Aurinko energialähteenä? Omat kokemukset Motivan ja tuotevalmistajien aineistot Opinnäytetyöt mm. Tampereen AMK

Transkriptio

1 Aurinko energialähteenä? Sauli Lahdenperä / Lähteet: Aurinkoteknillinen yhdistys ry Omat kokemukset Motivan ja tuotevalmistajien aineistot Opinnäytetyöt mm. Tampereen AMK

2 Auringon säteily maapallolle 3 tunnin auringonsäteily vastaa koko maailman vuotuista energiantarvetta! Lähde: Aurinkoteknillinen yhdistys ry

3 Aurinko paistaa Suomessakin Lähes yhtä paljon kuin Keski-Euroopassa Vuosittainen säteily vaakatasolle kwh / m2 - Helsingissä Sodankylässä Roomassa Pariisissa 1032 Lähde: Aurinkoteknillinen yhdistys ry

4 Aurinko % ympäristö- & käyttäjäystävällinen Puhdas ja ilmainen kotimainen energialähde lähellä kuluttajaa Korvaa fossiilisia polttoaineita ja vähentää CO2 päästöjä Luo energiariippumattomuutta (pienempi tuontienergian tarve). Vähentää vaarallisten ja saastuttavien polttoaineiden kuljetuksia maalla ja merellä Ei riippuvainen kv. energiapäätöksistä tai -kriiseistä. Ehtymätön = sen varaan voi luoda jatkuvaa ja kestävää toimintaa Lähde: Aurinkoteknillinen yhdistys ry

5 Aurinkoenergia Turvallinen, joustava ja monikäyttöinen energialähde Aurinkoenergian (lämpö & sähkö) voi mainiosti yhdistää kaikkiin tavanomaisiin energiantuotantojärjestelmiin (lämpö & sähkö) Käyttäjäystävällinen Erittäin vähän ylläpitoa Pitkä käyttöikä Turvallinen Ympäristöystävällinen Ei kasvihuonepäästöjä Hiljainen Lähde: Aurinkoteknillinen yhdistys ry

6 Aurinkolämmitysjärjestelmät Aurinkokeräimet Aurinkolämpöä tuotetaan aurinkokeräimellä Aurinkokeräintä käytetään ensisijassa lämpimän käyttöveden tuottamiseen, mutta sitä voidaan käyttää myös huoneiden lämmittämiseen. Useimmiten aurinkolämpöä sovelletaan talokohtaisiin ratkaisuihin, mutta myös laajempia aluelämpöjärjestelmiä on toteutettu.

7 Aurinkolämmitysjärjestelmät Miten lämpöä syntyy? Yleisimmin käytetään nestekiertoista tasokeräintä, jossa pumpun avulla kierrätetään vesi-glykoliseosta. Lämmennyt neste kulkee kokoomaputkien kautta lämmönvaraajaan. Varaajasta lämpö siirtyy lämmönvaihtimen kautta lämpimään käyttöveteen tai talon lämmitysjärjestelmään. Aurinkolämmitystä varten lämminvesivaraajassa on oltava tilaa aurinkokeräin- ja lämmönjakopiirien lämmönsiirtimille. Järjestelmän toimintaa ohjataan ohjausyksiköllä.

8 Aurinkolämmitysjärjestelmät

9 Aurinkolämmitysjärjestelmät / Tasokeräin

10 Aurinkolämmitysjärjestelmät / Tasokeräimen rakenne

11 Aurinkolämmitysjärjestelmät Tyhjiöputkikeräimet Tyhjiöputkitekniikan avulla auringon hajasäteilyä hyödynnetään tehokkaammin kuin tasokeräimellä. Tyhjiöputkitekniikasta on hyötyä varsinkin kevättalvella ja syksyllä (vuodenajat, jolloin aurinko paistaa vähemmän, mutta energiaa tarvitaan enemmän). Tyhjiöputkikeräin voi tuottaa noin 30 % enemmän energiaa neliötä kohden kuin tasokeräin. Etelä-Suomessa tyhjiöputkikeräimen lämmöntuotto alkaa jo helmikuussa ja lämpöä saa vielä marraskuussa. Tyhjiöputkijärjestelmän rakentaminen on kalliimpaa joten asennus niin, että järjestelmästä saadaan paras hyöty irti. varmistu, että aurinko paistaa katolle myös matalalla ollessaan (alkukeväällä ja loppusyksyllä) huomio tontilla ja tontin ympärillä oleva korkea puusto (pääseekö aurinko paistamaan katolle riittävästi ja huhtikuussa) Miten toimii lumisissa olosuhteissa?

12 Aurinkolämmitysjärjestelmät / Tyhjiöputkikeräin Heat pipe keräimessä tapahtuu lämmönsiirtoaineen höyrystyminen ja keräimen lauhdutin lämmönvaidin osassa höyry luovuttaa lämmön ja tiivistyy nesteeksi

13 Aurinkolämmitys - Kokemuksia KOHDE: Omakotitalo Keminmaalla - v 1976 rakennettu rinnetalo - 5h + k + khh + ph +s - huoneistoala130 m2 - öljylämmitys + leivinuuni - vesikeskuslämmitys (patterit + pesuh. lattialämmitys) Aurinkolämmitys lisäksi v * 2 m2 tasokeräimiä

14 Aurinkolämmitys - Kokemuksia Kaukora Oy:n paketti (= Keräimet + Ohjausautomatiikka l varaaja + kytketty lämminvesi- ja lämmitysjärjestelmään

15 Aurinkolämmitys - Kokemuksia Varaaja korkea 300 litraa Paisunta-astia Ohjausautomatiikka ja keräysnesteen kierrätyspumppu Putkien kytkentää ja eristystä

16 Aurinkolämmitys - Kokemuksia Kattilana JÄSPI ECO 17 LUX öljykattia + Oilonin öljypoltin asennettu v2001 Aurinkolämmitysjärjestelmän kytkentä lämpimän veden tuottamiseen ja lisätyn kiertovesipumpun välityksellä lämmitysjärjestelmään Oumanin automatiikka ohjaa lämmitysjärjestelmää

17 Aurinkolämmitys - Kustannuksia Kustannustarkastelua: Investointi esim. kohteessa (2007) Kaukoran paketti 3050 Putket + lisäpumppu 300 Kytkentäosat + asennustyöt 1245 Yhteensä n omat työt Tuottoja esim. kohteessa Öljyn kulutus ajalla yht litraa => vuosikulutus l / 6,2 v = 2065 litraa Öljyn kulutus ajalla yht litraa => vuosikulutus 6150 l / 3,5 v = 1757 litraa Öljyn säästö esim. kohteessa n. 300 litraa vuodessa Öljypoltin pääosin poissa käytöstä touko syyskuun välillä

18 Aurinkolämmitys Internetistä poimittua Ympäristöministeriö / Motiva / Öljyalan Palvelukeskus Aurinkolämmityksen tuomia hyötyjä seurataan parasta aikaa kuudessa öljylämmitteisessä pientalossa ympäri Suomen Tutkimuksesta vastaa Risto Pääjärvi Suunnittelu-Team Oy:stä Seuraavana poimintaa raportoinnista Tuotto ja kustannusasioita: - 1 m2 tasokeräin tuottaa energiaa yleensä kwh/v - tyhjiöputkikerääjät tuottavat enemmän, mutta ovat kalliimpia - Aurinkokerääjillä tuotetun energian rahallinen arvo on n neliömetrin kokoista kerääjää kohden (riippuu käytetyn vertailuenergian hinnasta) - Pientaloon sopiva 8-12 m2 järjestelmä maksaa asennettuna tekemällä osa asennustyöstä itse, voidaan kustannusta alentaa.

19 Aurinkolämmitys Internetistä poimittua Ympäristöministeriö / Motiva / Öljyalan Palvelukeskus Poimintaa raportoinnista (Risto Pääjärvi) Suunnitelma-asioita: - Aurinkolämmitys ei tuo itsessään hyötyä, vaan se pitää toteuttaa hallitusti. Eli iso investointi kannattaa tehdä loppuun asti hyvin. Tämä vaatii - suunnitelmapiirustukset - suunnitelman mukaan tehdyn toteutuksen - järjestelmän säätämisen oikeisiin asetusarvoihin Muuta - Iso kulutus => iso hyöty - Erityisesti kohteisiin, joissa kulutetaan paljon lämmintä käyttövettä ja kivi- ja kaakelilattioiden osuus lattiapinta-alasta on suuri, aurinkolämmitys tuo merkittäviä hyötyjä..

20 Aurinkolämmitys Internetistä poimittua Ympäristöministeriö / Motiva / Öljyalan Palvelukeskus Vinkkejä energiatehokkaaseen aurinkolämmitykseen (Risto Pääjärvi) Hyvä aurinkolämmitys on monen asian summa Keräinten pinta-alan tulee olla oikea suhteessa aurinkolämpöakkuun eli lämminvesivaraajaan Aurinkokeräimet on suunnattava etelään. Jos suuntausta ei voida tehdä optimaalisesti, voidaan asiaa kompensoida kasvattamalla keräinpinta-alaa. Aurinkolämpöakku on järjestelmän lämpösydän Veden lämpötila saadaan tehokkaimmin kerrostumaan ja hyötysuhde korkeimmaksi hoikissa ja korkeissa aurinkolämpöakkumalleissa. Tällöin kuumin kohta syntyy varaajan yläosaan ja viilein alaosaan.

21 Aurinkolämmitys Internetistä poimittua Ympäristöministeriö / Motiva / Öljyalan Palvelukeskus Vinkkejä energiatehokkaaseen aurinkolämmitykseen (Risto Pääjärvi) Lämpösydämen oikea toiminta vaatii huolelliset putkikytkennät. Ne on tehtävä niin, että aurinkolämpöakun ylä- ja alaosan vedet eivät pääse sekoittumaan. Lämpimän käyttöveden tuotantoa varten aurinkolämpöakun alaosassa pitää olla kierukkasiirrin. Noin +5 oc:n vesi menee alaosaan pitäen sen mahdollisimman viileänä. Siellä oleva siirrin huolehtii lämpimän käyttöveden esilämmityksestä. Toinen siirrin asennetaan akun yläosaan, jossa lämmin käyttövesi jälkilämmitetään +55 oc:seen.

22 Aurinkolämmitys Internetistä poimittua Ympäristöministeriö / Motiva / Öljyalan Palvelukeskus Vinkkejä energiatehokkaaseen aurinkolämmitykseen (Risto Pääjärvi) Säätö, viritys ja koekäyttö viimeistelevät järjestelmän Aurinkolämpöakun tilavuus tulee mitoittaa siten, että lämmintä vettä riittää tarvittaessa 1-2 päiväksi. Järjestelmä toimii pilviselläkin säällä, eikä ulkolämpötilalla ole merkitystä järjestelmän toiminnalle. Pilvien läpi tuleva auringon säteily riittää hyvin lämpimän käyttöveden esilämmitykseen. Käytettäessä järjestelmää lämmitykseen on syytä rakentaa talon lämmönjakojärjestelmäksi vesikiertoinen lattialämmitys tai vesipatterilämmitys, (toimivat matalilla veden lämpötiloilla).

23 Aurinkolämmitys Internetistä poimittua Ympäristöministeriö / Motiva / Öljyalan Palvelukeskus Vinkkejä energiatehokkaaseen aurinkolämmitykseen (Risto Pääjärvi) Tutkimuskohteissa voitiin parhaimmillaan tuottaa aurinkolämmöllä 35 prosenttia kohteen tarvitsemasta energiasta. Alimmillaan aurinkolämmön osuus oli 10 prosenttia. Kohteet olivat aivan tavallisia pientaloja, eivät matala- tai passiivienergiataloja, joissa hyödyt entisestään korostuisivat. Lämpimästä käyttövedestä voitiin aurinkolämmityksellä parhaassa kohteessa tuottaa 55 % ja heikoimmassa kohteessa 28 %. Kesä-, heinä- ja elokuussa voidaan oikein suunnitellulla ja toteutetulla aurinkolämmityksellä tuottaa kaikki lämmin käyttövesi ja mukavuuslattialämmityksen vaatima energia Tutkimuskohteessa selvisi, kuinka tärkeää laadukas suunnittelu ja toteutus ovat aurinkolämmityksen toiminnalle. Hyvin ja huonosti toteutetun kohteen hyötysuhteen ero voi olla kymmeniä %

24 Aurinkolämmitys Yhteenvetoa Aurinkolämpö sopii erityisen hyvin lämmitysjärjestelmään, jossa jo on vesivaraaja (esim. puu- tai hakelämmitys Öljy- ja aurinkolämmön yhdistämiseksi on kehitetty tarkoitukseen sopiva öljykattila. Sähkölämmitteisessä talossa aurinkolämpö voidaan kytkeä lämminvesivaraajaan. Aurinkolämpöjärjestelmän mitoituksessa, suunnittelussa ja asennuksessa on syytä käyttää LVI-alan asiantuntijoita. Lattialämmitysjärjestelmässä, saadaan enemmän energiaa aurinkolämpöjärjestelmästä, koska kiertävän nesteen lämpötila on matalampi kuin patterilämmitysjärjestelmässä Mitoituksessa, lähtökohtana on kesäkuukausien lämpöenergiakulutus, lähinnä käyttöveden tarve Varaajan kapasiteetin tulee riittää muutaman päivän kulutukseen Aurinkolämpöjärjestelmä toimii talvikaudella muun lämmitysjärjestelmän ohella. Omakotitalossa puolet vuotuisesta lämpimän käyttöveden energiantarpeesta saadaan 5-8 m2 keräinpinta-alalla. Huoneiden lämmitys mukaan luettuna tarvitaan m2 keräinpinta-alaa.