või puulehtede tõttu täielikult või osaliselt varjutatud. Just see eelis eristab seda praegustest päikese-mikromuundurite tehnoloogiast“, selgitab professor Vinnikov.


Opterverteri (nagu ka päikesepaneeli) elueaks arvestavad teadlased praegu umbes 25 aastat. Võrreldes meie seniste, fossiilsetel kütustel põhineva energiatootmisega on aga sellest seadmest saadav kasutegur hindamatu. Pikas perspektiivis on optiverter lisaks keskkonnasõbralikkusele ka säästev.

„Tulevik on nii ehk teisiti alternatiivenergia päralt, olgu see siis tuuleenergia, biokütus, maagaas või päikeseenergia,“ sedastab professor Vinnikov. „Isegi kui poleks järjest rangemaid euronõudeid (lisaks mootorsõidukite kütusehinnale sätestuvad need näiteks ka ehitustegevusele ja energiatootmisele jms), sunniks meid säästvamaid alternatiivmooduseid kasutusele võtma elu ise. Kõik see muudab ka senise, traditsioonilise energiatootmise järjest kulukamaks“.
 

TalTechi jõuelektroonika uurimisrühm eesotsas uurija-professor Dmitri Vinnikoviga avaldas erialaväljaandes IEEE Transactions on Industrial Electronics artikli „Solar Optiverter—A Novel Hybrid Approach to the Photovoltaic Module Level Power Electronics” (Päikeseoptiverter – uus lähenemine päikesepaneeli tasemelt jõuelektroonikale).
Uurimistööd rahastasid Ubik Solutions OÜ, ETAg (projekt PUT1443) ja teadmistepõhise ehituse tippkeskus ZEBE.
 

IEEE Transactions on Industrial Electronics 05/2019 https://ieeexplore.ieee.org/document/8402238

Lisainfo: TalTech elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut uurija-professor Dmitri Vinnikov, dmitri.vinnikov@taltech.ee

Kersti Vähi, teadusosakond