Aurinkoenergia hyödyksi omakotitaloissa

Transkriptio

1 Aurinkoenergia hyödyksi omakotitaloissa

2 Energian primäärilähteet 2012 & käytämmekö kestäviä energialähteitä? Yhteensä Öljy (tuonti fossiili) 24 24% 92 TWh Hiili (tuonti fossiili) % 37 TWh Maakaasu (tuonti fossiili) 10 8 % 32 TWh Ydinvoima (tuonti uraani) % 67 TWh Sähkön nettotuonti (tuonti) 3 5 % 17 TWh Tuontienergian osuus yhteensä: ~50 60 % Vesi ja tuulivoima 3 4 % vesi 17 TWh Turve 7 5 % 18 TWh Puu % 89 TWh Muut 2 3 % 11 TWh Yhteensä: 363 TWh

3 Energian loppukuluttajat 2012 Energian loppukuluttajat sektoreittain vuonna 2012 TWh Osuus % Teollisuus: Liikenne: Rakennusten lämmitys Muuta !? Yhteensä: % Primäärienergiaa käytetään yhteensä: 363 TWh => ero 60 TWh?? Lähde: Tilastokeskus, Energiatilasto

4 Perinteinen energiantuotanto ja -kulutus Huomattava osa primäärienergiasta menee harakoille (ja kuluttaja joutuu maksamaan tästäkin!)

5 Suomi öljyn jälkeen? Suomi öljyn jälkeen - kirja julkaistu keväällä 2013: Miksi öljy ja sen hupeneminen ovat niin tärkeitä asioita? Suomi öljyn jälkeen latoo pöytään kovat faktat herkullisessa paketissa: Suomi nielee öljyä tynnyriä päivässä, lähes 400 litraa joka sekunti. Elintasomme on rakennettu halvalla öljyllä, ja öljyn mukana elintasomme myös seisoo tai romahtaa. Nyt maailman öljy hupenee: halpa ja helppo öljy on pumpattu lähes viimeiseen pisaraan. Miten käy Suomelle jolla ei ole omaa öljyntuotantoa? Onko Suomen valtio varautunut historialliseen haasteeseen?

6 Aurinkoenergia Vuotuinen auringonsäteily 3 tunnin auringonsäteily maan pinnalle vastaa maailman vuotuista energiantarvetta Hiili Öly Urani Kaasu Vuotuinen Vuotuinen varat energian- auringontarve säteily

7 Vuotuinen auringonsäteily kwh/m2 (vaakatasopinnalle) Vuosittainen säteily vaakatasolle kwh/m 2 a Lähde: Aurinko-opas; aurinkoenergiaa rakennuksiin. ATY. 2001

8 Auringonsätely / kk / paikkakunta Solstrålningen i Finland k W h/m å na d % Touko - heinä 70 % Huhti - elo 90 % Maal- syys Helsingfors Jokioinen Jyväskylä Sodankylä Utsjoki-Kevo 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Kokonaissäteily noin 1000 kwh/m2 / v Etelä-Suomessa

9 Aurinkoenergian käyttökohteita Aurinkoenergia Sonnenenergie Aktiivinen Aktive Systeme järjestelmä Passiivinen Passive järjestelmä Systeme Thermische Nutzung Aurinkolämpö Aurinkosähkö Elektrische Nutzung Pienimuotoista Photovoltaik sähköntuotantoa Korkeita Lämpötiloja Hochtemperatur Kohdistuva Konzentrierende aurinkosäteilyjärjestelmä Systeme Matalia Niedertemperatur lämpötiloja Käyttöveden lämmitys: astetta Schwimmbadwassererwärmung Talon Warmwasserbereitung lämmitys: astetta Uima-altaan Heizung vesi: astetta

10 Auringon hyädyntäminen taloissa Passiivinen Aktiivinen - Talo aurinkoisessa paikassa - Etelärinne - Ikkunat aurinkoiselle puolelle - Lasiveranta aurinkoiselle puolelle - Eristävät varastot pohjoiseen Aurinkolämpö tai sähkö järjestelmällä - Aurinkokeräimillä = lämpöä - Aurinkopaneeleilla = sähköä

11 Aurinkokeräimet tuottavat lämpöä Aurinkolämpöeräinten hyötysuhde voi olla luokkaa 25 % 50% Kun aurinko paistaa n kwh/m2/vuodessa niin voidaan keräimistä saada lämpöä seuraavasti: 5 m2 = ~ kwh/v 10 m2 = ~ kwh/v 20 m2 = ~ kwh/v 50 m2 = ~ kwh/v 100 m2 = ~ kwh/v 200 m2 = ~ kwh/v 1 miljoonaa OKT x 10 m2 / katto = voisi tuottaa lämpöä TWh / v

12 Aurinkopaneelit tuottavat sähköä Aurinkopaneelin hyötysuhde n % = kwh/m2/v 1 kw p järjestelmä (~6 m2) tuottaa vuodessa n ~ kwh 2 kw p järjestelmä (~12 m2) tuottaa vuodessa n ~ kwh 3 kw p järjestelmä (~20 m2) tuottaa vuodessa n ~ kwh 6 kw p järjestelmä (~40 m2) tuottaa vuodessa n ~ kwh Sähkö = pitää heti joko kuluttaa tai varastoida tai syöttää verkkoon Voidaan varastoida akkuihin ( ~ yleensä mökkijärjestelmä) Voidaan syöttää verkkoon ( ~ yleensä suurempi järj.) Voidaan varastoida & syöttää verkkoon ( Tesla-akkuja ) Joissakin EU-maissa säädettyjä syöttötariffeja

13 Mökkijärjestelmä (12 V) ei verkkokytketty Tehontarve: esim ~ W Riittää esim.: valaistukseen, TV, jääkaappi, kännykkä Mökkipaketin hinta: n asennus

14 OKT-järjestelmä (230 V) verkkoon-kytketty DC kytkin Invertteri muunnin Aurinkopaneeli Energiamittari AC kytkin Sähkön kulutus kohteessa Syöttö verkkoon Pakettien hinnat: 1 kw: ~ asennus Sähkömittari 2 kw: ~ asennus 3 kw: ~ asennus Sähkökaappi

15 OKT-järjestelmä (230 V) verkkoon-kytketty Paneelin teho: Wp (Wp = nimellin huipputeho) Paneelin mitat: n. 1m x m Järjestelmäkokoja OK-taloihin: 4 paneelia = Teho: ~1 kwp Pinta-ala: n. 7 m2 12 paneelia = Teho: ~3 kwp Pinta-ala: n. 20 m2 18 paneelia = Teho: ~4.5 kwp Pinta-ala n. 30 m2 24 paneelia = Teho: ~6 kwp Pinta-ala: n. 40 m2 Pakettihintoja: (suuntaa-antavia) 1 kw: ~ asennus 2 kw: ~ asennus 3 kw: ~ asennus

16 Aurinkolämmön voi yhdistää..: Aurinkolämmön voi yhdistää kaikkien tavanomaisten lämmitysmuotojen kanssa: Aurinko + sähkö Aurinko + öljy Aurinko + puu / hake Aurinko + lämpöpumppu Aurinko + kaukolämpö Aurinkoenergia Säästää energiaa noin 7-9 kuukauden aikana (maalis-syys) Muun energian voi sulkea pois melkein kokonaan Aurinkoenergia 4-5 kk Helposti noin % vuotuisesta lämmitys-energiasta

17 Vesikiertoinen lämmitys & hybridivaraaja: Päälämmitys: - öljy - sähkö - puu / hake - lämpöpumppu - kaukolämpö Energia- & Hybridi varaaja Lämmin käyttövesi Lämpöpatterit / lattialämmitys Sähkövastus Aurinkopiirin pumppu Käyttöveden esi-lämmitys & lämmitys Kylmä vesi Aurinkokierukka

18 Erilaisia aurinkolämpökeräimiä Tasokeräin Kaksi tasokeräintä katolla Tyhjiöputkikeräin Tasokeräin seinässä Tyhjiöputkikeräimiä Parvekkeen kaiteessa Kattoon integroituja tasokeräimiä

19 Jyrkkä asennuskulma >45 ast. Optimaalinen käyttö: - Talvella - Pohjoinen leveysaste Loiva asennuskulma < 45 ast. Optimaalinen käyttö: - Kesällä - Eteläinen leveysaste

20 Keräinten hyötysuhdekäyrät Uima-allasvesi Asuintilojen lämmitys Käyttövedenlämmitys Teollisuuden prosessit Tyhjiöputkikeräimet Hyötysuhde % Absorberi ilman lasia Tasokeräin lasilla Lämpötila-ero (keräin ulkoilma) T

21 Mitoitus.. Mitä isompi keräin - sitä.. Optimoitu järjestelmä: -> Tuotetaan mahdollisimman paljon energiaa kwh (teho * aika) -> Hyödynnetään aurinkoa maaliskuusta - syyskuuhun -> 100 % lämmitystarpeesta toukokuusta - syyskuuhun -> keräinten optimaalinen suuntaaaminen ja kallistus -> aina veden esilämmitys tai lattialämmitys Ylimitoitettu järjestelmä (~ iso moottori pienessä veneessä) -> lisätehot antavat korkeampia lämpötiloja nopeammin -> pitempi aurinkokausi = enemmän lämpöä talvella ja syksyllä -> kaikkea energiaa ei voida hyödyntää kesällä -> ylikuumeneminen ja jäähdytystarve (ratkaistavissa) Alimitoitettu järjestelmä (~pieni moottori isossa veneessä) -> järjestelmä ei jaksa nostaa lämpötiloja kovin korkealle -> kaikki keräinten energia otetaan talteen -> aina (pelkästään) esilämmitys -> lisälämmitystä tarvitaan -> laajennettavissa myöhemmin

22 Aurinko + kaukolämpö vuodesta m l (~350kWh/m2/v)

23 Kesämökki, Aurinko + sähkö. 5 m l käyttövesivaraaja + lämpöpatteri

24 OKT: Aurinko + sähkö 7,5 m l käyttövesivaraaja

25 OKT: Aurinko + pelletti ~30 % pienempi pelletin kulutus/v

26 Keräinmalli 5 kpl AUP10 Mitat (l xh) 5 x 1670 x 950 mm 0 90 astetta

27 Maatila: Aurinko + puu 4 x OPC l varaaja (tuottaa ~1900 tuntia /vuodessa = keskimäärin ~ 5 tuntia/vrk)

28 Uimahalli (Pori) : Aurinko + kaukolämpö 200 m2

29 Ekokylä: Aurinko + hake Paikallinen kaukolämpö 20 asuntoa 100 m2 10 m3 varaajat

30 Maatila: Aurinko + hake ~ 100 % auringolla toukokuusta - syyskuuhun

31 Koulu: Aurinko + kaukolämpö

32 OKT: Aurinkolämpö ~4.5 kw (~10 m2) + oljy/puu Tyhjiöputkikeräimiä litran varaaja

33 Paritalo: Aurinkolämpö + sähkö

34 OKT: Aurinkolämpö + varaaja Aurinkosähköjärjestelmä ~ 3 kwp

35 Maatila: Aurinkosähkö ~6 kwp

36 OKT: Aurinkosähkö ~4.5 kwp

37 OKT: Aurinkosähkö ~5.5 kwp Paneelit itä & länsilappeilla

38 OKT: Aurinkosähkö ~6 kwp Paneelit kaakkoon ja lounaaseen