Transkriptio

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 Selvitys 1/ Õ«± ±² µ ««²µ Õ ««²µ ³ < *² ª» « ÐÔ ïçðé éðïïï Õ«± ± Ö«µµ Û µ» ²»² «µµ ò» µ» ²»²àµ«± ±òº ðìì éïè ëìîï Í ª ¼»² <µ* ² ± KUSTANNUSSELVITYS Õ«²²² ± ±²» ª» <»ª» «³ ³±² ²»¹ ± ²² ± µ <µ* ² ± ó»««ª µ«²²«ª µ««µ ô µ ¼»² ª ±» ±»² ««²²» ³ ± ò Ô µ» ³ ±² «±ó ³ ± «³ * ²»¹ ± ²²»««ª «± µµ±»² ³<< <² µ»²²«µ«²²² ª<»²»³ ó ²»²ò Ì< < µ» «<<² ² ³ ²» ²<µ*µ«³ << *µ»²»µ±±²ô ±²µ± <»ª»ó «³ ³±² ²»¹ ± ³ ²»² <µ* ² ±µ»»² ª µ»² ³ ²»² ±» µ ²² ª ³ ò Ô< *µ± ² µ«²² ª µ»» ±² ««²²» «ª ±» ¼± ÊÛï ÊÛîô»µ< ² ±³ µ«ó ²²«ª ± <»ª» «³ ³±² ±² µ«²²«µ î í Ó ² <<»² µµ ±² µ»² ³»» µ»²²«µ«²²«µ ª ±» µ» ² îëòððð «± µµ ò Ì<³< µ µ±µ± µ»²²«µ»² µ»²²«µ«²²«µ» ô < <»² ««²²» «² µ»²ó ²«³»²ò Ô ¼ «ª ±» ± ««²²» ³ ±ª ³ ± «µ» ²» < ²» ±µµ µ»²²»ó µ «ª ² µ µ»» ô ± ± ² «± µµ µ±»² ²² ² ª± ¼ ² ª ± ¼ ±»ª ² ª ² <ª<ò Í««²²» ³ <»ª» «³ ³± ±² ²»¹ ± «µµ ±»»²< µ»²»»² ô ± ó ± ² ²»¹ ± ²»»«³<< < < µ«²²«µ ò Ê ±» ¼± ïò <µ* ² ±µ»»² ²»»² < ìëï «± µµ ô ± ¼»² ª ± «µ»²²«ó µ«²²«±² Ö<»ª» «³ ³±² ²»¹ ± ³»² ª«±µ «± µµ± << µ»² ³ êð µµ ª<»³³<²ô µ«² ³ µ<» µ»²²» ² ±»ô ± ¼»² µ»²²«µ«²²«±² Ê ±» ¼± îò <µ* ² ±µ»»² ²»»² < íçé «± µµ ô ± ¼»² ª ± «µ»²²«ó µ«²²«±² Ö<»ª» «³ ³±² ²»¹ ± ³»² ª«±µ «± µµ± << µ»² ³ ìë µµ ª<»³³<²ô µ«² ³ µ<» µ»²²» ² ±»ô ± ¼»² µ»²²«µ«²²«±² ìë ððòððð WSP Finland Oy Heikkiläntie 7, Helsinki Puhelin Y-tunnus etunimi.sukunimi@wsp.com

12 Selvitys 2/ Ó±»³³ ª ±» ¼± ²»¹ ± ²² ± «ª»² µ»² ³ <<ª»² «± µµ±»² µ»²ó ²«µ«²²«±²»²»³ µ«² ² ª ± ³ <»ª» «³ ³±² ±»««ª µ«²ó ²«µ» ò Ì µ» <» < » «±³ ± ¼ ³ * ² µ»² <»ª» «³ ³±² µ«² ±ô ³ ¼±» ó ª µ«²²± «µ«²²«µ» ô»²²«³ ¼± ««¼» ñ ó»» ³ ò ³ ¼±» <µ«²²«µó»«ª ± ³»²»» ò Ç <ª< ²» ª» ² ÉÍÐ Ú ² ²¼ Ñ Ø» ¼ Ì ±²»²» ² «² ô µ«²²«««²²» «Ô»» Ö µ» «Ì»¼±µ Ž ½µ ± ¼¼» à Ž ½µ ± ¼¼» à Ž ½µ ± ¼¼» à WSP Finland Oy Heikkiläntie 7, Helsinki Puhelin Y-tunnus etunimi.sukunimi@wsp.com

13 LIITE15

14

15 SAVILAHDEN AURINKOPOTENTIAALISELVITYS E KUOPION KAUPUNKI, ALUEELLISET YMPÄRISTÖNSUOJELUPALVELUT Savilahden aurinkopotentiaaliselvitys

16 2 Kaikki oikeudet pidätetään. Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.

17 Sisäinen tarkistussivu 1 Asiakas Otsikko Vaihe Kuopion kaupunki, Alueelliset ympäristönsuojelupalvelut Savilahden aurinkopotentiaaliselvitys Loppuraportti Projektinumero Tiedoston nimi _Kuopio_Savilahden_aurinkopotentiaaliselv itys_loppuraportti_ docx Järjestelmä Microsoft Word 14.0 Ulkoinen jakelu Sisäinen jakelu Laatija Vastaava yksikkö Kuopion kaupunki, julkinen Pöyry Finland Oy / Arkisto Pöyry Finland Oy / EBG Thermal and Renewable Energy Loppuraportti Dokumentin pvm Laatija/asema/allekirj. Petri Niemi / Aurinkoenergia-asiantuntija Tarkistuspvm Tarkistanut/asema/allekirj. Jouni Laukkanen / Projektipäällikkö

18 Esipuhe Kuopion Savilahden alueella ollaan suunnittelemassa noin asukkaan, työntekijän ja opiskelijan nykyaikaista kaupunginosaa. Uusien alueiden rakentaminen alkaa 2018 ja niiden on tarkoitus valmistua 2020-luvun aikana. Kuopion kaupunki on käynnistänyt vuoden 2016 alussa yhteistyössä alueen muiden toimijoiden kanssa Savilahden vähähiilinen energiamalli (SaVE) -yhteishankeen. Vuoden 2016 kestävän hankkeen tavoitteena on selvittää, kuinka Savilahdesta voidaan rakentaa vähähiilinen ja energiatehokas toiminta-alue. Savilahden alueen aurinkoenergiapotentiaaliselvityksen tavoitteena on tarkastella aurinkosähkö ja -lämmön hyödyntämispotentiaalia sekä käyttöä osana alueen muita energiaverkkoja. Työn perustana käytettiin työn yhteydessä selvitettyä Savilahden alueen auringon säteilytasoa, jota voitiin hyödyntää sekä nykyisten että uusien rakennusalueiden aurinkoenergiapotentiaalin kartoittamiseen. 2 Työn laatija, Pöyry Finland Oy Jouni Laukkanen, DI energiatekniikka Petri Niemi, DI sähkötekniikka Yhteystiedot PL 4, Jaakonkatu Vantaa puh sähköposti etunimi.sukunimi@poyry.com Olemassa olevan rakennuskannan aurinkopotentiaalianalyysi ja potentiaalikartta: Antti Rousi, Sun Energia Oy, DI energiatekniikka Tapani Rousi, Sun Energia Oy, FM matematiikka

19 1 Raportissa käytetyt yksiköt ja termit Etuliite SELITYS µ mikro, miljoonasosa perusyksiköstä m k M G milli, tuhannesosa perusyksiköstä kilo, tuhat perusyksikköä mega, miljoona perusyksikköä giga, miljardi perusyksikköä

20 TERMI / YKSIKKÖ Aurinkoenergia SELITYS Aurinkosähkö ja/tai aurinkolämpö E Aurinkokenno Aurinkokeräin Aurinkolämpö Aurinkopaneeli Aurinkopuisto Aurinkosähkö CSP Invertteri Keskijänniteverkko Keskittävä aurinkovoima Muuntaja Pienjänniteverkko PV Suurjänniteverkko Tasokeräin Tyhjiökeräin V VA W Wh Wp Aurinkokenno koostuu elektrodiparista, jossa auringon säteily muunnetaan sähköenergiaksi valosähköisen ilmiön avulla. Voidaan jakaa esimerkiksi piipohjaisiin ja ohutkalvotekniikkaan perustuviin kennoihin. Auringon säteilyenergiaa vastaanottava järjestelmä. Järjestelmässä kiertävä neste siirtää lämmön eteenpäin käyttökohteeseen. Auringon säteilyenergian muuntamista lämmöksi esimerkiksi aurinkokeräimen avulla Sarjaan kytketyt aurinkokennot muodostavat aurinkopaneelin. Aurinkopaneeli on aurinkosähkön tuotantolaitosten peruskomponentti. Lukuisista aurinkopaneelisarjoista koostuva aurinkosähkön tuotantoalue Auringon säteilyenergian muuntamista sähköksi esimerkiksi valosähköisen ilmiön avulla Keskittävä aurinkovoima (engl. Concentrated Solar Power). Järjestelmä vastaanottaa auringon säteilyenergiaa keskittämällä sen parabolisten peilien tai keskittävien tasopeilien avulla polttopisteeseen, jossa oleva kattila tai lämmönsiirtoputki lämpenee. Lämmennyttä nestettä voidaan hyödyntää esimerkiksi sähköntuotantoon. Tasasähkön vaihtosähköksi muuntava laite Tyypillisesti 10 kilovoltin tai 20 kilovoltin pääjännitteellä toimiva sähköverkon osa. kts CSP Sähkölaite, jonka tarkoituksena on siirtää tehoa sähköjärjestelmän jännitetasosta toiseen sähkömagneettisen induktion avulla Tyypillisesti 400 voltin (0,4 kilovoltin) pääjännitteellä toimiva sähköverkon osa (yksivaiheinen tehollisarvo noin 230 V) engl. photovoltaic, kts. aurinkosähkö Suomessa tyypillisesti 110 kilovoltin, 220 kilovoltin tai 400 kilovoltin pääjännitteellä toimiva sähköverkon osa Aurinkokeräintyyppi, jossa kiertää lämpöä siirtävä neste Aurinkokeräintyyppi. U-putki -tyhjiökeräin toimii samalla periaatteella kuin tasokeräin. Lämpöputki - keräimessä neste höyrystyy ja siirtää lämmön. Voltti, jännitteen yksikkö Volttiampeeri, näennäistehon yksikkö Watti, (pätö)tehon yksikkö Wattitunti, energian yksikkö. Käytetään esimerkiksi auringonsäteilyn tai energiantuotannon yhteydessä. Usein kwh tai MWh. Watti (peak), asennetun huipputehon yksikkö

21 Esipuhe Raportissa käytetyt yksiköt ja termit Sisällysluettelo 1 1 JOHDANTO Selvityksen tavoite ja rajaukset TAUSTATIETOA AURINKOENERGIAN TUOTANNOSTA Tekniset lähtökohdat Liittyminen kiinteistöjärjestelmiin ja muihin energiajärjestelmiin Aurinkoenergian varastointi Passiivinen aurinkoenergian hyödyntäminen Vaihtoehtoisia aurinkoenergian asennustapoja Taloudelliset lähtökohdat SUUNNITTELUKOHTEEN KUVAUS Aluerajaus ja tarkasteltavat osa-alueet Savilahteen jo rakennetut aurinkoenergiajärjestelmät OLEMASSA OLEVAN RAKENNUSKANNAN AURINKOENERGIAPOTENTIAALIANALYYSI JA POTENTIAALIKARTTA RAKENNUSALUEIDEN AURINKOENERGIAPOTENTIAALI Olemassa olevan rakennuskannan potentiaalin arvioinnin lähtöoletukset Uuden rakennuskannan potentiaalin arvioinnin lähtöoletukset Osa-alue 1: Savisaari Osa-alue 2: Marikon ranta Osa-alue 3: Varikon alue Osa-alue 4: Microkadun alue Osa-alue 5: Yliopiston alue Osa-alue 6: Prisman ympäristö Osa-alue 7: Savilahdentien ja Viestikadun alue Osa-alue 8: KYS Niiralankatu Osa-alue 9: Harjulan alue Yhteenveto rakennusalueiden aurinkoenergiapotentiaalista TYYPPIKIINTEISTÖJEN AURINKOENERGIAPOTENTIAALI JA INVESTOINTI- JA TUOTTOLASKELMAT Lähtöoletukset tyyppitalojen laskelmiin Rivitalo/kaupunkipientalo Asuinkerrostalo Toimistorakennus SUOSITUKSET AURINKOENERGIAN HYÖDYNTÄMISESTÄ SAVILAHDEN ALUEELLA Alueellinen energiantuotanto ja liittyminen muihin energiajärjestelmiin Suositukset rakennuksien suunnitteluun... 72

22 7.3 Kannattavuus YHTEENVETO LÄHTEET JA VIITTEET

23 1 JOHDANTO Selvityksen tavoite ja rajaukset Kuva 1-1 Kuopion Savilahden alue. (Kuvan lähde: Kuopion kaupunki) Kuopion Savilahden alueella ollaan suunnittelemassa noin asukkaan, työntekijän ja opiskelijan nykyaikaista kaupunginosaa. Uusien alueiden rakentaminen alkaa 2018 ja niiden on tarkoitus valmistua 2020-luvun aikana. Kuopion kaupunki on käynnistänyt vuoden 2016 alussa yhteistyössä alueen muiden toimijoiden kanssa Savilahden vähähiilinen energiamalli (SaVE) -yhteishankeen. Vuoden 2016 kestävän hankkeen tavoitteena on selvittää, kuinka Savilahdesta voidaan rakentaa vähähiilinen ja energiatehokas toiminta-alue. Savilahden alueen aurinkoenergiapotentiaaliselvityksen tavoitteena on tarkastella aurinkosähkö ja -lämmön hyödyntämispotentiaalia sekä käyttöä osana alueen muita energiaverkkoja. Työn perustana käytettiin työn yhteydessä selvitettyä Savilahden alueen auringon säteilytasoa, jota voitiin hyödyntää sekä nykyisten että uusien rakennusalueiden aurinkoenergiapotentiaalin kartoittamiseen. Selvitys antaa pohjatiedot aurinkoenergiaan, eli aurinkosähkön ja aurinkolämmön, tuotantoon, sen teknisiin ja taloudellisiin lähtökohtiin sekä vaikutuksiin liittyen. Selvityksessä esitellään lisäksi lyhyesti aurinkoenergian sekä siihen liittyvän lainsäädännön ja ohjauksen nykytilaa Suomessa.

24 Savilahden alueen aurinkoenergiapotentiaaliselvityksen tavoitteena on tarkastella aurinkosähkö ja -lämmön hyödyntämispotentiaalia sekä käyttöä osana alueen muita energiaverkkoja. Selvityksen tavoitteena on tarjota Kuopion Savilahden kaupunginosan toimijoille työkaluja suunnitella ja ottaa käyttöön aurinkosähkö- ja aurinkolämpöjärjestelmiä. 4

25 2 TAUSTATIETOA AURINKOENERGIAN TUOTANNOSTA Tekniset lähtökohdat Aurinkoenergian hyödyntämiseen kehitetty teknologia on luokiteltavissa kolmen pääpiirteen kautta: passiivinen tai aktiivinen järjestelmä sähkön tai lämmön tuotantoon soveltuva teknologia keskittävä tai ei-keskittävä teknologia Tässä selvityksessä keskitytään pääasiassa aktiiviseen aurinkoenergian hyödyntämiseen. Aktiivista aurinkoenergiateknologiaa on kehitetty sekä sähkön että lämmön tuotantoon. Tässä selvityksessä pääpaino on aurinkokennoja hyödyntävässä sähköntuotannossa sekä aurinkokeräimiä hyödyntävässä lämmöntuotannossa, mutta myös keskittävä aurinkovoima esitellään. Passiivinen hyödyntäminen liittyy esimerkiksi rakennusten suunnitteluun ja rakentamiseen siten, että auringonvalo- ja lämpö tulee hyödynnetyksi mahdollisimman tehokkaasti järkevän suuntauksen ja esimerkiksi isojen ikkunapintojen avulla. Passiivista aurinkoenergian hyödyntämistä käsitellään tässä selvityksessä vain yleisellä tasolla. Lisäksi aurinkoenergiaa hyödyntävät ratkaisut voidaan jaotella niiden mittakaavan, kapasiteetin ja tuotannon perusteella. Voidaan puhua esimerkiksi pientuotannosta ja teollisen mittakaavan tuotannosta Aurinkosähkö (PV) Auringon säteilyenergian muuntaminen hyödynnettäväksi energiaksi on mahdollista toteuttaa useilla eri teknologioilla. Tällä hetkellä maailmanlaajuisesti eniten kokemusta on aurinkosähköstä (engl. photovoltaic, PV), jossa auringon säteilyenergiaa muutetaan suoraan sähköenergiaksi. Aurinkosähkön tuotannossa hyödynnettävät teknologiat on jaettavissa kolmeen sukupolveen. Ensimmäisen sukupolven teknologiaa edustavat yksi- ja monikiteiset piikennot. Tämänhetkiset kaupalliset aurinkosähköjärjestelmät ovat pääasiassa kyseistä teknologiaa. Toisen sukupolven teknologiaa puolestaan ovat ns. ohutkalvoaurinkokennot. Tässä ja edellä mainitussa ensimmäisen sukupolven teknologiassa aurinkosähkön tuotanto perustuu valosähköiseen ilmiöön ja puolijohtavista materiaaleista (kuten piistä) rakennettuihin kennoihin, joissa auringon säteilyenergia saa aikaan sähköisen jännite-eron kahden ohuen puolijohde-elektrodin (p ja n) välille. Myös ohutkalvokennoja on kaupallisessa tuotannossa sekä myös käytössä suurissa aurinkopuistoissa. Kolmannen sukupolven teknologiaksi voidaan luokitella esimerkiksi nanokidekennot (Grätzel-kennot, väriaineherkistetyt aurinkokennot), joissa elektronien liike perustuu kemiallisiin reaktioihin. Ne ovat pääasiassa vielä tutkimuksen kohteena. Kehitysasteella on myös useita muita kennotyyppejä: esim. joustavat ja rullattavat kennot, sekä keräävän peilin tai linssin yhteyteen asennettavat kennot.

26 Kaupallisissa aurinkosähköjärjestelmissä käytetään useista kennoista koostuvia aurinkopaneeleita. Auringon säteily tuottaa aurinkokennon elektrodipareissa sähköisen potentiaalieron, jonka synnyttämä tasasähkövirta voidaan kierrättää ulkoiseen sähköpiiriin. Aurinkopaneeleilla tuotettu tasasähkö voidaan edelleen muuttaa yleisessä sähköverkossa käytettäväksi vaihtosähköksi niin kutsuttujen inverttereiden avulla. Kuva 2-1 havainnollistaa aurinkokennon ja -paneelin toimintaperiaatetta. 6 Kuva 2-1 Aurinkokennon ja sarjaan kytketyistä aurinkokennoista muodostuvan aurinkopaneelin toimintaperiaate (Kuva: Ahoranta 2015). Tyypillisesti yhdestä nykyaikaisesta aurinkopaneelista saatava sähköteho on noin W. Aurinkopaneeleja voidaan kytkeä yhteen sähköverkkoliityntää varten, jolloin useampaa aurinkopaneelia varten voidaan käyttää yhtä tasavirran vaihtovirraksi muuttavaa invertteriä. Paneelit ovat perinteisesti tasoon asennettuja. Kehitysasteella on kuitenkin myös mm. kartion muotoinen ja pyörivä Spin Cell -paneeli, joka muotonsa ansiosta vaatii vähemmän tilaa ja pyörimisen ansiosta välttyy ylikuumentumisongelmalta, mikä parantaa hyötysuhdetta. Aurinkopaneelien hyötysuhteen parantamiseksi pyritään paneelista takaisin siroavan auringonsäteilyn määrää rajoittamaan. Tästä syystä paneelien pinta käsitellään tyypillisesti ohuella kerroksella valon takaisinsirontaa vähentävällä materiaalilla, kuten esimerkiksi piinitridillä. Pintakäsitellyt aurinkopaneelit heijastavat paneelista takaisin valoa lähinnä sinisen valon aallonpituuden alueella, josta myös seuraa aurinkopaneeleille tyypillinen tummansininen tai tummanharmaa väri. Tyypillisesti 1 kw aurinkosähköjärjestelmä tuottaa sähköenergiaa noin kwh vuoden aikana. Aurinkopaneelien hyötysuhde on noin 15 % tyypillisellä materiaalilla (esim. monikiteinen pii). Parhaimmat kaupalliset teknologiat voivat saavuttaa jopa yli 20 %:n hyötysuhteen. Eri materiaaleihin ja teknologisiin ratkaisuihin perustuvilla aurinkosähkökennoilla on erilaiset hyötysuhteet. Yhteistä teknologioille kuitenkin on se, että niiden toimintaa ja sitä kautta hyötysuhdetta on saatu merkittävästi parannettua viime vuosina. Tyypillinen aurinkopaneelien takuuaika on 25 vuotta ja todellinen käyttöikä voi olla jopa yli 30 vuotta, vaikkakin paneelien hyötysuhde vähenee paneelien ikääntyessä keskimäärin noin 0,1 0,5 % vuodessa (Wirth 2016). Paneelien suorituskykyä ja käyttöikää sen sijaan rajoittaa esimerkiksi liasta, roskista, lämpötilavaihteluista, tuulesta, lumesta ja jäästä aiheutuva ulkoinen mekaaninen rasitus. On kuitenkin mahdollista että esimerkiksi aurinkosähköjärjestelmän tasasähkön vaihtosähköksi muuttava invertteri joudutaan vaihtamaan noin 15 vuoden välein, vaikka itse aurinkopaneelit säilyisivätkin toimintakykyisenä.

27 Lukuisista aurinkopaneeleista koostuvat kokonaisuudet voidaan luokitella joko pientuotannoksi (yksityinen tai kaupallinen) tai teollisen mittakaavan tuotannoksi riippuen järjestelmän kokonaiskapasiteetista. Kapasiteetiltaan yli 500 kw järjestelmiä pidetään teollisen kokoluokan laitoksina. Asennettujen aurinkopaneelien määrä on kasvanut tasaisesti viime vuosien aikana (Kuva 2-2). Vuonna 2014 Italiassa, Saksassa ja Kreikassa yli 7 % kulutetusta sähköenergiasta tuotettiin aurinkosähköjärjestelmin (SolarPower Europe). Myös aurinkokennotekniikka kehittyy tasaisesti ja teknologiset läpimurrot ovat mahdollisia, mutta niiden ajoittumista on vaikea ennustaa. A 7 B Kuva 2-2 A) Maailmanlaajuisesti asennetun aurinkosähkön kumulatiivinen kehitys , alueittain: Eurooppa, Aasian-Tyynenmeren alue (APAC), Pohjois- ja Etelä- Amerikka, Lähi-Itä ja Afrikka (MEA) sekä muu mailma (RoW). B) Euroopassa asennetun aurinkosähkön kumulatiivinen kehitys , maittain. (Kuva: SolarPower Europe)

28 2.1.2 Aurinkolämpö E0001 Auringon säteilyenergiaa voidaan hyödyntää sähköntuotannon lisäksi myös aurinkolämmön tuotantoon. Aurinkolämpöjärjestelmässä auringon säteilyenergiaa otetaan talteen aurinkokeräinten avulla ja siirretään käyttökohteeseen järjestelmässä kiertävällä nesteellä. Aurinkolämpöä voidaan käyttää kiinteistön käyttöveden ja tilojen lämmitykseen. Lämpöä voidaan myös varastoida varaajaan myöhempää käyttöä varten. Kaksi yleisintä keräintyyppiä ovat taso- ja tyhjiöputkikeräin. Tasokeräimessä kiertää jäätymätön neste, esimerkiksi vesi-glykoliseos, joka siirtää lämmön keräimiltä varaajaan tai lämmönsiirtimelle. U-putki -tyyppisellä tyhjiökeräimellä on sama toimintaperiaate, kun taas lämpöputki-tyyppisessä (heat pipe) tyhjiökeräimessä neste höyrystyy ja siirtää lämmön putken alapäässä olevan lämmönsiirtimen ja jakotukin kautta kiertopiiriin. Tasokeräin on Euroopassa yleisempi kuin tyhjiöputkikeräin, etenkin suurissa järjestelmissä. Tyhjiöputkikeräimiä käytetään puolestaan paljon erityisesti Kiinassa, josta niitä tuodaan myös Eurooppaan. Tasokeräin on edullisempi, mutta hyötysuhteeltaan jonkin verran tyhjiöputkikeräintä heikompi. Tasokeräimet ovat yksinkertaisia ja erittäin toimintavarmoja, kun taas tyhjiöputkikeräimissä on hiukan suurempi rikkoontumisriski ja enemmän halpatuonnista johtuvia laatuvaihteluita. Tyhjiöputkikeräin pystyy hyödyntämään hajasäteilyä jossain määrin tasokeräintä tehokkaammin. Tasokeräimen tyypillinen toimintalämpötila on C ja tyhjiöputkikeräimen C. Tyhjiöputkikeräimen etuna on, että sen lämpöhäviöt ovat tasokeräintä pienemmät, joten se soveltuu siltä osin paremmin toimimaan korkeammassa lämpötilassa paikassa, jossa ympäristön lämpötila on alhainen. 8 Kuva 2-3 Tyypillisen tasokeräimen rakenne (Wagner Euro L20AR) ja tyypillinen tyhjiöputkikeräin (OPC 15 -tyhjiöputkikeräin). Nestekiertoisten keräinten lisäksi on kehitetty myös kuumailmakeräimiä. Ne ovat toimintavarmoja ja edullisia, mutta lämmön varastointi on hankalaa ja keräinten toimintalämpötila on tyypillisesti alle 50 C. Kuumailmateknologiasta löytyy myös useita tee se itse -tyyppisiä ratkaisuja. Aurinkolämpöä voidaan hyödyntää korkeammassa lämpötilassa esimerkiksi sähköntuotantoon aurinkovoimalaitoksessa niin kutsuttujen keskittävien ratkaisuiden avulla, kuten parabolisten peilien tai keskittävien tasopeilien avulla. Tällaiset järjestelmät vaativat runsaasti suoraa auringonsäteilyä ja soveltuvat siksi nykyteknologialla heikommin Suomeen. Keskittävää aurinkovoimaa ei tästä syystä tarkastella laajemmin tässä selvityksessä.

29 Elinkaareltaan aurinkolämpöjärjestelmät ovat pitkäikäisiä. Keräinten arvioitu elinikä on noin vuotta, mutta tiettyjä komponentteja on uusittava käytön aikana. Esimerkiksi pakkasnesteen säiliö ja pumpun paisuntasäiliö tulee uusia vuoden välein. Tyhjiöputkikeräimet ovat tasokeräimiä herkempiä rikkoutumiselle, mutta tyhjiöputkia voidaan yleensä vaihtaa putkikohtaisesti kun taas rikkoutunutta tasokeräintä ei voi korjata Kiinteistöjen aurinkopaneelien ja aurinkokeräimien asennus Aurinkopaneelit tai -keräimet voidaan asentaa joko katolle, rakennuksen julkisivuun tai maavaraisesti. Myös kelluville perustuksille asentaminen sekä tiealueiden kattaminen aurinkopaneeleilla on teknisesti mahdollista. Kiinteistöjen aurinkoenergiajärjestelmät ovat useimmiten kattoasennuksia, ja niille annetaan suurin painoarvo tässä työssä. Paneelien ja keräimien energiantuotantoon vaikuttaa huomattavasti niiden kallistuskulmat. Johtuen auringon suhteellisen pienestä säteilykulmasta, saadaan aurinkopaneelille tai -keräimelle huomattavasti enemmän aurinkosäteilyä kallistamalla paneelia. Ero vaakatasoon asennetun ja optimikulmaan asennetun paneelin tai keräimen vastaanottamaan auringon säteilyenergiaan on jopa 30 %. On myös huomattavaa, että paneelit ja keräimet tuottavat Kuopion leveyspiirillä jopa hieman enemmän vuositasolla asennettuna pystyasentoon eteläsuuntaisesti, kuin jos ne asennettaisiin tasakatolle vaakatasoon. On kuitenkin huomattavaa, että optimikulmaan asennettuna paneelit voivat myös varjostaa toisiaan, mikäli ne on asennettu liian lähelle toisiaan, mikä tulee ottaa huomioon erityisesti tasakattoasennuksien kallistuskulmia optimoitaessa. Alla olevissa kuvissa (Kuva 2-4 ja Kuva 2-5) on esitetty aurinkokeräimille saapuvan auringon säteilyenergian määrä riippuen paneelien tai keräimien kallistuskulmasta. Kuvissa on lisäksi esitetty mahdollisten useampien paneelirivien vaikutus vastaanotettavaan auringonsäteilyyn eri kallistuskulmilla. Kuva 2-4 Lähtötilanne mallinnukseen aurinkopaneeleihin kohdistuvasta kokonaissäteilystä suhteessa aurinkopaneelien kallistuskulmaan Kuopion leveysasteella, kun järjestelmässä on kolme riviä aurinkopaneeleita 3,5 metrin välein asennettuna. Kuvassa paneelit sijaitsevat tasakatolla 15 asteen kallistuskulmassa. (Laskenta suoritettu PVSyst-ohjelmistolla)

30 10 Kuva 2-5 Esimerkki aurinkopaneeleihin kohdistuvasta kokonaissäteilystä suhteessa aurinkopaneelien kallistuskulmaan Kuopion leveysasteella, kun järjestelmässä on kolme riviä aurinkopaneeleita 3,5 metrin välein asennettuna. Vihreä käyrä kuvaa yksittäiseen aurinkopaneeliin kohdistuvaa säteilytehoa, musta käyrä aurinkopaneeleihin kohdistuvaa säteilytehoa kun etummaisten paneelien varjostus otetaan huomioon. (Laskenta suoritettu PVSyst-ohjelmistolla) Kallistuskulmissa on otettava myös huomioon kattorakenteen rakenteellinen kestävyys, sillä paneeleiden ja keräimien asentaminen irti kattotasosta lisää huomattavasti niiden kattoon ja paneelien telineisiin kohdistamaa tuulikuormaa. Tyypillisesti harjakattoisiin rakenteisiin asennettaessa aurinkopaneelit ja -keräimet asennetaan katon harjan suuntaisesti kiinni kattorakenteisiin rakennekuormitusten minimoimiseksi. Tasakattoisissa järjestelmissä paneeleille ja keräimille tyypillisesti rakennetaan kallistuskulman lisäämiseksi metallisia pystytelineitä, jotka joko kiinnitetään kantaviin rakenteisiin tai niiden kiinnittäminen toteutetaan betonilaatoilla, joita ei erikseen liitetä rakenteisiin. Katon kestävyys ja valittava asennustapa katto- tai julkisivukiinnitykseen on varmistettava ja valittava tapauskohtaisesti. Pelkät aurinkopaneelit painavat yksinään noin 20 kilogrammaa ja aurinkokeräimet noin 40 kilogrammaa, minkä lisäksi ne tarvitsevat asennustelineet jotka talon harjan suuntaisestikin asennettuna painavat tyypillisesti noin 5-10 kilogrammaa yhtä paneelia tai keräintä kohden. Tämä vastaa noin kg/m 2 painoa suhteessa asennettuun aurinkopaneelipinta-alaan tai noin kg/m 2 painoa suhteessa asennettuun aurinkokeräinpinta-alaan jo ilman lumi- tai tuulikuormien vaikutusta. On huomattavaa, että tasakattoasennuksissa aurinkoenergiajärjestelmän paino neliömetriä kohden voi olla kuitenkin huomattavasti tätä suurempi tietyillä asennustavoilla. Vertailuksi, 1998 rakentamismääräysten mukainen peruslumikuormamitoitus on Kuopiossa noin 180 kg/m 2 ( Kallistuskulman lisäksi paneelien ja keräimien tuotantoon vaikuttaa niiden kallistus suhteessa etelään (atsimuuttikulma). Lähtökohtaisesti paneelit on suositeltavaa asentaa suoraan kohti etelää aurinkoenergian vuosituotannon maksimoimiseksi, mikäli kulutuskohteessa ei ole erityistä aamu- tai iltapäivään sijoittuvaa kulutushuippua. Pienet atsimuuttikulman erot eivät kuitenkaan vaikuta vuosituotantoon merkittävästi, sillä

31 esimerkiksi asteen kulmaero suhteessa etelään vaikuttaa paneeleiden ja keräimien vastaanottamaan vuosisäteilyyn vain noin yhden prosentin suhteessa optimikulmaan, ja paneelien kääntämien koilliseen tai kaakkoonkin vähentää vuotuista säteilymäärää vain noin 6 % suhteessa optimitilanteeseen Tyypillisten aurinkopaneelien ja aurinkokeräinten teknisiä ominaisuuksia Esimerkkejä tyypillisistä aurinkosähköpaneeleista ovat esimerkiksi CanadianSolar -valmistajan CS6P-P -paneelit, jotka koostuvat kuudestakymmenestä kennosta ja ovat yksikkökapasiteetiltaan noin 260 W. FirstSolarin kadmium-telluuri (CdTe) -ohutkalvopaneeleja sekä SunPowerin Oasis-paneelijärjestelmiä puolestaan on hyödynnetty maailman suurimpiin lukeutuvissa aurinkopuistoissa. Aurinkopaneelien kehitys tulevaisuudessa liittynee ennen kaikkea materiaaleihin (hinta, saatavuus, johtavuus, keveys, joustavuus, läpinäkyvyys/ulkonäkö) sekä kennojen ominaisuuksiin ja hyötysuhteeseen. Suurta kasvua paneelikohtaisessa kapasiteetissa tai paneelien mittasuhteissa (pinta-ala) ei ole odotettavissa. Materiaalien kehitys voi vaikuttaa paneelien ulkonäköön ja väriin, ja läpinäkyvien kennoratkaisujen tuottavuuden parantuminen puolestaan tarjoaisi mahdollisuuden älykkäille ikkuna- ja julkisivuratkaisuille. Taulukko 2-1 Esimerkkejä tyypillisten aurinkopaneelien ja keräinten teknisistä ominaisuuksista. Aurinkopaneeli Tasokeräin Tyhjiöputkikeräin Esimerkin malli Risen RSM-60- Apricus FPC-A26 OPC P Pituus (cm) 164,0 198,1 170,0 Leveys (cm) 99,2 122,2 125,0 Pinta-ala (m 2 ) 1,6 2,4 2,1 Paksuus (cm) 4,0 8,0 9,7 Paino (kg) 19,5 38,5 45,0 Huipputeho (sähkö, W) Huipputeho (lämpö, W) Hyötysuhde, sähkö 0, Hyötysuhde, lämpö (eta0) - 0,78 0, Liittyminen kiinteistöjärjestelmiin ja muihin energiajärjestelmiin Aurinkosähkön liittäminen kiinteistön sähköverkkoon Aurinkosähkön tuotantolaitokset koostuvat tyypillisesti seuraavista osista: yhteen kytketyt aurinkopaneeliryhmät tasajännitteen vaihtojännitteeksi muuttavat invertterit, jotka ovat aurinkopaneeliryhmäkohtaisia noin yli 500 kva tuotantolaitoksissa aurinkopaneeliryhmien tuottaman vaihtosähkön keskijännitteiseksi muuttavat jakelumuuntajat. Tyypillisesti kiinteistökohtaisissa aurinkosähköasennuksissa yksittäiset aurinkopaneeliryhmän koostuvat maksimissaan noin muutaman kymmenen kw:n aurinkopaneeliryhmistä. Jokaista aurinkopaneeliryhmää varten asennettava invertteri mitoitetaan tyypillisesti aurinkopaneeliryhmän piikkitehon perusteella. Näin esimerkiksi 30 kw:n järjestelmä (120 aurinkopaneelia tai noin 200 m 2 aurinkopaneelipinta-alaa) vaatii noin 30 kva:n invertterin. Tyypillisesti aurinkopaneelien ryhmien kokoon

32 vaikuttaa myös aurinkopaneeleiden sijoittuminen kohdekiinteistön katolle, jolloin aurinkosähköjärjestelmän sähköteho voidaan jakaa useamman pienemmän invertterin kautta kiinteistön pienjänniteverkkoon. Aurinkosähkön tuotantolaitosten liityntätapa yleiseen sähköverkkoon riippuu voimalaitoksen teholuokasta. Tyypillisesti sähköverkkojen pienjännitteiset verkko-osat ovat sähköisesti heikkoja (pieni oikosulkutehotaso), jolloin niihin ei voida liittää paljon tuotantoa vaikuttamatta liittymisverkon sähkön laatuun. Lisäksi tuotannon liittäminen ei saa johtaa verkon komponenttien mitoitusvirta-arvojen ylittymiseen (käyttö- ja vikavirtatasot), mikä rajoittaa aurinkosähkötuotannon lisäämistä erityisesti paikallisiin pienjänniteverkkoihin. Energiateollisuus ry on antanut ohjeelliset tuotannon liittämisrajat eri jänniteportaisiin, joita voidaan pitää suuntaa-antavina tehorajoina eri verkon osiin liittymiselle myös aurinkosähkölle (Kuva 2-6). 12 Kuva 2-6. Energiateollisuus ry:n julkaisemat ohjeelliset tuotannon liittämisrajat jakeluverkon eri jänniteportaisiin (Energiateollisuus ry 2011). Konsultin esitys aurinkoenergian tuotantolaitosten verkkoliitynnän suuntaa-antavista periaatteista: Pienet, noin <3.5 kw aurinkosähköjärjestelmät voidaan liittää kiinteistön pienjänniteverkkoon yksivaiheisena maksimissaan 16 A sulakkeen taakse. Alle 500 kw kiinteistökohtaiset järjestelmät on kiinteistön sähköjärjestelmän mitoituksesta riippuen mahdollista liittää kolmivaiheisena kiinteistön 400 voltin pienjänniteverkkoon. Noin 0,1-2 MW tuotantolaitokset voidaan tapauskohtaisesti liittää 20 kv keskijänniteverkon puolelle. Tätä isommat tuotantolaitokset on lähtökohtaisesti liitettävä sähkönjakeluyhtiöiden sähköasemiin. Verkko-osien todelliset liittymistehokapasiteetit ovat kuitenkin tapauskohtaisia, ja ne on aina varmistettava verkonhaltijalta. On huomioitavaa, että yli 100 kv sähköntuotantolaitokset on varustettava omalla mittaroinnilla.

33 2.2.2 Kiinteistökohtaisen aurinkosähkön siirtäminen ulkopuoliseen sähköverkkoon Lähtökohtaisesti kiinteistön aurinkosähköntuotannon siirtämiselle ulkopuoliseen sähköverkkoon ei ole teknisiä esteitä, kunhan aurinkosähköjärjestelmä täyttää verkonhaltijan esittämät verkkoliityntävaatimukset. Sähkön tuotannosta jakeluverkkoon on kuitenkin sovittava paikallisen sähköverkkoyhtiön kanssa erikseen, eikä sähköä voi syöttää verkkoon ilman että sähköenergialle on ostaja esimeriksi sähkön väittämismyyjien kautta. Sähkön vähittäismyyjät antavat tyypillisesti näin tuotetusta sähköstä lähellä sähkön Spotmarkkinahintaa olevan hinnan, joka on kuitenkin huomattavasti kiinteistön kokonaissähkönkulutusta pienempi hinta koska siinä ei ole mukana mm. sähkön siirron hintaa. On huomattavaa, että lähtökohtaisesti esimerkiksi kerrostalo-osakeyhtiöiden ja rivitaloosakeyhtiöiden aurinkopaneelit katsotaan kuuluvan kiinteistösähkön kulutuksen piiriin, jolloin aurinkopaneelien tuottama sähköntuotanto kompensoisi vain kiinteistösähkön (pumput, kiinteistövalaistus, hissit, jne) kulutusta. Tällöin kiinteistösähkönkulutusta suurempi tuotanto katsottaisiin sähkön tuotannoksi ulkopuoliseen verkkoon, vaikka koko rakennuksen sähkönkulutus ottaen huomioon myös asuntojen sähkönkulutuksen olisikin tätä suurempi. Jos taloyhtiön aurinkosähköjärjestelmällä halutaan kompensoida myös taloyhtiön asukkaiden sähkönkulutusta, olisi kiinteistön aurinkosähköjärjestelmästä käytännössä vedettävä johdot jokaiseen kiinteistön asuntoon oman mittarin kautta. Esimerkiksi Oulun Energia on kuitenkin aloittanut kokeilun, jossa taloyhtiön aurinkopaneeleilla tuotettua sähköä on käytetty myös suoraan kiinteistön asukkaiden omien sähkönkulutuksien kompensointiin energiamittaroinnin avulla. Tällöin taloyhtiön asukkaat kompensoivat myös omaa sähkönkulutustaan omistamiensa taloyhtiön osakkeiden suhteessa ilman monimutkaista kiinteistön sähköjärjestelmää. (Yle uutiset 2016) Aurinkolämmön liittäminen kiinteistön lämpöverkkoon Aurinkolämpöjärjestelmä on asutuissa kiinteistöissä aina hybridijärjestelmä, sillä vaatii osakseen jonkin toisen päälämmöntuottotavan johtuen olemattomasta aurinkolämmön tuotannosta talvikuukausina. Tässä selvityksessä keskitytään kiinteistöihin, jotka ovat liitetty alueen kaukolämpöverkkoon. Perusperiaatteiltaan aurinkolämmön liittäminen myös osaksi muuta lämpöjärjestelmää voidaan toteuttaa myös samantyyppisin periaattein. Kuvassa Kuva 2-7 on esitetty normaali kiinteistön lämmönjakokeskuskytkentä, jolla kaukolämpökiinteistö liitetään kaukolämpöverkkoon ja jossa käyttövedelle ja lämmitykselle on omat lämmönsiirtimet.

34 14 Kuva 2-7 Normaali kiinteistön kaukolämpökytkentä (ilman omaa lämmöntuotantoa) Tilanteessa, jossa kaikki aurinkolämpö tulee kiinteistön omaan käyttöön, kiinteistö kytketään kaukolämpöverkkoon normaalilla kytkennällä (Kuva 2-8). Yksinkertaisimmillaan aurinkokeräimet kytketään suoraan talon lämmitysjärjestelmään, jolloin on huomioitava aurinkopiirissä kiertävän nesteen pakkasenkesto. Aurinkolämpö siirretään käyttöveteen erillisen lämmönsiirtimen kautta. Järjestelmään voidaan asentaa myös mukaan varaaja, jonka avulla lämmöntuotannon vuorokausivaihteluita voidaan tasata, koska tyypillisesti aurinkolämmön tuotanto ja kiinteistön lämmön tarve eivät ajallisesti kohtaa ja lisäksi aurinkolämmön tuotanto vaihtelee päivän aikana sään mukaan. Mikäli aurinkolämpöä varten hankitaan varaaja, se asennetaan lämmityspiiriin lähelle keräimiä. Kuva 2-8 Aurinkolämmön mahdollisimman yksinkertainen kytkentä kiinteistön lämmitysjärjestelmään Kiinteistökohtaisen aurinkolämmön siirtäminen kaukolämpöverkkoon Aurinkolämmön tuotannon liittäminen kaukolämpöverkkoon tarjoaa hyötyjä; kaukolämpöverkon avulla aurinkolämpöä voidaan siirtää tuottajilta kuluttajille ja siten hyödyntää täysimääräisesti kaikki tuotettu aurinkolämpö. Aurinkolämmön tuotannon kytkemiselle kaukolämpöverkkoon ei ole teknisiä esteitä. Monet kaukolämpöyhtiöt ostavat nykyäänkin osana normaalia toimintaansa esimerkiksi

35 teollisuuden hukkalämpöä verkkoonsa. Näissä tapauksissa tyypillisesti ulkopuolinen toimittaja pystyy toimittamaan lämpöä halvemmalla kuin kaukolämpöyhtiö itse pystyisi lämpöä tuottamaan mikä tarjoaa kaukolämpöyhtiölle mahdollisuuden kannattavaan liiketoimintaan. Kun aurinkolämpöä halutaan siirtää kaukolämpöverkon puolelle, kytkentä riippuu keräinten toimintalämpötilasta. Matalassa lämpötilassa (65 C / 40 C) toimivat keräimet kannattaa sijoittaa kiinteistön lämpöverkkoon kun taas korkeassa (75 C / 40 C) lämpötilassa toimivat keräimet on suositeltavaa sijoittaa kaukolämpöverkon puolelle. Molemmissa tapauksissa aurinkolämpöä käytetään ensisijaisesti kiinteistön tarpeeseen ja ylijäämälämpö siirretään kaukolämpöverkkoon. Järjestelmä mahdollistaa myös käyttöveden priimaamiseen kaukolämmöllä. Matalan lämpötilan aurinkolämpöjärjestelmän liittäminen siirretään kaukolämmön paluulinjaan lämmityksen lämmönsiirtimen kautta, jonka lisäksi tarvitaan normaalin kaukolämpökytkennän lisäksi kolmas putki talojohtoon (kolmiputkijärjestelmä) sekä pumppu ja uusi mittaus kaukolämpölinjaan. Kuvassa Kuva 2-9 on esitetty aurinkolämmöntuotannon liittäminen kaukolämmön paluulinjaan. 15 Kuva 2-9 Matalan lämpötilan järjestelmän kytkeminen kaukolämpöverkkoon (aurinkolämmöntuotanto liitetty kiinteistön lämmitysjärjestelmän puolelle) Korkean lämpötilan järjestelmää liitettäessä keräimet voivat olla kytkettynä myös kaukolämpöverkon puolelle. Tämä järjestelmä vaatii normaalin kytkennän ohella pumpun, automaatiota sekä virtausmittauksen molempiin suuntiin. Kuvassa Kuva 2-10) on esitetty aurinkolämmöntuotannon liittäminen kaukolämmön menolinjaan, kun aurinkolämpö siirretään kiinteistön lämpöverkon kautta. Kuva 2-10 Korkean lämpötilan järjestelmän kytkeminen kaukolämpöverkkoon (aurinkolämmöntuotanto liitetty kiinteistön lämmitysjärjestelmän puolelle) Energiayhtiön näkökulmasta voidaan tiivistetysti todeta, että paluulinjaan tuotettu lämpö kasvattaa pumppauskustannuksia sekä lisää verkon lämpöhäviöitä kaikissa kaukolämpöjärjestelmissä. Suuressa määrin paluulinjaan tuotettu lämpö johtaisi myös

36 suurempiin kaukolämpöjohtoihin. Lisäksi jos kaukolämpöverkon tuotantolaitoksessa on savukaasujen lämmöntalteenottopesuri, ei aurinkolämpöä kannata tuottaa paluulinjan lämpötilassa johtuen luokkaa % alhaisemmasta kaukolämpöverkon paluuveden arvosta suhteessa menoveden arvoon. Muissa tuotantovaihtoehdoissa paluulinjaan tuotanto voi olla kannattavampaa, mikäli muut tuotantokustannukset ovat suuret. Kaukolämpöverkkoon liittämistä ei säädellä missään laissa. Lämmön myyjällä ei siten ole lakisääteistä velvoitetta liittää asiakasta kaukolämpöverkkoon. Koska lakisääteisiä velvoitteita ei ole, lämmön myyjän ja asiakkaan oikeudet ja velvollisuudet määritellään osapuolten välillä solmittavassa lämpösopimuksessa ja sopimuksen osana olevissa lämmönmyyjän liittymis- ja myyntiehdoissa. Sama pätee myös, mikäli ulkopuolista tuotantoa liitetään kaukolämpöverkon piiriin. Lämmöntuottajan ja kaukolämpöyhtiön välisessä sopimuksessa tulisikin siksi tarkkaan määritellä osapuolten velvollisuudet sekä vastuut häiriö- ja vikatilanteissa sekä laitteiston kunnossapidon osalta Aurinkoenergian varastointi Kiinteistökohtainen energian varastointi Aurinkoenergialla tuotetun sähkön varastointi on tarpeen erityisesti verkkoon kytkemättömien pientuotantojärjestelmien yhteydessä, mutta tulevaisuudessa aurinkosähkön yleistyessä ja tuotantokapasiteetin lisääntyessä sähkön varastointia tarvitaan myös tasaamaan sähköntuotannon ja -kulutuksen välistä eroa eri vuorokaudenja vuodenaikoina. Energian varastointiteknologiat voidaan kategorisoida sähkökemiallisiin järjestelmiin, joita perinteiset akut edustavat, sekä lisäksi sähköisiin, kemiallisiin, mekaanisiin ja termisiin järjestelmiin. Sähkökemiallisia järjestelmiä aurinkosähkön varastointiin edustavat akustot, joita käytetään yleisesti osana esimerkiksi omakotitalojen tai kesämökkien aurinkosähköjärjestelmiä. Aurinkosähköakut ovat tyypillisesti lyijy- tai tällä hetkellä nopeasti kehittyviä ja yleistyviä litium-akkuja. Aurinkolämmön osalta kiinteistökohtainen lämmönvarastointi tapahtuu tyypillisesti varaajan kautta (kappale 13) Aluekohtainen energian varastointi Kiinteistökohtaisten energianvarastointimenetelmien lisäksi on olemassa myös erilaisia ideoita suuremman energiamäärän varastoimisesta. Aluekohtaisesti lämpöä voitaisiin varastoida lämpöakulla eli periaatteessa yhdellä isolla lämpövaraajalla. Monissa kaukolämpöyhtiöissä käytetään jo tuhansien kuutioiden kokoisia lämpöakkuja tasaamaan kulutuksen vaihteluja. Tyypillisesti lämpöakkuja käytetään lyhytaikaiseen lämmön varastointiin, mutta erityisesti aurinkokaukolämmön kanssa varastoidaan lämpöä jopa kuukausiksi. Esimerkiksi Tanskassa käytetään aurinkokaukolämmön yhteydessä maakuoppavarastoja, joissa kuumaa vettä varastoidaan maahan tehdyssä eristetyssä kuopassa. Varaston avulla voidaan joissain kaukolämpöverkoissa tuottaa kaikki tarvittava kaukolämpö auringolla jopa marraskuulle asti. Sähkön osalta alueelliset energianvarastointimenetelmät eivät ole vielä kaupallisesti kannattavia, eikä niitä ole ehdotettu tässä selvityksessä alueellisiksi varastointimenetelmiksi. Tässä kappaleessa on kuvattu lyhyesti muutamia

37 kehitysasteella olevia ideoita, joita voitaisiin kuitenkin hyödyntää alueellisessa energian varastoinnissa mikäli ne osoittautuvat myöhemmin taloudellisesti kannattaviksi. Sähköinen varastointi esimerkiksi superkondensaattorin avulla on lyhytaikaista, ja voisi aurinkosähkön yhteydessä soveltua esimerkiksi pilvisyyden aiheuttaman vaihtelun tasoittamiseen (Pasonen 2012). Kemialliseen varastointiin soveltuu esimerkiksi vety tai synteettinen maakaasu, jota voidaan sitten hyödyntää esimerkiksi polttomoottoreissa tai voimalaitoksissa. Mekaanisia varastointitapoja edustavat vauhtipyörät, paineilmajärjestelmät ja pumpatut vesivarastot. Termisiä varastoja puolestaan ovat lämmin vesi, sulasuola, kivipatja sekä älykäs sähkölämpö. Verkkoon kytketyissä tuotantolaitoksissa on vielä harvinaista turvautua akkuvarastointiin, sillä sen kustannus on korkea verrattuna siihen, että kompensoinnin tarpeisiin ostettaisiin verkon kautta muualla tuotettua energiaa. World Energy Council (2016) kuitenkin ennustaa, että energian varastointiteknologioiden hinta laskee jopa 70 % vuoteen 2030 mennessä. Yksi esimerkki sähkön varastointiratkaisun hyödyntämisestä tuuli- ja aurinkopuiston yhteydessä on Kiinan Zhangbein National Wind and Solar Energy Storage and Transmission Project, joka aloitti toimintansa vuonna Projektissa on 100 MW tuulienergiaa ja 40 MW aurinkosähköä, sekä varastointiin litiumioniakusto, jonka kapasiteetti on noin 20 MW. Kyseessä on Kiinan valtion demohanke, jonka tavoitteena on testata suurten sähkömäärien siirtoverkkoon syöttämisen vakautta ja ennustettavuutta. Monista maista löytyy esimerkkejä tuulipuistojen yhteydessä hyödynnettävistä akkujärjestelmistä, mutta laajoissa aurinkopuistoissa tuotetun energian varastoinnista löytyy toistaiseksi vain lähinnä testi- ja tutkimuskäyttöön asennettuja esimerkkejä. Myös termistä varastointia hyödynnetään vasta vähän; Yhdysvalloissa ensimmäinen termistä varastointia sulasuolan muodossa hyödyntävä laitos on keskittävän aurinkovoiman 280 MW tuotantolaitos (Solana) Arizonassa. Sen varastointikapasiteetti vastaa voimalaitoksen noin 6 h:n tuotantoa. Teollisen kokoluokan aurinkoenergiajärjestelmille tulevaisuudessa mahdollinen varastointimuoto on paineilmaan perustuva CAES (Compressed Air Energy Storage), joka on vielä kehitysvaiheessa. Toinen esimerkki tulevaisuuden varastointimenetelmästä on suomalaisen startupyrityksen kehittämä Teraloop-tekniikka, joka perustuu vauhtipyörän ja maglev-junasta tutun tekniikan yhdistelmään. Sähkö varastoituisi rinkulan mallisen putken sisällä magneettien varassa liikkuvien vaunujen liike-energiaksi, joka olisi muunnettavissa takaisin sähköksi. Täysikokoinen Teraloop-energiavarasto toimisi 500 MW teholla, ja sen varastointikapasiteetti olisi 16 GWh. Tällä hetkellä kehitystyö on prototyypin rakennusvaiheessa Passiivinen aurinkoenergian hyödyntäminen Passiivinen hyödyntäminen liittyy esimerkiksi rakennusten suunnitteluun ja rakentamiseen siten, että auringonvalo- ja lämpö tulee hyödynnetyksi mahdollisimman tehokkaasti järkevän suuntauksen ja esimerkiksi isojen ikkunapintojen avulla. Näin auringon säteily lämmittää talon rakenteita ilman erillisiä keräinjärjestelmiä. Rakennuskannan pinta-alaltaan suurempien sivujen suuntaaminen etelään edesauttaa passiivisen aurinkoenergian hyödyntämistä. Auringonsäteilyn lämmittävää vaikutusta

38 tehostaa rakennusten sijoittaminen tuulensuojaan, mikä pienentää rakennuksien lämpöhukkaa. Passiiviseen aurinkoenergianhyödyntämiseen liittyy vahvasti sellaisten varjostavien rakenteiden käyttö, joissa lämmittävää auringonsäteilyä päästetään varastoitumaan rakenteisiin tehokkaasti talvikuukausien aikana, mutta kesäkuukausina varjostavat rakenteet estävät ylimääräisen lämmönsaannin ikkunoiden kautta. Tyypillinen rakenne on ikkunoiden yläpuolelle asennettavat pienikulmaiset lipat, jotka estävät auringonsäteilyn pääsyn ikkunoiden läpi kesäkuukausina, mutta talvikuukausina auringon matalampi paistekulma hyödyntää tehokkaasti auringon säteilyn lämmittävän tehon. Tämäntyyppisiin lipparakenteisiin on myös mahdollista liittää aurinkopaneelijärjestelmiä, kuten on tehty esimerkiksi Kuopion nollaenergiatalon julkisivuissa. 18 Kuva 2-11 Kuopion nollaenergiatalon julkisivu. Aurinkopaneelililipat mahdollistamat auringon säteilyn lämmittävän vaikutuksen talvikuukausina, mutta estävät ikkunoiden läpi pääsevää lämmittävää säteilyä erityisesti kesäkuukausien aikana. (Kuvan lähde: Vaihtoehtoisia aurinkoenergian asennustapoja Katto- ja julkisivuasennuksien lisäksi aurinkoenergiajärjestelmiä voidaan asentaa myös maahan tai kelluville perustuksille, tai integroida keräimiä rakennuksen rakenteisiin. Myös tiealueiden kattaminen aurinkopaneeleilla on teknisesti mahdollista. Maaperusteiset paneelit vaativat alleen paalut, tukipilarit tai jalustan, joiden mallin valinta riippuu alustan geoteknisistä ominaisuuksista ja maaperän laadusta. Maaperustaisia aurinkopaneelijärjestelmiä voitaisiin integroida mahdollisuuksien mukaan myös esimerkiksi meluvalleihin tai muihin muuten hyödyntämättömiin maaalueisiin. Myös suurjännitevoimalinjojen johtoaukeita on ehdotettu aurinkopaneeleiden potentiaaliseksi asennuspaikaksi, mutta kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj:n uusien ohjeistusten mukaan tätä ei sallita (Fingrid Oyj 2016). Maanvaraisten perustusten koko mitoitetaan yleensä tuulikuorman aiheuttaman kaatavan momentin perusteella. Tukirakenteena paalut voidaan upottaa maahan ja pilarit

39 istuttaa betonilaattaan. On myös mahdollista hyödyntää painotettua betoni- tai teräsperustusta (ballast foundation), joka ei vaadi maapohjan läpäisemistä. Pehmeiden maakerrosten alueella voidaan tarvita massanvaihtojen tekemistä parantamaan pohjamaan kantavuutta ja estämään painumia. Suuret aurinkopaneelikokonaisuudet, teollisen kokoluokan aurinkopuistot, ovat tyypillisesti maaperusteisia. Esimerkkejä vesialueille perustetuista aurinkoenergian tuotantoalueista löytyy mm. Japanista ja Englannista. Tyypillisesti hyödynnetään patoaltaan tai tekojärven selkeärajaista vesialuetta, mutta myös esimerkiksi tulvamaa on hyödynnettävissä kelluvalla perustusratkaisulla. Kelluvan perustuksen ympäristövaikutukset voivat jäädä maaperustuksia pienemmiksi, koska niiden yhteydessä ei vaadita kaivauksia. Lisäksi ne voivat esimerkiksi kastelualtaan yhteydessä suojata allasta liialta haihtumiselta ja patopengertä puolestaan eroosiolta estämällä aallokoitumista. Kelluvia aurinkosähkön tuotantolaitoksia on myös menestyksekkäästi rakennettu alueille, joilla talvisin muodostuu jäätä, mm. Etelä-Koreassa ja Yhdysvalloissa. 19 Kuva 2-12 Esimerkkejä kelluville perustuksille asennetuista aurinkopaneeleista. (Kuvat: Ciel&Terre) Tiealuetta voi hyödyntää aurinkosähkön tuottamiseen joko kattamalla tie aurinkopaneeleilla tai päällystämällä tienpinta aurinkopaneelipäällysteellä. Aurinkopaneelipäällyste on teknisesti toteutettavissa, ja sitä on kokeiltu mm. Alankomaissa. Tammikuussa 2016 uutisoitiin, että Ranskan hallitus on hyväksynyt suunnitelman päällystää noin 1000 km tiepintaa seuraavan viiden vuoden aikana (ScienceAlert, 2016). Niin kutsuttu Wattway -teknologia, jota Ranskankin hankkeessa aiotaan hyödyntää, mahdollistaa 7 mm paksun aurinkopaneelipäällysteen lisäämisen tienpintaan ilman muutoksia alkuperäisessä päällysteessä. Wattwayn mukaan paneelit kestävät erilaisia säätiloja ja mukautuvat ympäristön lämpötilaan samoin kuin varsinainen tie. Tienpäällyspaneelien hyötysuhteeksi on raportoitu 15 %. Suomessa raskaat aurauskalustot sekä nastarenkaat tuovat haasteita tienpäällyspaneeleiden käyttöönotolle.

40 20 Kuva 2-13 Tien päällystäminen aurinkopaneelilla. (Kuva: Wattway) Aurinkolämmön osalta viime aikoina on markkinoille tullut erillisten keräinyksiköiden rinnalle myös seinä- ja kattorakenteisiin integroituja keräimiä. Suomessakin integroituja keräimiä on käytössä jo joissain kohteissa. Rakennusteknisistä kompromisseista johtuen integroitujen järjestelmien hyötysuhde saattaa jäädä erillisiä järjestelmiä matalammaksi. Toisaalta integroidut järjestelmät ovat hyvinkin huomaamattomia eikä erillisten keräinten kiinnittämisestä aiheutuvia haasteita ole. 2.6 Taloudelliset lähtökohdat Olosuhteet Suomessa Aurinkoenergian tuotanto riippuu auringonsäteilyn määrästä sekä siitä, kuinka suuri osa säteilystä saadaan hyödynnettyä. Säteilyn osalta eniten vaikuttaa sijainti, pilvisyys sekä mahdollisuus sijoittaa aurinkopaneelit optimaaliseen kulmaan. Suomen olosuhteita leimaa voimakas vuodenaikaisvaihtelu (Kuva 2-14). Auringonpaistetuntien kuukausittainen määrä vaihtelee Etelä-Suomessa talvikuukausien alle 50 tunnista kesäkuukausien yli 250 tuntiin. Vuosittainen kokonaissäteilymäärä (Kuva 2-15) Etelä-Suomessa on vastaava kuin Saksassa, sillä kesän pitkät valoisat päivät kompensoivat talviajan vähäistä säteilymäärää. Suomen sisällä vuoden kokonaissäteilymäärissä on kohtalaisia eroja tarkasteltaessa eri paikkakuntia: Helsingin leveysasteella saavutetaan vuodesta riippuen noin 1100 kwh/m 2, Jyväskylän leveydellä noin 950 kwh/ m 2 ja Sodankylässä noin 850 kwh/m 2. Koska myös sähkönkulutuksella on voimakas vuodenaikaisvaihtelu, jonka huippu ajoittuu kylmimpiin talvikuukausiin, ei aurinkosähkön ja sen hyödyntämisen tarkastelussa voida nojata vain kohtuulliseen kokonaissäteilymäärään, vaan tuotantopotentiaalin ja kulutuksen kausijakaumia tulee tarkastella rinnakkain.

41 21 Kuva 2-14 Kuukausittainen sähkönkulutus ja auringonpaistetunnit. Sähkönkulutustilasto edustaa keskimääräistä kuukausittaista kokonaiskulutusta Suomessa ajanjaksolla 12/ /2015 (Energiateollisuus ry 2015). Auringonpaistetunnit ovat kuukausittaisia keskiarvoja Jokioisten sääaseman 30 v. havaintotilastoista (Pirinen ym. 2012). Kuva 2-15 Globaalisäteilyn määrä vuodessa (kwh/m 2, väriskaalan yläpuolinen asteikko) sekä optimaalisesti asennetuilla aurinkopaneeleilla saavutettava vuosituotanto tehoyksikköä kohden (kwh/kw p, väriskaalan alapuolinen asteikko). (Kartta: Šúri 2007; Huld 2012 / IET)

42 Aurinkopaneelien tehokkuus sähköntuottajana perustuu siihen, että järjestelmällä saadaan otettua vastaan mahdollisimman paljon säteilyä kallistuskulmaa ja suuntausta säätämällä. Aurinkoa kohti suunnatut paneelit pystyvät siis hyödyntämään suuremman säteilymäärän kuin mitä maahan saapuu vaakatasossa olevaa pinta-alayksikköä kohden. Markkinoilla on sekä kiinteästi suunnattuja, että kallistuskulmaltaan eri tavoin säädettäviä paneeliratkaisuja. Suomen olosuhteissa tulee kiinnittää erityistä huomiota kylmään ja lumiseen talveen. Lumesta aiheutuvat haitat voidaan minimoida aurinkopaneelien asennuskulman ja -tavan avulla, sekä säännöllisellä lumenpoistolla. Kanadassa tehdyn selvityksen mukaan lumi heikensi maahan asennetun aurinkoenergiajärjestelmän tuotantotehoa vuodessa noin 1 3 % (Andrews ym. 2013). Viileän ilman on puolestaan osoitettu pienentävän sähköistä resistenssiä järjestelmässä ja siten parantavan aurinkopaneelien hyötysuhdetta. Lumen heijastus voi lisäksi lisätä hyödynnettävän hajasäteilyn määrää. 22 Kuva 2-16 Aurinkopaneeleja lumisissa olosuhteissa. (Kuva: Keravan Energia) Nestekiertoisten aurinkokeräinten yhteydessä on lisäksi huomioitava pakkasen kestävän kiertonesteen valinta. Lisäksi tulee varautua lumenpoistotoimenpiteisiin, sillä keräinten päälle kertyvä lumi voi paitsi vähentää tuotantoa, myös kasvattaa lumikuormaa katolla sijaitessa esimerkiksi lumen kinostuessa paneeleiden alle tai väliin. Pöly ja hiekka eivät ole aurinkopaneelien tai -keräinten kannalta ongelma Suomen olosuhteissa. Siitepöly sen sijaan voi vaatia pesutoimenpiteitä osana paneelien kunnossapitoa Kannattavuus, nykytilanne ja tulevaisuuden näkymät Aurinkosähkön tuotantojärjestelmien markkinat ovat kasvaneet globaalisti samalla kun niiden tuotantokustannukset ovat laskeneet noin 75% alle kymmenessä vuodessa. Suomessa vuonna 2014 toteutuneiden aurinkosähköinvestointien hinnat olivat alimmillaan noin 1,2-1,5 /W p (Tahkokorpi 2015). Paitsi paneelien, myös inverttereiden ja esimerkiksi asennustöiden kustannukset ovat laskeneet. Esimerkiksi Saksassa

43 aurinkosähkön tuotantokustannus on laskenut tasolta 40 snt/kwh (2005) tasolle 9 snt/kwh (2014) (Fraunhofer ISE 2015). Pöyryn suuntaa-antava arvio aurinkosähkön tuotantokustannuksesta vuonna 2015 on noin 10.5 snt/kwh. Muihin energiantuotantomuotoihin verrattuna aurinkosähkön tuottaminen voi olla kilpailukykyistä (Kuva 2-17). 23 Kuva 2-17 Aurinkosähkön kustannukset (snt/kwh, leveroitu vuoden 2014 hintatasolle) energiayksikköä kohden verrattuna muihin energiantuotantojärjestelmiin (vasemmalta oikealle: maatuulivoima, merituulivoima, teollisen kokoluokan aurinkopaneelit 10% pääoman tuotto-odotuksella, 6,5 % tuotto-odotuksella ja 3 % tuotto-odotuksella, kaasu, hiili ja ydinvoima). (Kuva: SolarPower Europe) Aurinkosähkön tuotannon kannattavuus linkittyy vahvasti investointikustannukseen, eli paneelien, inverttereiden, asennuksen, verkkoliitynnän ja hankekehityksen kustannuksiin, sekä järjestelmällä saavutettavaan tuotantoon. Aurinkosähköinvestointien taloudellisuus on kuitenkin riippuvaista myös poliittisista toimenpiteistä, kuten tuista, energian verotuksesta, päästökaupasta sekä muiden energialähteiden hintakehityksestä. Päästökauppajärjestelmän kehityksestä riippuen on mahdollista, että energiantuotannon kasvihuonekaasupäästöt ovat tulevaisuudessa merkittäviä tuotantokustannuksia, mikä nostaa päästöttömien tuotantomuotojen, kuten aurinkoenergian, kilpailukykyä. Suomessa aurinkosähkö- ja aurinkolämpöhankkeille voi saada investointitukea työ- ja elinkeinoministeriöltä. TEM:n ohjeellinen tukiprosentti hyväksyttävistä kustannuksista on 25 % aurinkosähköhankkeille ja 20 % aurinkolämpöhankkeille, kun kyseessä on yritysten tai julkisten toimijoiden uusiutuvan energian investoinnit (TEM 2016). Sekä aurinkosähkö että aurinkolämpö kuuluvat tukijärjestelmässä ns. tavanomaisten teknologioiden kategoriaan. Lisäksi aurinkoenergia voi olla osa innovatiivista investointia, jonka kustannuksille TEM voi myöntää kokonaisuudessa maksimissaan 40 %:n tuen. Nimellisteholtaan alle 100 kva voimalaitokset ovat vapautettu kaikesta sähköverovelvollisuudesta. Omaa käyttöä varten tuotettu sähkö on verovapaata voimalan nimellistehon ollessa yli 100 kva ja vuosituotannon jäädessä alle kwh:iin (Suomen tulli 2016). Lisäksi yksittäiset taloudet voivat saada kotitalousvähennystä aurinkoenergiajärjestelmien työkustannuksista, mutta tämä ei koske taloyhtiöitä.

44 Aurinkosähkön tuotantolaitosten käytönaikaiset kustannukset ovat matalat, sillä aurinkopaneeleissa ei juuri ole huoltoa vaativia liikkuvia ja kuluvia osia. Aurinkolämpöjärjestelmien tuotantokustannus muodostuu pääosin investointikustannuksesta. Keskitetyissä järjestelmissä ja kiinteistöratkaisuissa investoinnin osuus on yli 85 %, ja loppuosa muodostuu muista kiinteistä sekä muuttuvista kustannuksista. Muihin kiinteisiin kuluihin sisältyvät esimerkiksi järjestelmän ylläpitoon liittyvät kulut sekä vakuutukset. Muuttuviin kustannuksiin lasketaan esimerkiksi aurinkopiirin pumppauskustannukset. Muuttuvien kustannusten merkitys tuotantokustannuksiin on hyvin pieni, noin 1 %. 24

45 25 3 SUUNNITTELUKOHTEEN KUVAUS 3.1 Aluerajaus ja tarkasteltavat osa-alueet Tämä työ pohjautuu soveltuvin osin Tengbom Eriksson Arkkitehdit Oy:n tekemään maankäytön yleissuunnitelmaehdotukseen (2015). Maankäytön yleissuunnitelmassa esitettyjä seitsemää aluetta on laajennettu tässä selvityksessä Kuopion yliopistollisen sairaalan ja Harjulan sairaalan alueilla. Selvityksessä käytetyt aluerajaukset sekä niihin suunnitellut rakennuskannat on esitetty kuvassa Kuva 3-1 sekä taulukossa Taulukko 3-1. Kuva 3-1 Selvityksessä käytetty aluerajaus ja uudet suunnitellut rakennuskannat (muokattu Savilahden maankäytön yleissuunnitelmamateriaalin pohjalta).

46 Taulukko 3-1 Savilahden aluejako ja suunnitellut tulevat kerrosalat alueittain 26 Alue Uusi kerrosala (k-m2) Nykyisten rakennusten kerrosala, ei-purettavat rakennukset (k-m2) 1: Savisaari (Asuminen 100 %) 2: Marikon ranta (Asuminen 90 %, työpaikat ja palvelut 5 %, koulutustilat 5 %) 3: Varikon alue : Microkadun alue : Yliopiston alue : Prisman ympäristö (Asuminen 100 %) (Työpaikat ja palvelut 50 %, koulutustilat 50 %) (Asuminen 15 %, työpaikat ja palvelut 40 %, koulutustilat 45 %) (Kaupalliset palvelut 100 %) (Toimisto- ja tutkimuslaitosrakennuksia) (Kampusrakennukset, yliopistorakennukset) (Myymälärakennukset, pysäköintirakennukset) 7: Savilahdentien ja Viestikadun alue (Asuminen 10 %, työpaikat ja palvelut 90 %) (Toimisto- ja teollisuusrakennukset, pysäköintirakennukset) 8: KYS - Niiralankatu : Harjulan alue (Sairaalarakennukset, pysäköintirakennukset) (Sairaalarakennukset, asuntolat) On huomattavaa, että erityisesti Varikon alueella sijaitsee huomattava määrä nykyisiä rakennuksia, jotka puretaan. Näitä rakennuksia ei oteta huomioon tämän selvityksin potentiaalilaskelmissa. 3.2 Savilahteen jo rakennetut aurinkoenergiajärjestelmät Savilahteen on vuoden 2016 aikana toteutettu jo kaksi isompaa aurinkosähköhanketta. Kuopion yliopistollisen sairaalarakennuksen yhteyteen asennettiin kesällä 2016 pysäköintitalon, auditorion ja suurkeittiön katoille yhteensä noin 700 aurinkosähköpaneelia, joiden yksikköteho oli 260 W. Koko järjestelmän piikkiteho on 182 kwp. Järjestelmän kokonaishankinta- ja asennuskustannus oli noin 1,5-1,6 /Wp, mitä voi pitää kustannustehokkaana hankintana. Tämän lisäksi KYS:n järjestelmä sai TEM:n energiatuen kattamaan osan hankintakustannuksista. KYS:n rakennuksen aurinkosähköjärjestelmän tuotto on vastannut ensimmäisten kuukausien aikana alun perin arvioitua kwh/kwp tuotantoa, ja jopa hieman ylittänyt sen.

47 27 Tämän lisäksi myös Savilahden kampusalueella sijaitsevan SYK Oy:n Melania-talon katolle on asennettu vuonna kwp:n aurinkosähköjärjestelmä (78 kappaletta etelä-länsi -suunnattuja paneeleita). Kuva 3-2 Kuopion yliopistollisen sairaalan pysäköintitalon päälle asennettu aurinkosähköjärjestelmä. (Kuvan lähde: Kuopion yliopistollinen sairaala)

48 4 OLEMASSA OLEVAN RAKENNUSKANNAN AURINKOENERGIAPOTENTIAALIANALYYSI JA POTENTIAALIKARTTA Osana työtä selvitettiin Savilahden olemassa olevan rakennuskannan kattopinta-alojen aurinkoenergiapotentiaali erillisen paikkatietoaineistopohjaisen analyysin kautta. Mallinnuksen lähtötietona käytettiin Maanmittauslaitoksen laserkeilausaineistosta luotua maastomallia Kuopion Savilahden alueelta vuodelta Analyysin menetelmä perustui pinnanmuotojen ja suuntien, paikallisten aurinkosäteilyolosuhteiden ja varjostavien elementtien mallintamiseen ja niiden perusteella laskettuun kattopintojen sekä maaston aurinkosäteilyn vastaanoton laskemiseen. Analyysi huomioi diffuusin, suoran ja siroavan säteilyn, ilmankosteuden, pilvisyyden sekä kaikkien olemassa olevien kattopintojen kaltevuudet, muodot ja suuntaukset. Mallinnus huomioi lisäksi kaikki olemassa olevien rakenteiden ja kasvillisuuden aiheuttamat varjostukset. Analyysin lopputuloksena syntyi georeferoitu TIFF-muotoinen karttamateriaali sekä koko alueesta maastonmuotoineen että pelkistä kattopinta-aloista. Rakennusten osalta analyysi kattoi kaikki alueen olemassa olevat rakennukset, jotka olivat keilaushetkellä vuonna 2011 rakennettuna. Esimerkiksi suuri osa Viestikadun ja osa Kuopion yliopistollisen sairaalan rakennuksista ei ollut vielä rakennettuna keilaushetkellä, joten ne eivät näy tämän työn lopputuloksena syntyneessä karttamateriaalissa. Kuvissa Kuva 4-1 ja Kuva 4-2 on esitetty aurinkopotentiaalikartta sekä koko Savilahdesta että pelkästään nykyisestä rakennuskannasta (vuoden 2011 tilanne). Yksityiskohtaisemmat arviot eri Savilahden alueiden aurinkoenergiapotentiaaleista on esitetty myöhemmissä luvuissa. 28

49 29 Kuva 4-1 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Kuopion Savilahden vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille.

50 30 Kuva 4-2 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Kuopion Savilahden alueelle vuoden 2011 tilanteen mukaisesti. Taustakartan copyright Maanmittauslaitos 4/2016. Analyysin lopputuloksena syntyi lisäksi rakennuskohtainen datataulukko, jossa olemassa olevan rakennuskannan kattopinta-alat olivat jaettu säteilytehon perusteella heikon säteilyn kattoneliömetreihin (säteilyteho <850 kwh/m 2 /vuosi), kohtalaisen säteilyn kattoneliömetreihin (säteilyteho kwh/m 2 /vuosi) ja hyvän säteilyn kattoneliömetreihin (säteilyteho >950 kwh/m 2 ). Näitä jaotteluita käytettiin hyväksi myöhemmin tässä työssä esitettyjen olemassa olevan rakennuskannan aurinkoenergiapotentiaalin määrittämiseen. Analyysin mukaan varjostamattomalle vaakapinnalle Kuopion Savilahden alueella kokonaissäteilyteho on noin 882 kwh/m 2 /vuosi, jos mukaan lasketaan sekä suora että diffusoitunut säteily. Alla olevaan taulukkoon on koottu tätä säteilytehoa vastaavia ohjeellisia aurinkoenergiantuotantomääriä eri kallistuskulmilla etelään päin suunnattuna.

51 Taulukko 4-1 Aurinkopaneelien ja keräimien ohjeellisia tuotto-odotuksia eteläänpäin suunnattuna eri kallistuskulmilla Savilahden alueella. 31 Kallistuskulma: 0 astetta 20 astetta 46 astetta Auringon säteilyteho: 882 kwh/m 2 /vuosi 1023 kwh/m 2 /vuosi 1077 kwh/m 2 /vuosi Säteilyä vastaava aurinkosähköntuotanto: 110 kwh/m 2 /vuosi (735 kwh/kwp /vuosi) 128 kwh/m 2 /vuosi (855 kwh/kwp /vuosi) 135 kwh/m 2 /vuosi (900 kwh/kwp /vuosi) Säteilyä vastaava aurinkolämmöntuotanto: 320 kwh/m2/vuosi 400 kwh/m 2 /vuosi 440 kwh/m 2 /vuosi

52 5 RAKENNUSALUEIDEN AURINKOENERGIAPOTENTIAALI Olemassa olevan rakennuskannan potentiaalin arvioinnin lähtöoletukset Olemassa olevien rakennuskantojen aurinkoenergiapotentiaalin arviointi perustui edellä esitettyyn Savilahden aurinkopotentiaalianalyysiin. Analyysissä olemassa oleva rakennuskanta jaettiin kiinteistökohtaisesti heikon säteilyn kattoneliömetreihin (säteilyteho <850 kwh/m 2 /vuosi), kohtalaisen säteilyn kattoneliömetreihin (säteilyteho kwh/m 2 /vuosi) ja hyvän säteilyn kattoneliömetreihin (säteilyteho >950 kwh/m2). Vain kohtalaisen ja hyvän säteilyn kattoneliömetrit laskettiin mukaan olemassa olevan rakennuskannan potentiaaliarvioon. Kohtalaisen auringonsäteilyn kattoneliömetreille oletettiin keskiarvoksi 900 kwh/m 2 /vuosi auringon säteilyteho, mikä vastaa noin 109 kwh/m 2 /vuosi aurinkosähköntuotantoa suhteessa asennettuun paneelipinta-alaan tai 334 kwh/m 2 /vuosi suhteessa asennettuun keräinpinta-alaan. Hyvän säteilyn kattoneliömetreille arvioitiin auringon säteilytehonkeskiarvoksi 960 kwh/m 2 /vuosi, mikä vastaa 116 kwh/m 2 /vuosi aurinkosähköntuotantoa suhteessa asennettuun paneelipinta-alaan tai 367 kwh/m 2 /vuosi suhteessa asennettuun keräinpinta-alaan. Koska edellä esitetty aurinkopotentiaalianalyysi perustui vuoden 2011 rakennuskannan tilanteeseen, ei kaikkia Savilahden rakennuksia ollut vielä keilaushetkellä olemassa tai ne olivat rakenteilla. Näiden rakennusten osalta potentiaali arvioitiin uuden rakennuskannan menetelmiin. Olemassa olevan rakennuskannan kokonaispotentiaaliarvioon ei laskettu mukaan niitä rakennuksia jotka on suunniteltu purettaviksi. Arvioinnin yksinkertaistamiseksi paneelit oletettiin asennettavan rakennuksen kattojen suuntaisesti ja samaan kallistuskulmaan katon harjan kanssa. Tapauskohtaisesti todellinen vuosituotanto voi olla näitä keskiarvoja suurempi, mikäli paneelit tai keräimet asennetaan optimoidumpaan kallistuskulmaan (kappale 2.1.3) tai mikäli tuotantoon käytetään hyötysuhteeltaan parempaa aurinkopaneelia tai -keräintä. 5.2 Uuden rakennuskannan potentiaalin arvioinnin lähtöoletukset Uusien rakennuskantojen potentiaali arvioitiin maankäytön yleissuunnitelmavaihtoehdossa (Tengbom Eriksson Arkkitehdit Oy 2015) esitettyihin rakennuskantasuunnitelmiin perustuen. Savilahden aurinkopotentiaalianalyysin perusteella potentiaalinen aurinkoenergiantuotantotuotanto on 20 asteen kaltevuuskulmalla etelän päin suunnattuna noin 128 kwh/m 2 /vuosi/paneeliala aurinkosähköntuotantoa ja 400 kwh/m 2 /vuosi/keräinala aurinkolämmöntuotantoa. Tässä työssä käytettyjen tyyppitalojen laskelmien oletuksilla harjakattoisille asuinrakennuksille voitaisiin asentaa aurinkopaneeleita tai aurinkokeräimiä noin 25 % ja tasakattoiselle rakennuskannalle noin 40 % niiden kattopinta-alasta. Näillä oletuksilla harjakattoiselle rakennuskannalle potentiaalinen aurinkoenergiantuotanto on noin 32 kwh/vuosi (0,25 x 128 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 100 kwh/vuosi (0,25 x 400 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa suhteessa harjakattoisen rakennuskannan kattopinta-alaan. Tasakattoiselle rakennuskannalle vastaavasti potentiaalinen aurinkoenergiantuotanto on noin 51 kwh/vuosi (0,4 x 128 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 160 kwh/vuosi (0,4 x 400 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa suhteessa tasakattoisen rakennuskannan kattopinta-alaan.

53 Lisäksi työssä arvioitiin aurinkoenergiapotentiaalia myös 46 asteen optimikulmaan asennetuilla pulpettikattoisilla kattopinnoilla (koko katto kallistettu kohti etelää). Pulpettikattoisille katoille arvioitiin että paneeleja tai keräimiä voitaisiin asentaa jopa 50 % niiden kattopinta-alasta. Pulpettikattoiselle rakennuskannalle potentiaalinen aurinkoenergiantuotanto on noin 67,5 kwh/vuosi (0,5 x 135 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 220 kwh/vuosi (0,5 x 440 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa suhteessa tasakattoisen rakennuskannan kattopinta-alaa. Näitä keskimääräisiä tuotantolukuja suhteessa tietyn kattotyypin osuuteen rakennuskannasta käytettiin hyväksi eri alueiden uusien rakennuskantojen aurinkoenergiapotentiaalien määrittämisessä. Koko rakennuskannan potentiaalin laskentaa varten oletettiin että kaikkien uusien kiinteistöjen katot olisi suunnattu etelänsuuntaisesti Osa-alue 1: Savisaari Uusi kerrosala k-m 2, nykyisten ei-purettavien rakennusten kerrosala 0 k-m Olemassa oleva rakennuskanta Savisaaren alueelle ei ole tällä hetkellä olemassa olevaa rakennuskantaa, jota voitaisiin hyödyntää aurinkoenergian tuotantoon. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali on 0 MWh/vuosi Uusi rakennuskanta Kuva 5-1 Savisaaren aluerajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle Savisaaren alueelle on suunnitteilla noin k-m 2 asuinrakennuksia, mikä vastaa noin m 2 kattopinta-alaa. Harjakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi täten noin 704 MWh ( m 2 x 32 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 2200 MWh ( m 2 x 100 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Tasakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi vastaavasti noin 1122 MWh (22 000

54 m 2 x 51 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 3520 MWh ( m 2 x 160 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. 46 asteen optimikulmaan kallistetuilla pulpettikattorakenteella uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi jopa noin 1485 MWh ( m 2 x 65,5 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 4840 MWh ( m 2 x 160 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Savisaaren rakennusalueella voisi potentiaalisesti tuottaa jopa MWh/vuosi aurinkosähköä tai MWh/vuosi aurinkolämpöä uuden rakennuskannan kattojen muodoista riippuen. On suositeltavaa, että energiayhtiö ja taloyhtiöt voisivat pyrkiä joko teknisellä suunnittelulla tai mittaroinnin kautta siihen, että taloyhtiöiden asuntokohtaiset sähkönkulutukset laskettaisiin mukaan kunkin kiinteistön sähkönkulutukseen, jotta aurinkosähköpotentiaalilla voitaisiin kompensoida myös taloyhtiöiden asukkaiden sähkönkulutusta pelkkien kiinteistösähkönkulutuksien sijaan. Kappaleessa esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä ei pidetä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. Alue on vasta suunnitteilla, eikä siellä ole olemassa olevaa kaukolämpöverkkoa. Mikäli alue tullaan liittämään kaukolämpöverkkoon, tulisi mahdollisimman tehokas aurinkolämpötuotannon liittäminen ottaa huomioon kaukolämpöverkon suunnittelussa ja mitoituksessa. Mahdollisesti alueelle olisi hyvä selvittää alueellisen lämpövaraston mahdollisuuksia, jolloin aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuuksia saataisiin merkittävästi lisättyä (esimerkiksi kappaleessa kaukolämpöakku). 5.4 Osa-alue 2: Marikon ranta Uusi kerrosala k-m 2, nykyisten ei-purettavien rakennusten kerrosala 0 k-m Olemassa oleva rakennuskanta Marikon rannan alueella ei ole tällä hetkellä olemassa olevaa rakennuskantaa, jota voitaisiin hyödyntää aurinkoenergian tuotantoon. Yliopistollisen puutarhan rakennukset ollaan todennäköisesti purkamassa, jonka lisäksi alueen itäpuoliskon rakennuksien katot eivät sovellu varjostuksien vuoksi aurinkoenergian tuotantoon. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali on 0 MWh/vuosi.

55 35 Kuva 5-2 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Marikon rannan alueelle vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille Uusi rakennuskanta Kuva 5-3 Marikon rannan aluerajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle Marikon rannan alueelle on suunnitteilla noin k-m 2 rakennuskantaa, joista 90 % on suunniteltu asuinrakennuksiksi, 5 % työpaikoiksi ja palveluiksi sekä 5 % koulutustiloiksi. Alueen kokonaiskattoalaksi on arvioitu noin m 2, joista asuinrakennuskannan osuudeksi maankäytön yleissuunnitelman pohjalta tässä työssä on arvioitu m 2 ja tasakattoista toimistorakennustyyppiä vastaavaksi rakennuskannaksi jäljelle jäävät 2500 kattoneliömetriä.

56 Tasakattoisten toimistorakennusten (työpaikat, palvelut, koulutustilat) aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 128 MWh (2500 m 2 x 51 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 400 MWh (2500 m 2 x 160 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Harjakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi täten noin 720 MWh ( m 2 x 32 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai MWh ( m 2 x 100 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Tasakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi vastaavasti noin 1148 MWh ( m 2 x 51 kwh/m2/vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 3600 MWh ( m 2 x 160 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Vastaavasti pulpettikattorakenteella uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi jopa noin MWh ( m 2 x 67,5 kwh/m2/vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai MWh ( m 2 x 220 kwh/m2/vuosi) aurinkolämmöntuotantoa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Marikon rannan alueella voisi potentiaalisesti tuottaa jopa MWh/vuosi aurinkosähköä tai MWh/vuosi aurinkolämpöä uuden rakennuskannan kattojen muodoista riippuen. On suositeltavaa, että energiayhtiö ja taloyhtiöt voisivat pyrkiä joko teknisellä suunnittelulla tai mittaroinnin kautta siihen, että taloyhtiöiden asuntokohtaiset sähkönkulutukset laskettaisiin mukaan kunkin kiinteistön sähkönkulutukseen, jotta aurinkosähköpotentiaalilla voitaisiin kompensoida myös taloyhtiöiden asukkaiden sähkönkulutusta pelkkien kiinteistösähkönkulutuksien sijaan. Kappaleessa esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä ei pidetä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana. Mahdollisimman tehokas aurinkolämpötuotannon liittäminen ottaa huomioon mahdollisen kaukolämpöverkon laajennuksen suunnittelussa ja mitoituksessa. Mahdollisesti alueelle olisi hyvä selvittää alueellisen lämpövaraston mahdollisuuksia, jolloin aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuuksia saataisiin merkittävästi lisättyä (esimerkiksi kappaleessa kaukolämpöakku). 5.5 Osa-alue 3: Varikon alue Uusi kerrosala k-m 2, nykyisten ei-purettavien rakennusten kerrosala 0 k-m Olemassa oleva rakennuskanta Varikon alueen vuoden 2011 mukainen rakennuskanta koostui puolustusvoimien omistuksessa olleista rakennuksista, jotka ollaan suurimmaksi osaksi purkamassa. Loput jälelle jäävistä rakennuksista ovat kylmiä talousrakennuksia, eikä niitä otettu tässä tarkastelussa huomioon aurinkoenergiapotentiaalin näkökulmasta. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali on myös Varikon alueella 0 MWh/vuosi.

57 37 Kuva 5-4 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Varikon alueelle vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille.

58 5.5.2 Uusi rakennuskanta 38 Kuva 5-5 Varikon alueen aluerajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle Varikon alueelle on suunnitteilla noin k-m 2 rakennuskantaa, joista 100 % on suunniteltu asuinrakennuksiksi. Alueen kokonaiskattoalaksi on arvioitu noin m 2. Harjakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi täten noin 1280 MWh aurinkosähköntuotantoa tai MWh aurinkolämmöntuotantoa. Tasakattoisina uuden asuinrakennuskannan aurinkoenergiapotentiaali olisi vastaavasti noin 2040 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 6400 MWh aurinkolämmöntuotantoa, ja pulpettikattorakenteella noin 2700 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 8800 MWh aurinkolämmöntuotantoa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Varikon alueella voisi potentiaalisesti tuottaa jopa MWh/vuosi aurinkosähköä tai MWh/vuosi aurinkolämpöä uuden rakennuskannan kattojen muodoista riippuen. On suositeltavaa, että energiayhtiö ja taloyhtiöt voisivat pyrkiä joko teknisellä suunnittelulla tai mittaroinnin kautta siihen, että taloyhtiöiden asuntokohtaiset sähkönkulutukset laskettaisiin mukaan kunkin kiinteistön sähkönkulutukseen, jotta aurinkosähköpotentiaalilla voitaisiin kompensoida myös taloyhtiöiden asukkaiden sähkönkulutusta pelkkien kiinteistösähkönkulutuksien sijaan. Kappaleessa esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä ei pidetä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana. Mahdollisimman tehokas aurinkolämpötuotannon liittäminen ottaa huomioon mahdollisen kaukolämpöverkon laajennuksen suunnittelussa ja mitoituksessa. Mahdollisesti alueelle olisi hyvä selvittää

59 alueellisen lämpövaraston mahdollisuuksia, jolloin aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuuksia saataisiin merkittävästi lisättyä (esimerkiksi kappaleessa kaukolämpöakku) Osa-alue 4: Microkadun alue Uusi kerrosala k-m 2, nykyisten ei-purettavien rakennusten kerrosala k- m Olemassa oleva rakennuskanta Microkadun alueen nykyinen rakennuskanta ( k-m 2 ) koostuu lähinnä toimistoja tutkimuslaitosrakennuksia. Alueen pohjoisosassa sijaitsee muutamia pienempiä virastotaloja, jotka on määrätty suojeltaviksi rakennuksiksi eivätkä ne täten välttämättä sovellu aurinkoenergian tuotantoon. Tämän lisäksi alueen länsiosan rakennukset kuuluvat Puolustusvoimien rakennuksiin joita ollaan purkamassa, minkä takia niitä ei laskettu mukaan aurinkoenergiapotentiaaliin. Microkadun alueen aurinkoenergiapotentiaalin laskentaan soveltuvien toimisto- ja tutkimuslaitosrakennusten kattopinnoilla on analyysin mukaan m 2 kohtalaisen säteilytason kattopinta-alaa ja 3206 m 2 hyvän säteilytason kattopinta-alaa. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali Microkadun alueella on noin 1180 MWh/vuosi aurinkosähköä tai 3668 MWh/vuosi aurinkolämpöä.

60 40 Kuva 5-6 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Microkadun alueelle vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille Uusi rakennuskanta Kuva 5-7 Microkadun alueen aluerajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle

61 Microkadun alueelle on suunnitteilla noin k-m 2 rakennuskantaa, joista 50 % on suunniteltu työpaikkojen ja 50 % koulutustilojen käyttöön. Alueen kokonaiskattoalaksi on arvioitu noin m 2. Tässä selvityksessä on oletettu että nämä uudet rakennukset vastaisivat tyypillistä tasakattoista toimistotalorakennetta. Tasakattoisten toimistorakennusten (työpaikat, palvelut, koulutustilat) aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 1224 MWh tai 3840 MWh aurinkolämmöntuotantoa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Microkadun alueella voisi potentiaalisesti tuottaa 2410 MWh/vuosi aurinkosähköä tai 7520 MWh/vuosi aurinkolämpöä. Kappaleessa esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. ei pidetä Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana. Mahdollisimman tehokas aurinkolämpötuotannon liittäminen ottaa huomioon mahdollisen kaukolämpöverkon laajennuksen suunnittelussa ja mitoituksessa. Mahdollisesti alueelle olisi hyvä selvittää alueellisen lämpövaraston mahdollisuuksia, jolloin aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuuksia saataisiin merkittävästi lisättyä (esimerkiksi kappaleessa kaukolämpöakku). 5.7 Osa-alue 5: Yliopiston alue Uusi kerrosala k-m 2, nykyisten rakennusten kerrosala k-m Olemassa oleva rakennuskanta Yliopiston alueen nykyinen rakennuskanta ( k-m 2 ) koostuu lähinnä yliopisto- ja kampusrakennuksista. Näillä kattopinnoilla on analyysin mukaan m 2 kohtalaisen säteilytason kattopinta-alaa ja m 2 hyvän säteilytason kattopinta-alaa. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali yliopiston alueella on noin 1921 MWh/vuosi aurinkosähköntuotantoa tai 5976 MWh/vuosi aurinkolämmöntuotantoa.

62 42 Kuva 5-8 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) yliopiston alueen vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille Uusi rakennuskanta Kuva 5-9 Yliopiston alueen rajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle

63 Yliopiston alueelle on suunnitteilla noin k-m 2 rakennuskantaa, joista 15 % on suunniteltu asumisrakennuksiksi, työpaikoiksi ja palveluiksi 40 % ja koulutustiloiksi 45 %. Alueen kokonaiskattoalaksi on arvioitu noin m 2, joista asuinrakennuskannan osuudeksi maankäytön yleissuunnitelman pohjalta tässä työssä on arvioitu 5400 m 2 ja toimistorakennuksiksi jäljelle jäävät kattoneliömetriä. Tasakattoisten toimistorakennusten (työpaikat, palvelut, koulutustilat) aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 1 560,6 MWh ( m 2 x 51 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai MWh ( m 2 x 160 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Harjakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 173 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 540 MWh aurinkolämmöntuotantoa. Vastaavasti uuden asuinrakennuskannan aurinkoenergiapotentiaali olisi tasakattoisena noin 275 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 864 MWh aurinkolämmöntuotantoa. Pulpettikattoisena uuden asuinrakennuskannan aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 365 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 1188 MWh aurinkolämmöntuotantoa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Yliopiston alueella voisi potentiaalisesti tuottaa jopa MWh/vuosi aurinkosähköä tai MWh/vuosi aurinkolämpöä uuden rakennuskannan kattojen muodoista riippuen. Jo asennettu Melania-talon aurinkosähköjärjestelmä kattaa aurinkosähköpotentiaalista noin 19 MWh/vuosi. On suositeltavaa, että energiayhtiö ja taloyhtiöt voisivat pyrkiä joko teknisellä suunnittelulla tai mittaroinnin kautta siihen, että taloyhtiöiden asuntokohtaiset sähkönkulutukset laskettaisiin mukaan kunkin kiinteistön sähkönkulutukseen, jotta aurinkosähköpotentiaalilla voitaisiin kompensoida myös taloyhtiöiden asukkaiden sähkönkulutusta pelkkien kiinteistösähkönkulutuksien sijaan. Kappaleessa esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä ei pidetä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana. Mahdollisimman tehokas aurinkolämpötuotannon liittäminen ottaa huomioon mahdollisen kaukolämpöverkon laajennuksen suunnittelussa ja mitoituksessa. Mahdollisesti alueelle olisi hyvä selvittää alueellisen lämpövaraston mahdollisuuksia, jolloin aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuuksia saataisiin merkittävästi lisättyä (esimerkiksi kappaleessa kaukolämpöakku). 5.8 Osa-alue 6: Prisman ympäristö Uusi kerrosala k-m 2, nykyisten rakennusten kerrosala k-m Olemassa oleva rakennuskanta Prisman ympäristön nykyinen rakennuskanta ( k-m 2 ) koostuu lähinnä myymäläja pysäköintirakennuksista. Näillä kattopinnoilla on analyysin mukaan m 2 kohtalaisen säteilytason kattopinta-alaa ja m 2 hyvän säteilytason kattopinta-alaa. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali Prisman ympäristön alueella on noin 1842 MWh/vuosi aurinkosähköntuotantoa tai 5752 MWh/vuosi aurinkolämmöntuotantoa. On kuitenkin huomioitava, että suuri osa tästä potentiaalista

64 keskittyisi yksittäisten vähittäiskauppayksiköiden katoille, ja on todennäköistä ettei näiden rakennusten katto olisi mitoitettu kantamaan näin suurta aurinkoenergiajärjestelmää. 44 Kuva 5-10 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Prisman ympäristön vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille.

65 5.8.2 Uusi rakennuskanta 45 Kuva 5-11 Prisman ympäristön alueen rajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle Prisman ympäristön alueelle on suunnitteilla noin k-m 2 rakennuskantaa, joista 100 % on suunniteltu kaupallisten palveluiden käyttöön. Rakennuskanta on oletettu yksikerroksiseksi, ja täten myös kokonaiskattoalaksi on arvioitu noin m 2. Tämä kattopinta-ala on oletettu tässä työssä tasakattoiseksi. Tasakattoisina uuden rakennuskannan (kaupalliset palvelut) aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 561 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 1760 MWh aurinkolämmöntuotantoa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Prisman ympäristön alueella voisi potentiaalisesti tuottaa jopa 2400 MWh/vuosi aurinkosähköä tai 7510 MWh/vuosi aurinkolämpöä. On kuitenkin huomioitava että tämä potentiaali keskittyisi vain yksittäisten rakennusten katoille, ja kattorakenteiden kestävyys on selvitettävä tapauskohtaisesti. Kappaleessa esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. ei pidetä Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana. Mahdollisimman tehokas aurinkolämpötuotannon liittäminen ottaa huomioon mahdollisen kaukolämpöverkon laajennuksen suunnittelussa ja mitoituksessa. Mahdollisesti alueelle olisi hyvä selvittää alueellisen lämpövaraston mahdollisuuksia, jolloin aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuuksia saataisiin merkittävästi lisättyä (esimerkiksi kappaleessa kaukolämpöakku). 5.9 Osa-alue 7: Savilahdentien ja Viestikadun alue Uusi kerrosala k-m 2, nykyisten rakennusten kerrosala k-m 2

66 5.9.1 Olemassa oleva rakennuskanta E0001 Savilahdentien ja Viestikadun alueen nykyinen rakennuskanta ( k-m 2 ) koostuu lähinnä toimisto- ja teollisuusrakennuksista sekä pysäköintirakennuksista. Analyysin lähtödatan keilaushetkellä Viestikatu 3, 5 ja 7 olivat vasta rakenteilla tai niitä oltiin vasta suunnittelemassa. Tämän takia näiden kolmen tällä hetkellä olemassa olevan rakennuksen potentiaali mallinnettiin tyypillisenä uutena tasakattoisena toimistorakennuksena, jolloin näiden rakennusten kokonaiskattopinta-alan 8500 m 2 aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 434 MWh (8 500 m 2 x 51 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 1360 MWh (8 500 m 2 x 160 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Lopuilla, keilaushetkellä olemassa olleilla kattopinnoilla on analyysin mukaan m 2 kohtalaisen säteilytason kattopinta-alaa ja m 2 hyvän säteilytason kattopinta-alaa. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali Savilahdentien ja Viestikadun alueella (mukaan lukien erikseen mukaan arvioidut Viestikadun 3, 5 ja 7 kiinteistöt) on noin 985 MWh/vuosi aurinkosähköntuotantoa tai 3072 MWh/vuosi aurinkolämmöntuotantoa. 46 Kuva 5-12 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Savilahdentien ja Viestikadun alueen vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille. On huomioitavaa, että Viestikatu 3 oli keilaushetkellä vasta rakenteilla, eikä sille tässä kartassa esitetty potentiaalikartoitus ole vertailukelpoinen.

67 5.9.2 Uusi rakennuskanta 47 Kuva 5-13 Savilahdentien ja Viestikadun alueen rajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle Savilahdentien ja Viestikadun alueelle on suunnitteilla noin k-m 2 rakennuskantaa, joista 90 % on suunniteltu työpaikkojen tai palveluiden käyttöön ja 10 % asumisrakennuksiksi. Alueen kokonaiskattoalaksi on arvioitu noin m 2, joista asuinrakennuskannan osuudeksi maankäytön yleissuunnitelman pohjalta tässä työssä on arvioitu 2500 m 2 ja toimistorakennuksiksi jäljelle jäävät kattoneliömetriä. Tasakattoisten toimistorakennusten (työpaikat, palvelut) aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 1148 MWh ( m 2 x 51 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 3600 MWh ( m 2 x 160 kwh/m2/vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Harjakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 80 MWh (2500 m 2 x 32 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 250 MWh (2500 m 2 x 100 kwh/m2/vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Tasakattoisina uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi vastaavasti noin 128 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 400 MWh aurinkolämmöntuotantoa. Vastaavasti pulpettikattoisena uuden asuinrakennuskannan (rivitalot/kaupunkipientalot/ asuinrakennukset) aurinkoenergiapotentiaali olisi vastaavasti noin 169 MWh aurinkosähköntuotantoa tai 550 MWh aurinkolämmöntuotantoa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Savilahdentien ja Viestikadun alueella voisi potentiaalisesti tuottaa jopa MWh/vuosi aurinkosähköä tai MWh/vuosi aurinkolämpöä uuden rakennuskannan kattojen muodoista riippuen. On suositeltavaa, että energiayhtiö ja taloyhtiöt voisivat pyrkiä joko teknisellä suunnittelulla tai mittaroinnin kautta siihen, että taloyhtiöiden asuntokohtaiset sähkönkulutukset laskettaisiin mukaan kunkin kiinteistön sähkönkulutukseen, jotta aurinkosähköpotentiaalilla voitaisiin kompensoida myös taloyhtiöiden asukkaiden sähkönkulutusta pelkkien kiinteistösähkönkulutuksien sijaan. Kappaleessa 2.3.2

68 esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä ei pidetä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana. Mahdollisimman tehokas aurinkolämpötuotannon liittäminen ottaa huomioon mahdollisen kaukolämpöverkon laajennuksen suunnittelussa ja mitoituksessa. Mahdollisesti alueelle olisi hyvä selvittää alueellisen lämpövaraston mahdollisuuksia, jolloin aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuuksia saataisiin merkittävästi lisättyä (esimerkiksi kappaleessa kaukolämpöakku) Osa-alue 8: KYS Niiralankatu Uusi kerrosala 0 k-m 2, nykyisten rakennusten kerrosala k-m Olemassa oleva rakennuskanta Kuopion yliopistollisen sairaalan nykyinen rakennuskanta ( k-m 2 ) koostuu sairaala- ja pysäköintirakennuksista. Analyysin lähtödatan keilaushetkellä osaa sairaalan laajennuksista ei ollut vielä rakennettu. Kuopion yliopistollisen sairaalan vuoden 2011 rakennettujen laajennuksien kattopinta-alojen aurinkoenergiapotentiaali mallinnettiin tyypillisenä uutena tasakattoisena rakennuskantana, jolloin näiden rakennusten kokonaiskattopinta-alan 7800 m 2 aurinkoenergiapotentiaali olisi noin 398 MWh (7800 m 2 x 51 kwh/m 2 /vuosi) aurinkosähköntuotantoa tai 1248 MWh (7800 m 2 x 160 kwh/m 2 /vuosi) aurinkolämmöntuotantoa. Lopuilla, keilaushetkellä olemassa olleilla kattopinnoilla on analyysin mukaan 9780 m 2 kohtalaisen säteilytason kattopinta-alaa ja 6310 m 2 hyvän säteilytason kattopinta-alaa. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali KYS Niiralankadun alueella (mukaan lukien erikseen mukaan arvioidut laajennuksien kattopinta-alat) on noin 2189 MWh/vuosi aurinkosähköntuotantoa tai 6829 MWh/vuosi aurinkolämmöntuotantoa.

69 49 Kuva 5-14 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) KYS Niiralankadun alueen vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille Uusi rakennuskanta Kuva 5-15 KYS Niiralankadun alueen rajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle

70 Alueelle KYS - Niiralankatu ei ole tällä hetkellä suunnitteilla uutta maankäytön yleissuunnitelmaehdotuksessa huomioitua rakennuskantaa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin KYS - Niiralankadun alueella voisi potentiaalisesti tuottaa jopa 2190 MWh/vuosi aurinkosähköä tai 6830 MWh aurinkolämpöä. KYS:n tämänhetkinen aurinkosähköjärjestelmä kattaa aurinkosähköpotentiaalista noin 160 MWh/vuosi. Kuopion yliopistollinen sairaala on yhtenäistä aluetta, eikä alueellisia energiantuotantotai varastointijärjestelmiä nähdä järkevänä vaihtoehtona. On todennäköisempää, että KYS rakentaisi mahdolliset aurinkoenergiajärjestelmänsä laajennukset kompensoimaan omaa kulutustaan. Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana Osa-alue 9: Harjulan alue Uusi kerrosala 0 k-m 2, nykyisten rakennusten kerrosala k-m Olemassa oleva rakennuskanta Harjulan alueen nykyinen rakennuskanta ( k-m 2 ) koostuu sairaala- ja asuntolarakennuksista Olemassa olevilla kattopinnoilla on analyysin mukaan 1860 m 2 kohtalaisen säteilytason kattopinta-alaa ja 1120 m 2 hyvän säteilytason kattopinta-alaa. Täten olemassa olevan rakennuskannan potentiaali Harjulan alueella (mukaan lukien erikseen mukaan arvioidut laajennuksien kattopinta-alat) on noin 332 MWh/vuosi aurinkosähköntuotantoa tai 1033 MWh/vuosi aurinkolämmöntuotantoa.

71 51 Kuva 5-16 Auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m 2 /vuosi) Harjulan alueen vuoden 2011 rakennuskannan kattopinta-aloille.

72 Uusi rakennuskanta 52 Kuva 5-17 Harjulan alueen rajaus ja auringon kokonaissäteilyenergia (kwh/m2/vuosi) alueelle Harjulan alueelle ei ole tällä hetkellä suunnitteilla uutta maankäytön yleissuunnitelmassa huomioitua rakennuskantaa Osa-alueen kokonaispotentiaali ja liityntä muihin energiaverkkoihin Harjulan alueella voisi potentiaalisesti tuottaa 330 MWh/vuosi aurinkosähköä tai 1130 MWh/vuosi aurinkolämpöä. On suositeltavaa, että energiayhtiö ja taloyhtiöt voisivat pyrkiä joko teknisellä suunnittelulla tai mittaroinnin kautta siihen, että taloyhtiöiden asuntokohtaiset sähkönkulutukset laskettaisiin mukaan kunkin kiinteistön sähkönkulutukseen, jotta aurinkosähköpotentiaalilla voitaisiin kompensoida myös taloyhtiöiden asukkaiden sähkönkulutusta pelkkien kiinteistösähkönkulutuksien sijaan. Kappaleessa esitettyjä alueellisia sähkönvarastointimenetelmiä ei pidetä kustannustehokkaana ratkaisuna tämänhetkisillä tekniikoilla. Alueella sijaitsee kaukolämpöverkko, johon voitaisiin potentiaalisesti liittää myös aurinkolämmöntuotantoa tuotantohuippujen aikana Yhteenveto rakennusalueiden aurinkoenergiapotentiaalista Alla olevaan taulukkoon (Taulukko 5-1) on koottu Savilahden aurinkosähkö ja aurinkolämpöpotentiaali alueittain. Koko Savilahden alueen aurinkoenergiapotentiaali on noin MWh/vuosi aurinkosähköä tai MWh/vuosi aurinkolämpöä. On huomattavaa, että suuri osa maksimipotentiaalin erosta eri vaihtoehdoissa syntyy uusien suurempien asuinrakennusalueiden (Savisaari, Marikon ranta, Varikon alue) kattopintojen tyypistä. Nämä kolme asuinaluetta muodostavat koko Savilahden maksimipotentiaalista kattojen kallistuskulmasta riippuen %, ja aurinkoenergian hyödyntämistä erityisesti näillä isommilla uusilla asuinalueilla suositellaan muun

73 muassa kattoharjojen suuntauksella mahdollisuuksien mukaan kohti etelää ja noin 45 asteen kallistuskulmaan asennettavien pulpettikattopintojen avulla. Taulukko 5-1 Savilahden rakennusalueiden aurinkoenergiapotentiaali (S=aurinkosähköpotentiaali, L=aurinkolämpöpotentiaali) 53 Alue Uusi rakennuskanta (MWh/vuosi), asuinrakennukset 20 harjakatto Uusi rakennuskanta (MWh/vuosi), asuinrakennukset tasakatto Uusi rakennuskanta (MWh/vuosi), asuinrakennukset 46 pulpettikatto Olemassa oleva rakennuskanta (MWh/vuosi) Koko potentiaali (MWh/vuosi) 1: Savisaari S: 704 S: 1122 S: S: L: 2200 L: 3520 L: 4840 L: : Marikon ranta S: 848 S: 1275 S: S: L: 2650 L: 4000 L: 5350 L: : Varikon alue S: 1280 S: 2040 S: S: L: 4000 L: 6400 L: 8800 L: : Microkadun alue S: 1224 L: 3840 S: 1224 L: 3840 S: 1224 L: 3840 S: 1184 L: 3678 S: 2408 L: : Yliopiston alue S: 1733 L: 5436 S: 1836 L: 5760 S: 1925 L: 6084 S: 1921 L: 5976 S: L: : Prisman ympäristö S: 561 L: 1760 S: 561 L: 1760 S: 561 L: 1760 S: 1842 L: 5752 S: 2403 L: : Savilahdentien ja Viestikadun alue S: 1228 L: 3850 S: 1275 L: 4000 S: 1316 L: 4150 S: 985 L: 3072 S: L: : KYS - Niiralankatu S: 2189 L: 6829 S: 2189 L: : Harjulan alue S: 332 L: 1033 S: 332 L: 1033 Koko Savilahti Sähkö: MWh/vuosi Sähkö: MWh/vuosi Sähkö: MWh/vuosi Sähkö: MWh/vuosi Sähkö: MWh/vuosi Lämpö: MWh/vuosi Lämpö: MWh/vuosi Lämpö: MWh/vuosi Lämpö: MWh/vuosi Lämpö: MWh/vuosi

74 6 TYYPPIKIINTEISTÖJEN AURINKOENERGIAPOTENTIAALI JA INVESTOINTI- JA TUOTTOLASKELMAT E0001 Savilahden alueen aurinkosähkö- ja aurinkolämpöjärjestelmien investointi- ja tuottolaskelmat tehtiin rivitalo/kaupunkipientalo, asuinkerrostalo ja toimistorakennus - tyyppikiinteistöille. Selvityksessä kuvattiin kullekin tyyppikiinteistölle sopivat aurinkoenergiajärjestelmät sekä arvioitiin niiden taloudellista kannattavuutta kunkin tyyppikiinteistön osalta seuraaville vaihtoehdoille: 1. Investointi- ja tuottolaskelmat jos tyyppikiinteistöön asennetaan vain aurinkosähköjärjestelmiä a. Suurin mahdollinen katolle asennettava aurinkosähköpotentiaali b. Kulutuksen mukaan optimoitu aurinkosähköjärjestelmäkoko 2. Investointi- ja tuottolaskelmat jos tyyppikiinteistöön asennetaan vain aurinkolämpöjärjestelmiä a. Suurin mahdollinen katolle asennettava aurinkolämpöpotentiaali b. Kulutuksen mukaan optimoitu aurinkolämpöjärjestelmäkoko Lähtöoletukset tyyppitalojen laskelmiin Auringonsäteilynä käytettiin aurinkopotentiaalianalyysiin yhteydessä tuotettua tuntikohtaista mallinnettua dataa vaakapinnalle. Tuntikohtainen auringon säteilytaso sisälsi sekä suoran että siroavan auringonsäteilyn. Tässä työssä tyyppitalojen aurinkopaneelien ja -keräimien kallistuskulmana käytettiin 20 astetta suhteessa vaakatasoon. Kuopion leveyspiirillä yksittäisen aurinkopaneelien tai -keräimien optimikallistuskulma olisi noin 46 astetta vaakatasosta, jolloin vuositasolla saavutettaisiin yksittäisellä paneelilla suurin mahdollinen energiantuotanto. Yleensä kattoasennuksina aurinkopaneelit ja -keräimet asennetaan kuitenkin lähelle katon harjan omaa kallistuskulmaa, johtuen muun muassa huomattavasti pienemmistä katon rakenteisiin kohdistuvista tuulikuormista ja kevyemmistä tarvittavista asennustelineistä. Lisäksi, asentamalla aurinkopaneelit pienempään kallistuskulmaan pienevät myös paneelien ja keräimien mahdollisille taaimmille aurinkopaneeleille tai keräimille kohdistavat varjostushäviöt (9). Kaikki paneelit ja keräimet arvioitiin tyyppitaloissa eteläsuuntaisiksi, myös harjakattoisissa rakennuksissa. Asennustyypiksi oletettiin kiinteä, eli suuntaavia järjestelmiä ei otettu huomioon. Aurinkopaneelien pinta-alaksi oletettiin 1,7 m 2, yksikkötehoksi 250 Wp ja hyötysuhteeksi 15,5 %. Tuottolaskelmissa tehtiin oletus, että kiinteistöt saisivat sellaisen sopimuksen että he voisivat myydä tuottamaansa sähköä takaisin muille kuluttajille Spotpörssisähköhintaan. Pörssisähkön keskiarvoksi oletettiin 4,4 c/kwh aloitustilanteessa niin, että se kasvaisi 1 % vuosivauhdilla. Myös ostosähkön hinta oletettiin kasvavan 1 % vuosivauhtia. Lisäksi laskelmissa oletettiin, että mittausjärjestelyllä saataisiin taloyhtiöittäin kompensoitua myös asukkaiden omaa sähkönkulutusta, eikä vain kiinteistösähkönkulutusta. Aurinkolämmöntuotannon osalta oletettiin, että kaukolämpöyhtiön kanssa päästäisiin yhteisymmärrykseen kaukolämmön myynnistä kaukolämpöverkkoon. Näissä

75 esimerkkilaskelmissa ostolämmön hinnaksi on oletettu 6,2 c/kwh Kuopion energian energiamaksun pohjalta. Tässä työssä on oletettu että kaukolämpöyhtiö ei ostaisi tuotettua lämpöenergiaa verkkoon täyteen energiahintaan, ja myyntilämmön hinnaksi on oletettu 50 % ostolämmön hinnasta (3,1 c/kwh). Lisäksi, maksimipotentiaalilaskelmissa oletettiin että kiinteistöjen aurinkolämpöjärjestelmässä ei olisi varaajia, vaan keräimien tuottamaa energiaa voitaisiin syöttää kaukolämpöverkkoon. Investoinnin sisäisenä korkokantana käytettiin laskelmissa 2 %. Rakennukset oletettiin vuonna 2019 voimaan astuvien energiamääräysten mukaisia, eli niin sanottuja lähes nollaenergiataloja. Tyyppitalojen sähkön ja lämmönkulutusta arvioitiin Rakennusteollisuus RT ry:n, Talotekniikkateollisuus ry:n ja ympäristöministeriön toteuttaman FInZEB -hankkeen (lähes nollaenergiarakennuksien määrittelyhanke, FInZEB 2015) lopputulosten ja taustamateriaalien perusteella. On huomattavaa, että näiden rakennusmääräysten mukaiset E-luvut on ehdotettu laskevan suhteessa vuoden 2012 rakennusmääräysten mukaisista 11 % asuinkerrostalolle ja jopa 47 % toimistorakennuksille, mikä selittää erityisesti toimistorakennus-tyyppitalolle oletetun muihin rakennustyyppeihin verrattuna pienen lämmönkulutuksen kwh/m 2 - luvun. Työssä käytetyt kulutuskäyrät perustuvat Pöyryn muissa projekteissa IDA ICA - ohjelmistolla mallintamiin tai vastaavissa kohteissa mitattuihin sähkön ja lämmön tuntikohtaisiin kulutusiin kullekin tyyppitalolle. Tuntikohtaista mallinnusdataa skaalattiin niin, että se vastasi vuositasolla tässä työssä käsiteltyjen tyyppitalojen vuoden 2019 voimaan astuvien energiamääräysten mukaista keskimääräistä vuosikulutusta kullekin tyyppitalolle. Taulukkoon Taulukko 6-1 on koottu tyyppitaloille oletetut rakennustekniset arvot aurinkopotentiaali- ja tuottolaskelmien arviointiin. 55

76 Taulukko 6-1 Aurinkopotentiaaliselvityksen tyyppitaloille oletetut suunnitteluarvot. 56 Rivitalo (tasakatto) Rivitalo (harjakatto) Asuinkerrostalo Toimistorakennus Tilavuus: 3300 m m m m 3 Kerroksia: Kokonaisala: 1000 m m m m 2 Nettoala/ huoneistoala: 800 m m m m 2 Katon pinta-ala: 450 m m m m 2 Katon tyyppi: Tasakatto Harjakatto Tasakatto Tasakatto Aurinkoenergiajärjestelmälle soveltuva maksimipinta-ala: Arvioitu sähkönkulutus vuodessa / nettoala: 180 m 2 112,5 m m m 2 40 kwh/m 2 40 kwh/m 2 42 kwh/m 2 43 kwh/m 2 Ostosähkön hinta: 12 c/kwh 12 c/kwh 12 c/kwh 9 c/kwh Myyntisähkön hinta: 4,4 c/kwh 4,4 c/kwh 4,4 c/kwh 4,4 c/kwh Arvioitu lämmönkulutus vuodessa / nettoala: Ostolämmön hinta (kaukolämmön energiamaksu): Myyntilämmön hinta (arvio 50 % ostolämmön hinnasta): 75 kwh/m 2 75 kwh/m 2 70 kwh/m 2 40 kwh/m 2 6,2 c/kwh 6,2 c/kwh 6,2 c/kwh 6,2 c/kwh 3,1 c/kwh 3,1 c/kwh 3,1 c/kwh 3,1 c/kwh 6.2 Rivitalo/kaupunkipientalo Rivitalo/kaupunkipientalo -tyyppitalon kokonaissähkönkulutukseksi arvioitiin noin kwh vuodessa ja kokonaislämmönkulutukseksi noin kwh vuodessa. Tässä työssä on oletettu että rivitaloon/kaupunkipientaloon voitaisiin asentaa aurinkosähkö tai -lämpöjärjestelmiä maksimissaan noin 40 % niiden kattorakenteista, jos kyseessä olisi tasakattoinen rakennus. Lisäksi rakennuksille laskettiin tapaukset, missä pyrittiin optimoimaan investoinnin tuotto. Työssä laskettiin myös investointikustannukset harjakattoiselle tyyppitalolle, jolloin arviolta noin 25 % kattopinta-alasta voitaisiin hyödyntää aurinkoenergiajärjestelmille.

77 Harjakattoasennukseen vaadittavat asennustelineet oletettiin kevyemmiksi, minkä takia niiden yksikköhinnat oletettiin alhaisemmiksi Rivitalon/pientalon suurin mahdollinen asennettu aurinkosähköpotentiaali Tasakattoisen rivitalo-tyyppikiinteistön katolle olisi mahdollista asentaa noin 180 m 2 aurinkopaneeleita, joka vastaa noin 26 kwp:n aurinkosähköjärjestelmää. Vastaava luku harjakattoiselle rakenteelle olisi noin 112 m 2 eli noin 17 kwp järjestelmä. Verrattaessa tuntikohtaista kulutus- ja tuotantodataa tyyppitaloille selviää että aurinkosähköjärjestelmän vuosituotto tasakattoiselle tyyppikiinteistölle olisi noin kwh, ja kiinteistön oma sähkönkulutus vuositasolla noin kwh. Koska aurinkosähkön tuotanto ja kiinteistön sähkönkulutus eivät osu aina samoille hetkille, vain noin 34 % aurinkosähköntuotannosta kuluisi kiinteistön omaan sähkönkulutukseen ja loput aurinkosähköntuotannosta menisi myyntiin. Aurinkosähköjärjestelmän nettonykyarvo jäisi selvästi negatiiviseksi käyttöikänsä aikana, eli aurinkosähköinvestointi ei maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana (takaisinmaksuaika olisi noin 48 vuotta kun paneelien käyttöikä olisi noin 30 vuotta). Mikäli kaikki aurinkosähköntuotanto saataisiin käytettyä kiinteistön omaan kulutukseen, olisi takaisinmaksuaika sen sijaan noin 24 vuotta ja järjestelmän nettonykyarvo Taulukko 6-2 Aurinkosähköjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (tasakatto), maksimipotentiaali. Aurinkosähköjärjestelmän hankintahinta, rivitalo (tasakatto), max Aurinkopaneelit 250 Wp/kpl Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä 104 kpl Paneelien telineet 104 kpl Invertteri(t) 26.0 kw Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, sähköasennukset 26.0 kw Hankintakustannus /Wp 1.90 Aurinkosähköjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (tasakatto) Järjestelmän mitoitusteho Kiinteistön sähkönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostosähkön hinta Ostosähkön hinnan vuosikasvu Myyntisähkön hinta Korkokerroin Invertterin/Inverttterien vaihto Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkosähkön omakustannushinta käyttöiän aikana Harjakattoiselle kiinteistölle olisi asennettavissa noin 112 m 2 eli noin 17 kwp järjestelmä. Aurinkosähköjärjestelmän vuosituotto tasakattoiselle tyyppikiinteistölle olisi noin kwh, kiinteistön oman sähkönkulutuksen ollessa edelleen noin kwh. Noin 47 % aurinkosähköntuotannosta kuluisi kiinteistön omaan sähkönkulutukseen ja loput aurinkosähköntuotannosta menisi myyntiin. Yksikkö Arvo kwp 26 kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 12.0 % 1.0 c/kwh 4.4 % Vuotta - c/kwh 8.79

78 Aurinkosähköjärjestelmän nettonykyarvo jäisi selvästi negatiiviseksi myös tässä tapauksessa, eli aurinkosähköinvestointi ei maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana näin suurella paneeli-investoinnilla (takaisinmaksuaika 38 vuotta, paneelien käyttöikä noin 30 vuotta). Mikäli kaikki aurinkosähköntuotanto saataisiin käytettyä kiinteistön omaan kulutukseen, olisi takaisinmaksuaika sen sijaan noin 22 vuotta ja järjestelmän nettonykyarvo Taulukko 6-3 Aurinkosähköjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (harjakatto), maksimipotentiaali. Aurinkosähköjärjestelmän hankintahinta, rivitalo (harjakatto), max Aurinkopaneelit 250 Wp/kpl Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä 68 kpl Paneelien telineet 68 kpl Invertteri(t) 17.0 kw Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, 17.0 kw sähköasennukset Hankintakustannus /Wp 1.80 Aurinkosähköjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (harjakatto) Järjestelmän mitoitusteho Kiinteistön sähkönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostosähkön hinta Ostosähkön hinnan vuosikasvu Myyntisähkön hinta Korkokerroin Invertterin/Inverttterien vaihto Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkosähkön omakustannushinta Yksikkö Arvo kwp 17 kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 12.0 % 1.0 c/kwh 4.4 % Vuotta - c/kwh Rivitalon/pientalon kulutuksen mukaan optimoitu aurinkosähköpotentiaali Laskelmat esitettiin vastaaville kiinteistöille myös siinä tilanteessa, että aurinkosähköjärjestelmä olisi mitoitettu kulutuksen mukaisesti mahdollisimman suureksi mutta niin, että mahdollisimman pieni osa sähköntuotannosta menisi myyntiin. Molemmissa tapauksissa kulutuksen mukaan optimoitu järjestelmäkoko olisi noin 6 % kattopinta-alasta, eli 27 m 2. Tämä vastaa noin 4 kwp järjestelmää, jolloin 96 % vuotuisesta 3420 kwh:n aurinkosähköntuotannosta saataisiin omaan kulutukseen. Tällöin asennuksen takaisinmaksuaika olisi tasakattoisella järjestelmällä noin 24 vuotta (järjestelmän nettonykyarvo 1360 ) ja harjakattoasennuksena noin 23 vuotta (nettonykyarvo 1750 ). Ero johtuu lähinnä arvioiduista pienemmistä paneelitelinekustannuksista harjakattoasennuksille.

79 59 Taulukko 6-4 Aurinkosähköjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (tasakatto), kulutuksen mukaan optimoitu paneeliala. Aurinkosähköjärjestelmän hankintahinta, rivitalo (tasakatto), optimoitu Aurinkopaneelit 250 Wp/kpl Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä 16 kpl Paneelien telineet 16 kpl Invertteri(t) 4.0 kw Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, sähköasennukset 4.0 kw Hankintakustannus /Wp 1.90 Aurinkosähköjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (tasakatto) Järjestelmän mitoitusteho Kiinteistön sähkönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostosähkön hinta Ostosähkön hinnan vuosikasvu Myyntisähkön hinta Korkokerroin Invertterin/Inverttterien vaihto Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkosähkön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Taulukko 6-5 Aurinkosähköjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (harjakatto), kulutuksen mukaan optimoitu paneeliala. Aurinkopaneelit 250 Wp/kpl Määrä Yksikkö Yksikköhinta Arvo kwp 4 kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 12.0 % 1.0 c/kwh 4.4 % Vuotta 24 c/kwh 8.79 Aurinkosähköjärjestelmän hankintahinta, rivitalo (harjakatto), optimoitu Yhteensä 16 kpl Paneelien telineet 16 kpl Invertteri(t) 4.0 kw Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, 4.0 kw sähköasennukset Hankintakustannus /Wp 1.80 Aurinkosähköjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (harjakatto) Järjestelmän mitoitusteho Kiinteistön sähkönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostosähkön hinta Ostosähkön hinnan vuosikasvu Myyntisähkön hinta Korkokerroin Invertterin/Inverttterien vaihto Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkosähkön omakustannushinta Yksikkö Arvo kwp 4 kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 12.0 % 1.0 c/kwh 4.4 % Vuotta 23 c/kwh 8.37

80 6.2.3 Rivitalon/pientalon suurin mahdollinen asennettu aurinkolämpöpotentiaali E0001 Tasakattoisen 180 m 2 aurinkolämpöjärjestelmä vastaa vuosituotantona lähtöoletuksilla noin kwh vuotuista aurinkolämmöntuotantoa. On huomattavaa, että suurin mahdollinen määrä lämmöntuotantoa siis itse asiassa ylittäisi jopa vuositason lämmöntarpeen, mitä ei voi pitää taloudellisesti järkevänä lähtöoletuksena. Tämän lisäksi suurin osa aurinkolämmöntuotannosta kohdistuu kesäkuukausille päiväsaikaan, jolloin lämmönkulutus on lisäksi erityisen vähäistä, joten aurinkolämpöjärjestelmän oman käytön osuus tällaisella järjestelmällä olisi vain noin 16 %. Aurinkolämpöjärjestelmään nettonykyarvo jäisi selvästi negatiiviseksi, eli aurinkosähköinvestointi ei maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana näin suurella investoinnilla. Taulukko 6-6 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (tasakatto), maksimipotentiaali. Aurinkolämpöjärjestelmän hankintahinta, rivitalo (tasakatto), max Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 84 kpl Keräimien telineet 84 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket Kaksisuuntainen liityntä kaukolämpöverkkoon Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät m m kpl m Hankintakustannus /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (tasakatto) Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Vastaavasti 112 m 2 harjakattoasennuksena aurinkolämpöjärjestelmän vuosituotto tasakattoiselle tyyppikiinteistölle olisi noin kwh, kiinteistön oman lämmönkulutuksen ollessa edelleen noin kwh. Noin 23 % aurinkolämmöntuotannosta kuluisi kiinteistön omaan lämmönkulutukseen ja loput aurinkolämmöntuotannosta menisi myyntiin. Aurinkolämpöjärjestelmän nettonykyarvo jäisi selvästi negatiiviseksi myös tässä tapauksessa, eli aurinkolämpöinvestointi ei maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana näin suurella investoinnilla. Arvo m kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta - c/kwh

81 61 Taulukko 6-7 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (harjakatto), maksimipotentiaali. Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (harjakatto), max Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 52 kpl Keräimien telineet 52 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket Kaksisuuntainen liityntä kaukolämpöverkkoon Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät m m kpl m Hankintakustannus /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (harjakatto) Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo m kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta - c/kwh Rivitalon/pientalon kulutuksen mukaan optimoitu aurinkolämpöpotentiaali Laskelmat esitettiin vastaaville kiinteistöille myös siinä tilanteessa, että aurinkolämpöjärjestelmä olisi mitoitettu kulutuksen mukaisesti mahdollisimman suureksi mutta niin, että aurinkolämmöntuotanto kompensoisi vain omaa lämmönkulutusta. Tällöin ei rakennettaisi kaksisuuntaista yhteyttä kaukolämpöverkkoon, vaan kiinteistöön asennettaisiin varaaja jonka avulla voitaisiin myös tasata päiväkohtaisia lämmöntuotantohuippuja ilta-aikaan. Molemmissa tapauksissa kulutuksen mukaan optimoitu järjestelmäkoko olisi noin 3,1 % kattopinta-alasta, eli 14 m 2 keräinalaa. 14 m 2 aurinkolämpöjärjestelmä vastaa vuosituotantona lähtöoletuksilla noin 5600 kwh vuotuista aurinkolämmöntuotantoa. Lämmönvaraajan tasoittavasta vaikutuksesta huolimatta aurinkolämpöjärjestelmään nettonykyarvo jäisi negatiiviseksi, eli aurinkosähköinvestointi ei maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana näin suurella investoinnilla tässä selvityksessä käytetyllä investoinnin laskentakorolla (takaisinmaksuaika vuotta).

82 62 Taulukko 6-8 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (tasakatto), kulutuksen mukaan optimoitu keräinala. Aurinkolämpöjärjestelmän hankintahinta, rivitalo (tasakatto), optimoitu Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 6 kpl Keräimien telineet 6 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket 14.0 m m Vaarajat 500 ltr/kpl 1 kpl Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät 14.0 m Hankintakustannus /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (tasakatto), optimoitu Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo m kwh kwh kwh kwh 0.0 Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta - c/kwh 5.85

83 63 Taulukko 6-9 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (tasakatto), kulutuksen mukaan optimoitu keräinala. Aurinkolämpöjärjestelmän hankintahinta, rivitalo (harjakatto), optimoitu Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 6 kpl Keräimien telineet 6 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket 14.0 m m Vaarajat 500 ltr/kpl 1 kpl Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät 14.0 m Hankintakustannus /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, rivitalo (harjakatto), optimoitu Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo m kwh kwh kwh kwh 0.0 Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta - c/kwh 5.78

84 6.3 Asuinkerrostalo E0001 Asuinkerrostalo-tyyppikiinteistön kokonaissähkönkulutukseksi arvioitiin noin kwh vuodessa ja kokonaislämmönkulutukseksi noin kwh vuodessa. Tässä työssä on oletettu että asuinkerrostaloon voitaisiin asentaa aurinkosähkö tai - lämpöjärjestelmiä maksimissaan noin 40 % niiden kattorakenteista, jos kyseessä olisi tasakattoinen rakennus. Harjakattoiselle tyyppitalolle arviolta noin 25 % kattopintaalasta voitaisiin hyödyntää aurinkoenergiajärjestelmille, mutta tästä vaihtoehdosta ei laskettu auki investointikustannuksia Asuinkerrostalon suurin mahdollinen asennettu aurinkosähköpotentiaali Tasakattoisen asuinkerrostalo-tyyppikiinteistön katolle olisi mahdollista asentaa noin 480 m 2 aurinkopaneeleita, joka vastaa noin 71 kwp:n aurinkosähköjärjestelmää. Vastaava luku harjakattoiselle rakenteelle olisi noin 300 m 2 eli noin 44 kwp järjestelmä. Verrattaessa tuntikohtaista kulutus- ja tuotantodataa tyyppitaloille selviää että aurinkosähköjärjestelmän vuosituotto tasakattoiselle tyyppikiinteistölle olisi noin kwh, ja kiinteistön oma sähkönkulutus vuositasolla noin kwh. Koska aurinkosähkön tuotanto ja kiinteistön sähkönkulutus eivät osu aina samoille hetkille, noin 66 % aurinkosähköntuotannosta kuluisi kiinteistön omaan sähkönkulutukseen ja loput aurinkosähköntuotannosta menisi myyntiin. Aurinkosähköjärjestelmän nettonykyarvo jäisi negatiiviseksi käyttöikänsä aikana, eli aurinkosähköinvestointi ei todennäköisesti täysin maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana (takaisinmaksuaika 32 vuotta, paneelien käyttöikä noin 30 vuotta). Mikäli kaikki aurinkosähköntuotanto saataisiin käytettyä kiinteistön omaan kulutukseen, olisi takaisinmaksuaika sen sijaan noin 24 vuotta ja järjestelmän nettonykyarvo Taulukko 6-10 Aurinkosähköjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, asuinkerrostalo (tasakatto), maksimipotentiaali. Aurinkosähköjärjestelmän hankintahinta, kerrostalo, max Aurinkopaneelit 250 Wp/kpl Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä 284 kpl Paneelien telineet 284 kpl Invertteri(t) 71.0 kw Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, sähköasennukset 71.0 kw Hankintakustannus /Wp 1.90 Aurinkosähköjärjestelmän tuotantohinta, kerrostalo Järjestelmän mitoitusteho Kiinteistön sähkönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostosähkön hinta Ostosähkön hinnan vuosikasvu Myyntisähkön hinta Korkokerroin Invertterin/Inverttterien vaihto Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkosähkön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo kwp 71 kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 12.0 % 1.0 c/kwh 4.4 % Vuotta - c/kwh 8.79

85 6.3.2 Asuinkerrostalon kulutuksen mukaan optimoitu aurinkosähköpotentiaali E0001 Laskelmat esitettiin vastaaville kiinteistöille myös siinä tilanteessa, että aurinkosähköjärjestelmä olisi mitoitettu kulutuksen mukaisesti mahdollisimman suureksi mutta niin, että mahdollisimman pieni osa sähköntuotannosta menisi myyntiin. Kulutuksen mukaan optimoitu järjestelmäkoko olisi noin 15 % kattopinta-alasta, eli 180 m 2. Tämä vastaa noin 26 kwp järjestelmää, jolloin 95 % vuotuisesta kwh:n aurinkosähköntuotannosta saataisiin omaan kulutukseen. Tällöin asennuksen takaisinmaksuaika olisi tasakattoisella järjestelmällä noin 25 vuotta (järjestelmän nettonykyarvo 8300 ). Taulukko 6-11 Aurinkosähköjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, rivitalo (tasakatto), kulutuksen mukaan optimoitu paneeliala. Aurinkosähköjärjestelmän hankintahinta, kerrostalo, optimoitu Aurinkopaneelit 250 Wp/kpl Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä 104 kpl Paneelien telineet 104 kpl Invertteri(t) 26.0 kw Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, sähköasennukset 26.0 kw Hankintakustannus /Wp 1.90 Aurinkosähköjärjestelmän tuotantohinta, kerrostalo Järjestelmän mitoitusteho Kiinteistön sähkönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostosähkön hinta Ostosähkön hinnan vuosikasvu Myyntisähkön hinta Korkokerroin Invertterin/Inverttterien vaihto Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkosähkön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo kwp 26 kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 12.0 % 1.0 c/kwh 4.4 % Vuotta 25 c/kwh Asuinkerrostalon suurin mahdollinen asennettu aurinkolämpöpotentiaali Tasakattoisen 480 m 2 aurinkolämpöjärjestelmä vastaa vuosituotantona lähtöoletuksilla noin kwh vuotuista aurinkolämmöntuotantoa. Suurin osa aurinkolämmöntuotannosta kohdistuu kesäkuukausille päiväsaikaan, jolloin lämmönkulutus on lisäksi erityisen vähäistä, joten aurinkolämpöjärjestelmän oman käytön osuus tällaisella järjestelmällä olisi noin 43 %. Aurinkolämpöjärjestelmään nettonykyarvo jäisi selvästi negatiiviseksi, eli aurinkosähköinvestointi ei maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana näin suurella investoinnilla.

86 66 Taulukko 6-12 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, asuinkerrostalo (tasakatto), maksimipotentiaali. Aurinkolämpöjärjestelmän hankintahinta, asuinkerrostalo, max Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 223 kpl Keräimien telineet 223 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket Kaksisuuntainen liityntä kaukolämpöverkkoon Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät m m kpl m Hankintakustannus /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, asuinkerrostaslo Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo m kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta - c/kwh Asuinkerrostalon kulutuksen mukaan optimoitu aurinkolämpöpotentiaali Laskelmat esitettiin vastaaville kiinteistöille myös siinä tilanteessa, että aurinkolämpöjärjestelmä olisi mitoitettu kulutuksen mukaisesti mahdollisimman suureksi mutta niin, että aurinkolämmöntuotanto kompensoisi vain omaa lämmönkulutusta. Tällöin ei rakennettaisi kaksisuuntaista yhteyttä kaukolämpöverkkoon, vaan kiinteistöön asennettaisiin varaaja jonka avulla voitaisiin myös tasata päiväkohtaisia lämmöntuotantohuippuja ilta-aikaan. Kulutuksen mukaan optimoitu järjestelmäkoko olisi noin 1,1 % kattopinta-alasta, eli 13 m 2 keräinalaa. 13 m 2 aurinkolämpöjärjestelmä vastaa vuosituotantona lähtöoletuksilla noin 5300 kwh vuotuista aurinkolämmöntuotantoa. Lämmönvaraajan tasoittavasta vaikutuksesta huolimatta aurinkolämpöjärjestelmään nettonykyarvo jäisi negatiiviseksi, eli aurinkosähköinvestointi ei maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana käytetyllä investoinnin laskentakorolla (takaisinmaksuaika noin 36 vuotta, keräinten oletettu käyttöikä 30 vuotta).

87 67 Taulukko 6-13 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, asuinkerrostalo (tasakatto), kulutuksen mukaan optimoitu potentiaali. Aurinkolämpöjärjestelmän hankintahinta, kerrostalo, optimoitu Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 5 kpl Keräimien telineet 5 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket 13.2 m m Vaarajat 500 ltr/kpl 1 kpl Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät 13.2 m Hankintakustannus /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, kerrostalo, optimoitu Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo m kwh kwh kwh kwh 0.0 Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta - c/kwh Toimistorakennus Toimistorakennus-tyyppikiinteistön kokonaissähkönkulutukseksi arvioitiin noin kwh vuodessa ja kokonaislämmönkulutukseksi noin kwh vuodessa. Tässä työssä on oletettu että asuinkerrostaloon voitaisiin asentaa aurinkosähkö tai - lämpöjärjestelmiä maksimissaan noin 40 % niiden kattorakenteista, jos kyseessä olisi tasakattoinen rakennus Toimistorakennuksen suurin mahdollinen asennettu aurinkosähköpotentiaali Tasakattoisen toimistorakennus-tyyppikiinteistön katolle olisi mahdollista asentaa noin 800 m 2 aurinkopaneeleita, joka vastaa noin 118 kwp:n aurinkosähköjärjestelmää. Verrattaessa tuntikohtaista kulutus- ja tuotantodataa tyyppitaloille selviää että aurinkosähköjärjestelmän vuosituotto tasakattoiselle tyyppikiinteistölle olisi noin kwh, ja kiinteistön oma sähkönkulutus vuositasolla noin kwh. Toimistorakennuksien sähkönkulutus kohdistuu lähtökohtaisesti arkipäivien päiväsaikoihin, ja arviolta noin 83 % aurinkosähköntuotannosta kuluisi kiinteistön

88 omaan sähkönkulutukseen ja loput aurinkosähköntuotannosta menisi myyntiin. Aurinkosähköjärjestelmän nettonykyarvo jäisi negatiiviseksi käyttöikänsä aikana, eli aurinkosähköinvestointi ei maksaisi itseään takaisin. Mikäli kaikki aurinkosähköntuotanto saataisiin käytettyä kiinteistön omaan kulutukseen, olisi takaisinmaksuaika jopa noin 19 vuotta ja järjestelmän nettonykyarvo On huomattavaa, että toimistorakennus-tyyppitalon on tässä arviossa oletettu saavan TEM:n 25 % energiatuki kokonaishankintakustannuksista, mikä tekee investoinnista entistä kannattavampaa. Taulukko 6-14 Aurinkosähköjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, toimistorakennus (tasakatto), maksimipotentiaali. Aurinkosähköjärjestelmän hankintahinta, toimisto, max Aurinkopaneelit 250 Wp/kpl Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä 472 kpl Paneelien telineet 472 kpl Invertteri(t) kw Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, sähköasennukset kw Hankintakustannus /Wp 1.55 Kokonaishinta TEM 25 % energiatuki huomioon ottaen /Wp Aurinkosähköjärjestelmän tuotantohinta, toimisto Järjestelmän mitoitusteho Kiinteistön sähkönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostosähkön hinta Ostosähkön hinnan vuosikasvu Myyntisähkön hinta Korkokerroin Invertterin/Inverttterien vaihto Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkosähkön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo kwp 118 kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 9.0 % 1.0 c/kwh 4.4 % Vuotta 21 c/kwh Toimistorakennuksen kulutuksen mukaan optimoitu aurinkosähköpotentiaali Toimistorakennus-tyyppitalolle ei ole relevanttia esittää kulutusoptimoitua järjestelmäkokovaihtoehtoa, sillä edellä esitetty 40 % kattopinta-alan maksimipotentiaali on nettonykyarvoltaan kannattavin järjestelmäkoko. Huomattava osa toimistorakennuksen aurinkosähköntuotannon oman kulutuksen ylityksistä osuu viikonlopuille tai pyhäpäiville, joten järjestelmää pitäisi pienentää huomattavasti jotta näitä ylityksiä ei tapahtuisi Toimistorakennuksen suurin mahdollinen asennettu aurinkolämpöpotentiaali Tasakattoisen 800 m 2 aurinkolämpöjärjestelmä vastaa vuosituotantona lähtöoletuksilla noin 321,2 MWh vuotuista aurinkolämmöntuotantoa, mikä vastaa hyvin suurelta osin koko kiinteistön lämmönkulutusta 351,2 MWh. Suurin osa aurinkolämmöntuotannosta

89 kohdistuu kesäkuukausille päiväsaikaan, jolloin lämmönkulutus on lisäksi erityisen vähäistä, joten aurinkolämpöjärjestelmän oman käytön osuus tällaisella järjestelmällä olisi noin 27 % ja täten ylimitoitettu. Aurinkolämpöjärjestelmään nettonykyarvo jäisi TEM:n 20 % energiatuesta riippumatta negatiiviseksi, eli aurinkolämpöinvestointi ei maksaisi itseään todennäköisesti takaisin elinaikanansa käytetyllä laskentakorolla ja näin halvalla myyntilämmön hinnalla (takaisinmaksuaika 32 vuotta, oletettu käyttöikä 30 vuotta). Taulukko 6-15 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, toimistorakennus (tasakatto), maksimipotentiaali. Aurinkolämpöjärjestelmän hankintahinta, toimistorakennus, max Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 372 kpl Keräimien telineet 372 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket Kaksisuuntainen liityntä kaukolämpöverkkoon Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät Hankintakustannus ilman tukia m m kpl m /m Hankintakustannus TEM energiatuen 20% jälkeen /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, toimistorakennus, max Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo m kwh kwh kwh kwh Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta - c/kwh Toimistorakennuksen kulutuksen mukaan optimoitu aurinkolämpöpotentiaali Laskelmat esitettiin vastaaville kiinteistöille myös siinä tilanteessa, että aurinkolämpöjärjestelmä olisi mitoitettu kulutuksen mukaisesti mahdollisimman suureksi mutta niin, että aurinkolämmöntuotanto kompensoisi vain omaa lämmönkulutusta. Tällöin ei rakennettaisi kaksisuuntaista yhteyttä

90 kaukolämpöverkkoon, vaan kiinteistöön asennettaisiin varaaja jonka avulla voitaisiin myös tasata päiväkohtaisia lämmöntuotantohuippuja ilta-aikaan. Kulutuksen mukaan optimoitu järjestelmäkoko olisi noin 7,0 % kattopinta-alasta, eli 140 m 2 keräinalaa. 140 m 2 aurinkolämpöjärjestelmä vastaa vuosituotantona lähtöoletuksilla noin kwh vuotuista aurinkolämmöntuotantoa. Lämmönvaraajan tasoittavasta vaikutus huomioon ottaen aurinkolämpöjärjestelmään nettonykyarvo olisi TEM:n energiatuen huomioon ottaen positiivinen, ja aurinkolämpöinvestointi maksaisi itsensä takaisin noin 24 vuodessa järjestelmän nettonykyarvon ollessa Taulukko 6-16 Aurinkolämpöjärestelmän hankinta- ja tuotantolaskelmat, toimistorakennus (tasakatto), kulutuksen mukaan optimoitu keräinpinta-ala. Aurinkolämpöjärjestelmän hankintahinta, toimistorakennus, optimoitu Määrä Yksikkö Yksikköhinta Yhteensä Aurinkokeräimet 65 kpl Keräimien telineet 65 kpl Pumppu- ja ohjausyksikkö, suhteessa keräinalaan Paisunta-astia & putket m m Vaarajat 5000 ltr/kpl 1 kpl Kuljetus ja järjestelmän kokoaminen, lämpöverkkoliitynnät m Hankintakustannus ilman tukia /m Hankintakustannus TEM energiatuen % jälkeen /m Aurinkolämpöjärjestelmän tuotantohinta, toimistorakennus, optimoitu Järjestelmän keräinala Kiinteistönlämmönkulutus yhteensä Järjestelmän vuosituotto Järjestelmän tuotto kiinteistön kulutukseen Järjestelmän tuotto myyntiin Käyttöikä Ostolämmön hinta Ostolämmön hinnan vuosikasvu Myyntilämmön hinta Korkokerroin Järjestelmän uusiminen Järjestelmän nettonykyarvo Takaisinmaksuaika Aurinkolämmön omakustannushinta käyttöiän aikana Yksikkö Arvo m kwh kwh kwh kwh 0.0 Vuotta 30 c/kwh 6.2 % 0.0 c/kwh 3.1 % Vuotta 24 c/kwh

91 7 SUOSITUKSET AURINKOENERGIAN HYÖDYNTÄMISESTÄ SAVILAHDEN ALUEELLA Kuopion Savilahden alueen rakennuskannan suunnitteilla oleville ja rakennetuille kattopinta-aloille on teoriassa jopa MWh/vuosi aurinkosähköntuotantoa tai MWh/vuosi aurinkolämmöntuotantoa, jos alueella hyödynnettäisiin uusien asuinrakennusten osalta etelään päin suunnattuja pulpettikattorakenteita. Tämä vastaa asennettuna aurinkosähköpaneelipinta-alana noin m 2 aurinkopaneeli- tai aurinkokeräinpinta-alaa, eli noin kwp piikkitehon aurinkosähkökapasiteettia. Koko Savilahden alueen kokonaistarve tulee olemaan kokoluokka-arviona noin MWh/vuosi sähkönkulutusta ja MWh/vuosi lämmönkulutusta. Koko alueen teoreettisella aurinkoenergiakapasiteetilla voitaisiin siis kattaa teoriassa jopa kokoluokkaa 1/3 alueen tulevasta sähköntarpeesta tai noin 3/4 koko alueen lämmöntarpeesta. Vaikka voidaankin pitää epätodennäköisenä että todellista tuotantokapasiteettia saataisiin kasvatettua näin suureksi, tulisi alueen suunnittelussa mahdollistaa aurinkoenergian mahdollisimman tehokas hyödyntäminen. Aurinkoenergian käyttöönottoa Savilahdessa voidaan tukea esimerkiksi suunnittelemalla tuleva rakennuskanta mahdollisimman hyvin aurinkoenergiajärjestelmien asennuksen mahdollistavaksi sekä mahdollisuuksien mukaan tukemalla aurinkoenergian ylijäämätuotannon taloudellisesti kannattavaa siirtämistä muiden alueen energiankuluttajien käyttöön Alueellinen energiantuotanto ja liittyminen muihin energiajärjestelmiin Tällä hetkellä lähtökohtaisesti kerrostalo-osakeyhtiöiden ja rivitalo-osakeyhtiöiden aurinkopaneelit katsotaan kuuluvan kiinteistösähkön kulutuksen piiriin, jolloin aurinkopaneelien tuottama sähköntuotanto kompensoisi vain kiinteistösähkön (pumput, kiinteistövalaistus, hissit, jne.) sähkönkulutusta. Erityisesti uusien vuonna 2019 käyttöönotettavien uusien energiamääräysten mukaisten lähes nollaenergiarakennusten kiinteistösähkönkulutus on suhteessa huomattavasti vähäisempää kuin vähemmän energiatehokkaiden vanhempien kerrostalorakennusten. Myös asunto-osakeyhtiöiden asukkaiden asuntokohtaisen sähkönkulutuksen kompensoimisen mahdollistaminen kiinteistöjen aurinkosähköjärjestelmillä kannustaisi suuremman aurinkosähkökapasiteetin asentamiseen, erityisesti pienempien kaupunkipientalojen tai rivitalojen tapauksessa. Esimerkiksi Oulun Energia on aloittanut kokeilun, jossa taloyhtiön aurinkopaneeleilla tuotettua sähköä on käytetty myös suoraan kiinteistön asukkaiden omien sähkönkulutuksien kompensointiin energiamittaroinnin avulla (Yle uutiset 2016). Myös Savilahden osalta olisi tärkeää selvittää yhteistyössä energiayhtiön kanssa mahdollisuuksia sekä luoda edellytyksiä tällaisen järjestelmän käyttöönotolle uusille kiinteistöille, esimerkiksi samansuuntaisesti kuin Oulun Energian pilottihankkeessa. Jos tämäntyyppinen järjestely saataisiin toimimaan, voitaisiin myös tarvittavat energiamittarointijärjestelyt ottaa huomioon uusien kiinteistöjen osalta jo niiden suunnitteluvaiheessa. Vaihtoehtoisesti uusien kiinteistöjen sähkö- ja energiamittarointijärjestelmien suunnittelussa tulisi selvittää mahdollisimman tehokasta asuntokohtaista liityntää kiinteistöjen aurinkosähköjärjestelmiin, jotta kiinteistösähköenergian ylittävää osuutta ei laskettaisi myyntisähköksi vaikka itse rakennus asunnot mukaan lukien kuluttaisi sähköä.

92 Aurinkolämmön osalta tulisi yhteistyössä kaukolämpöyhtiön kanssa selvittää mahdollisuudet aurinkolämpötuotannon siirtämiseen kaukolämpöverkkoon ja mahdollisista liittymis- ja myyntiehdoista. Myöhemmässä suunnittelussa kaukolämpöyhtiön kanssa yhteistyössä tulisi selvittää olisiko kokonaistaloudellisempaa siirtää aurinkolämpöä kaukolämpöverkon meno- vai paluulinjaan, ja onko tällä vaikutusta suositeltavaan keräintyyppiin (matalan vai korkean toimintalämpötilan keräimet, liityntä kiinteistön lämpöverkkoon vai kaukolämpöverkon puolelle). Myös alueellisia lämmön varastointimahdollisuuksia kannattaa selvittää tarkemmin yhteistyössä kaukolämpöyhtiön kanssa. Yhtenä mahdollisuutena voisi olla esimerkiksi alueelliset tai koko kaukolämpöverkon yhteinen kaukolämpöakku, jolla voitaisiin tasata aurinkolämmöntuotannon tuotantoa. Alueelle voitaisiin potentiaalisesti myös rakentaa ei-kiinteistökohtaisia aurinkoenergiajärjestelmiä. Tällaisia energiajärjestelmiä voisivat olla esimerkiksi melumalleihin asennettavat maavaraiset aurinkosähköpaneelit tai kelluvat aurinkosähköjärjestelmät (kappale 2.5) Suositukset rakennuksien suunnitteluun Rakennuskannan suunnittelussa tulisi mahdollistaa aurinkoenergian mahdollisimman tehokas hyödyntäminen. Aurinkoenergian käyttöönottoa Savilahdessa voidaan tukea esimerkiksi suunnittelemalla tuleva rakennuskanta mahdollisimman hyvin aurinkoenergiajärjestelmien asennuksen mahdollistavaksi. Alueen katot tulisi lähtökohtaisesti suunnata etelään päin aurinkoenergiapotentiaalin maksimoimiseksi. Pienet atsimuuttikulman erot eivät kuitenkaan vaikuta vuosituotantoon merkittävästi, sillä esimerkiksi asteen kulmaero suhteessa etelään vaikuttaa paneeleiden ja keräimien vastaanottamaan vuosisäteilyyn vain noin yhden prosentin suhteessa etelään suunnatusta kattoharjasta. Paneelien tai keräimien kääntämien koilliseen tai kaakkoon vähentää vuotuista säteilymäärää noin 6 % suhteessa etelään päin kohdistuvaa järjestelmään. Alueella tulisi mahdollisuuksien mukaan tukea pulpettikattoista kattorakennetta joka olisi mahdollisimman lähellä paneelien optimikallistuskulmaa eli noin 45 asteen kallistusta. Noin 45 asteen kulmaan asennetulla pulpettikattoisella kattorakenteella voidaan tuottaa alueellisesti jopa yli % enemmän aurinkosähköä ja aurinkolämpöä suhteessa harjakattoiseen rakenteeseen ja noin % enemmän suhteessa tasakattoiseen rakennuskantaan, sillä suurempi osa katon pinta-alasta saadaan hyödynnettyä aurinkoenergian tuotantoon. Yksittäisten paneelien tai keräimien osalta kuitenkin asentaminen kallistettuun kattopintaan on tyypillisesti kustannustehokkaampi ratkaisu helpomman asennuksen ja valmiin kallistuskulman ansiosta. Erityisesti tasakattoiseen rakenteeseen verrattuna pulpettikattoiselle katolle asentaminen olisi huomattavasti vähemmän rakenteita kuormittavaa pienempien rakenteihin kohdistuvien tuulikuormien vuoksi. Lisäksi, pulpettikattorakenteella aurinkopaneelit ja -keräimet voitaisiin asentaa lähemmäs toisiaan sillä ne eivät varjostaisi toisiaan, jolloin suurempi osa katon pinta-alasta olisi hyödynnettävissä aurinkoenergiantuotantoon. Rakennuskannan pinta-alaltaan suurempien sivujen suuntaaminen etelään edesauttaa passiivisen aurinkoenergian hyödyntämistä, jolloin voidaan kompensoida kiinteistöjen lämmitystarvetta ikkunoiden läpi saatavan auringonsäteilyn avulla. Auringonsäteilyn lämmittävää vaikutusta tehostaa rakennusten sijoittaminen tuulensuojaan, mikä pienentää rakennuksien lämpöhukkaa. Tuulelta suojautumista voidaan myös edesauttaa

93 rakentamalla rakennuskantaa tiiviisti mutta niin, että rakennuskannan eteläsivuja ei varjosteta passiivisen aurinkoenergianhyödyntämisen maksimoimiseksi. Rakennusten tuulesta johtuvaa lämpöhukkaa voidaan pyrkiä myös vähentämään esimerkiksi puuston hyödyntämisellä. Passiiviseen aurinkoenergianhyödyntämiseen liittyy vahvasti sellaisten varjostavien rakenteiden käyttö, joissa lämmittävää auringonsäteilyä päästetään varastoitumaan rakenteisiin tehokkaasti talvikuukausien aikana, mutta kesäkuukausina varjostavat rakenteet estävät ylimääräisen lämmönsaannin ikkunoiden kautta. Tyypillinen rakenne on ikkunoiden yläpuolelle asennettavat pienikulmaiset lipat, jotka estävät auringonsäteilyn pääsyn ikkunoiden läpi kesäkuukausina, mutta talvikuukausina auringon matalampi paistekulma hyödyntää tehokkaasti auringon säteilyn lämmittävän tehon. Tämäntyyppisiin lipparakenteisiin on myös mahdollista liittää aurinkopaneelijärjestelmiä, kuten on tehty esimerkiksi Kuopion nollaenergiatalon julkisivuissa. Tämäntyyppisiä aurinkosähköjärjestelmien lippa-asennuksien mahdollisuutta tulisi tukea myös uusien rakennuksien suunnittelussa erityisesti rakennusten etelään päin suunnatuille julkisivuille. Erityisesti tasakatolle asennettavat aurinkopaneelit ja keräimet voivat halkoa kaupunkikuvaa, mikäli ne asennetaan lähemmäksi optimikulmaa pystytelineiden avulla. Lähelle katon suuntausta asennettavat paneelit ja keräimet eivät välttämättä erityisesti erotu, etenkin jos paneelien väritys otetaan huomioon kattojen ja mahdollisesti julkisivujen värityksessä Suositukset kaavoitukseen ja rakennusvalvontaan Kappaleen 7.2 ehdotuksia voidaan edistää kaavoituksessa ja rakennusvalvonnassa esimeriksi seuraavin tavoin: Asemakaavoituksessa tulisi mahdollisuuksien mukaan esittää rakennuksia, joiden pitkät julkisivut ovat etelään päin passiivisen aurinkoenergian hyödyntämiseksi. Mahdollisia aurinkopaneeleita varjostavien puiden tai rakennelmien rakentaminen talojen eteen tulisi estää. Asemakaavoituksessa voitaisiin osoittaa rakennuksien katot, joihin esitetään aurinkopaneelien tai -keräimien asentamista. Taloteknisten laitteiden sijoittaminen mahdollisimman keskitetysti ja mahdollisimman varjoisalle sivustalle edesauttaisi potentiaalisen aurinkopotentiaalin hyödyntämistä. Julkisivujen ikkunoiden varjostuslipat tulisi mahdollistaa asemakaavamääräyksessä sekä rakennusluvat. Varjostavat lipat tulisi mitoittaa rakenteelliseesti niin, että niille olisi mahdollista asentaa aurinkopaneeleja. Rakennusten kattojen optimikulmat aurinkoenergian suhteen tulisi huomioida, esimerkiksi määräämällä tietyille kortteleille etelään päin suuntautuvat pulpettikatot tai isommille asuinrakennuksille esimerkiksi tietyn prosenttiosuuden katosta olevan etelään päin kallistuvaa pulpettikattoa. Alueen kokonaisaurinkoenergiapotentiaalin kannalta erityisen tärkeitä huomioitavia kohteita ovat uudet isommat asuinrakennusalueet (Savisaari, Marikon ranta ja Varikon alue). Kiinteistöt tulisi rakennusluvissa velvoittaa varaamaan tilaa aurinkosähköpaneeleiden sekä -keräimien oheislaitteille (invertteri ja pumput, mahdolliset varaajat ja akustot) lähellä kattorakenteita. Mahdollisia hyviä tiloja voisivat olla pulpettikattojen ylimmät kerrokset.

94 Rakennuksien katot tulisi velvoittaa rakentamaan kestämään aurinkopaneelien painon sekä omaamaan tarpeelliset kantavat rakenteet yksinkertaisten kattokiinnityksien sekä mahdollisten julkisivukiinnitysten mahdollistamiseksi. Erityistä huomiota vaatii esimerkiksi pysäköintilaitosten ja vähittäiskauppojen tyyppiset tyypillisesti kevytrakenteiset kattorakenteet. Asutuskohteissa aurinkopaneelit ja -keräimet voidaan velvoittaa olemaan rakennusluvissa kattopintaan kiinni asennettavia, jolloin ne eivät riko rakennuksen katon muotoa. Kattojen sekä ikkunoiden varjostuslippojen värit voidaan velvoittaa olemaan sellaista väriä, joista tämänhetkiset aurinkopaneelit tai -keräimet eivät erottuisi helposti (siniharmaa). Rakennusluvissa voidaan myös mahdollistaa rakenteisiin integroidut järjestelmät. Tontinluovutuksen yhteyteen voitaisiin määrätä aurinkosähkö tai -keräimien kannattavuuden selvittäminen Kannattavuus Aurinkosähkö on lähtökohtaisesti Kuopion Savilahden alueella taloudellisesti kannattavaa, jos sillä kompensoidaan omaa sähkönkulutusta. Aurinkoenergiajärjestelmän hankintahinta ilman tukia on 1,9 c/kwh 1,6 c/kwh. Ilman tukea energian tuotantokustannus aurinkosähköllä on noin 8-9 c/kwh, ja energiatuki huomioiden jopa noin 5-6 c/kwh. Erityisen kannattavaa aurinkosähkö on yrityksille ja julkisille toimijoille, joilla on mahdollisuus saada TEM:n energiatuki kattamaan 25 % aurinkosähköjärjestelmän hankintakustannuksista. Tällöin voidaan päästä tämän selvityksen kustannus- ja paneelituotanto-oletuksilla noin 21 vuoden takaisinmaksuaikaan. Takaisinmaksuaikaan vaikuttaa huomattavasti kuitenkin laskentaan käytettävä korkokerroin sekä käytetty paneelityyppi, ja esimerkiksi 1 % laskentakorolla ja käyttämällä paremman hyötysuhteen paneeleita voidaan takaisinmaksuajaksi saada jopa vain 15 vuotta. Aurinkosähkö on jo kannattavaa taloyhtiöiden sähkönkulutuksen kompensointiin, vaikka TEM:n energiatukea ne eivät voikaan hakea. Taloyhtiöiden aurinkosähköntuotannon kannattavuuteen vaikuttaa suuresti se, voidaanko tulevaisuudessa myös taloyhtiöiden asukkaiden asuntokohtaista sähkönkulutusta kompensoida taloyhtiön aurinkosähköntuotannolla. Mikäli taloyhtiö voi kompensoida vain kiinteistösähkönkulutustaan, on taloyhtiölle huomattavasti taloudellisempaa asentaa vain pieni määrä aurinkosähköä. Aurinkolämpö voi olla myös taloudellisesti kannattavaa, mikäli se käytetään kompensoimaan omaa lämmönkulutusta ja sen hankintakustannuksia voidaan kompensoida TEM:n 20 % energiatuella, jolloin toimistorakennuksissa voidaan päästä noin 24 vuoden takaisinmaksuaikaan (energian omakustannehinta 4,1 c/kwh). Ilman tukia aurinkolämmön omakustannehinta elinkaarensa aikana on noin 5,4-5,9 c/kwh kiinteistökohtaisille pienemmille keräinjärjestelmille, mikä ei ole kannattavaa ottaen huomioon Kuopion Savilahdella saatavilla olevan kohtuullisen halvan kaukolämpöenergian. Laskennan takaisinmaksuaikaan tosin vaikuttaa huomattavasti käytetyt lähtöoletukset, muun muassa käytetty korkokanta joka oli tässä työssä 2 %.

95 8 YHTEENVETO E0001 Tämän työn tavoitteena oli tarkastella aurinkosähkön ja aurinkolämmön hyödyntämispotentiaalia sekä käyttöä osana alueen muita energiaverkkoja Kuopion Savilahden alueella. Lisäksi työssä esiteltiin aurinkoenergiajärjestelmien tekniset lähtökohdat. Työn perustana käytettiin työn yhteydessä selvitettyä Savilahden alueen auringon säteilytasoa, jota voitiin hyödyntää sekä nykyisten että uusien rakennusalueiden aurinkoenergiapotentiaalin kartoittamiseen. Savilahden tuleva rakennuskanta arvioitiin perustuen Tengbom Eriksson Arkkitehdit Oy:n tekemään maankäytön yleissuunnitelmaehdotukseen (2015). Maankäytön yleissuunnitelmassa esitettyjä seitsemää aluetta on laajennettu tässä selvityksessä Kuopion yliopistollisen sairaalan ja Harjulan sairaalan alueilla. Kuopion Savilahden alueet ovat soveltuvia erityisesti aurinkosähkön tuotantoon, jota voitaisiin teoriassa tuottaa alueella jopa MWh vuodessa. Tämä vastaisi kokoluokaltaan noin 1/3 koko alueen tulevasta sähköntarpeesta, ottaen huomioon myös suunnitteilla olevan rakennuskannan tarpeet. Aurinkolämpöä voitaisiin tuottaa Savilahden alueella noin MWh vuodessa, mikä vastaisi kokoluokalta 3/4 koko alueen tulevasta lämmöntarpeesta. Yksittäisille kiinteistöille aurinkosähkö- ja aurinkolämpöjärjestelmät on kuitenkin taloudellisesti järkevämpää mitoittaa kompensoimaan kiinteistöjen omaa sähkönkulutusta, jolloin asennettava aurinkoenergiajärjestelmän koko olisi suurinta mahdollista järjestelmäkokoa pienempi. Paneelien ja keräimien optimaalinen kallistuskulma vuosienergiantuotannon maksimiseksi olisi noin 45 astetta etelään päin suunnattuna. Aurinkoenergiajärjestelmät ovat kuitenkin kannattavia myös näistä arvoista poikkeavista kallistuksilla. Noin 20 asteen kallistuskulmaan asentaminen 45 asteen sijaan pienentää tuotantoa vuositasolla noin 5 %, ja paneelien tai keräimien kohdistaminen koilliseen tai kaakkoon vähentää vuotuista säteilymäärää noin 6 % suhteessa etelään päin kohdistettuun järjestelmään. Savilahden alueella aurinkosähköjärjestelmät voivat tuottaa noin 45 asteen kallistuskulmaan asennettuna noin 900 kwh/vuosi yhtä asennettua wattia kohden, eli yhdellä tyypillisellä 250 Wp:n paneelilla voitaisiin tuottaa noin 225 kilowattituntia sähköä vuodessa. Oman sähkönkulutuksen mukaan optimoidut aurinkosähköjärjestelmät maksavat itsensä takaisin tämän työn lähtöoletuksilla vuodessa käytettäessä 2 % laskentakorkoa ja 250 Wp yksikkötehon paneeleita 20 asteen kalliskulmalla, vaikka aurinkosähköjärjestelmän hankintaan ei saataisi erillistä tukea. Aurinkolämpöä voitaisiin Savilahden alueella tuottaa optimikulmaan asennettuna noin 440 kwh vuodessa jokaista keräinneliömetriä kohden noin 45 asteen kaltevuuskulmaan asennettuna. Aurinkolämmön houkuttelevuutta Savilahden alueella rajoittaa alueella saatavilla oleva kohtuullisen halvan lämmitysenergian mahdollistava kaukolämpöverkko. Aurinkolämpöinvestoinnit nykytekniikalla eivät välttämättä maksaisi itseään takaisin käyttöikänsä aikana, sillä näiden järjestelmien takaisinmaksuaika oli tämän työn lähtöoletuksilla ilman tukia vähintään 32 vuotta, kun aurinkolämpöjärjestelmän käyttöikä on arviolta noin 30 vuotta. Julkiset toimijat voivat myös hakea aurinkoenergiainvestoinneille TEM:n energiatukea, joka on aurinkosähköhankkeille tyypillisesti 25 % ja aurinkolämpöhankkeille 20 % hankintakustannuksista. Tällöin voidaan päästä tämän selvityksen oletuksilla noin 21 vuoden takaisinmaksuaikaan aurinkosähköjärjestelmille ja noin 24 vuoden takaisinmaksuaikaan aurinkolämpöjärjestelmille energiatuki huomioiden. On huomattavaa, että takaisinmaksuaikaan vaikuttaa kuitenkin laskentaan käytettävä 75

96 korkokerroin sekä käytetty paneeli- tai keräintyyppi, ja esimerkiksi 1 % laskentakorolla ja käyttämällä 260 Wp yksikkötehon paneeleita voidaan aurinkosähköjärjestelmien takaisinmaksuajaksi saada jopa vain 15 vuotta TEM:n 25 % energiatuki huomioon ottaen. Työssä annettiin lisäksi suositukset kaavoitukseen ja rakennusvalvontaan aurinkoenergian ja passiivisen aurinkoenergian hyödyntämiseen. Alueen aurinkoenergiapotentiaalia kasvattaa erityisesti uusien asuinrakennusalueiden kattopintojen kallistuksien etelään päin suuntaaminen, ja Pöyryn näkemyksen mukaan erityisesti Savisaaren, Marikon rannan ja Varikon alueen asuinrakennusalueilla tulisi suosia etelään päin suunnattuja kattopintoja. Kattojen optimikallistuskulma suhteessa vaakatasoon olisi noin 45 astetta aurinkoenergiantuotannon maksimoimiseksi. Tällä hetkellä lähtökohtaisesti kerrostalo-osakeyhtiöiden ja rivitalo-osakeyhtiöiden aurinkopaneelit katsotaan kuuluvan kiinteistösähkön kulutuksen piiriin, jolloin aurinkopaneelien tuottama sähköntuotanto kompensoisi vain kiinteistösähkön (pumput, kiinteistövalaistus, hissit, jne.) sähkönkulutusta. Aurinkosähköjärjestelmien osalta jatkoselvitystarpeena nähtiin erityisesti taloyhtiöiden asuntokohtaisen sähkönkulutuksen kompensoimisen mahdollistaminen taloyhtiön aurinkosähköjärjestelmillä. Aurinkolämmön osalta selvitystarpeena on erityisesti se, millä rajauksilla kiinteistöissä tuotettua aurinkolämpöä voitaisiin siirtää kulutushuippuina alueen kaukolämpöverkkoon. 76

97 77 9 LÄHTEET JA VIITTEET Ahoranta, J Aurinkokenno. Alustava oppikirjamateriaali. Andrews, R.W., Pearce, J.M., Pollard, A The effects of snowfall on solar photovoltaic performance. Solar Energy, Vol 92. ENE Solar Systems Oy www-sivut. < Energiateollisuus ry Ohje verkon suunnittelijoille tuotannon liittämisestä Energiateollisuus ry Sähkönkulutuksen kuukausitilasto Monthly statistics of energy consumption. Fingrid Oyj Aurinkovoimalan sijoittuminen Fingrid Oyj:n voimajohtojen ympäristöön. Lausunto. FInZEB hanke. Rakennusteollisuus RT ry, Talotekniikkateollisuus ry, ympäristöministeriö < Fraunhofer ISE Current and Future Cost of Photovoltaics. Long-term Scenarios for Market Development, System Prices and LCOE of Utility-Scale PV Systems. Study on behalf of Agora Energiewende. Huld T., Müller R. ja Gambardella A A new solar radiation database for estimating PV performance in Europe and Africa. Solar Energy, 86, IEA 2015: Photovoltaic Power Systems Programme. Annual Report International Energy Agency. Institute for Energy and Transport (IET) www-sivusto. < Keravan Energia < Pirinen ym Tilastoja Suomen ilmastosta , Raportteja No. 2012:1, Ilmatieteen laitos. Pöyry Management Consulting Oy Loppuraportti 52X Aurinkolämmön liiketoimintamahdollisuudet kaukolämmön yhteydessä Suomessa

98 ScienceAlert < E SolarPower Europe. European Photovoltaic Industry Association (EPIA). Global Market Outlook for Solar Power < Suomen tulli < iedostot/021.pdf> Šúri M., Huld T.A., Dunlop E.D. Ossenbrink H.A Potential of solar electricity generation in the European Union member states and candidate countries. Solar Energy, 81, < Šúri 2007; Huld Solar radiation and photovoltaic electricity potential - country and regional maps for Europe. Institute for Energy and Transportation (IET). < Tahkokorpi, M Aurinkoenergiajärjestelmien hintayhteenveto v < mien_hintayhteenveto_ pdf> TEM < Tengbom Eriksson Arkkitehdit Oy Savilahden maankäytön yleissuunnitelmaehdotus. Wirth H Recent Facts about Photovoltaics in Germany. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE < World Energy Council, E-storage: Shifting from cost to value. Wind and solar applications. Yle uutiset Kokeilu: Halvempaa aurinkosähköä taloyhtiöille verottaja esteenä? <

99 Ô ÌÛ ïé KUOPION KAUPUNKI / YMPÄRISTÖ- JA RAKENNUSVALVONTAPALVELUT Geoenergiapotentiaaliselvitys Kuopion Savilahden alueelle Raportti FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY P29804

100 Raportti 1 (47) Sisällysluettelo 1 Johdanto Geoenergiapotentiaalikartta Arviointimenetelmän tausta Geoenergian hyödyntäminen Geoenergian hyödyntämisen rajoitukset Lähtöaineistot Avoimet paikkatietoaineistot Tarkemmat kairauspisteaineistot Muut lähtötietoaineistot Analyysin kuvaus ja oletukset Maanpeitteen paksuuden analyysi Kallioperä- ja lämmönjohtavuusanalyysi Ehdottomat kieltoalueet Lopullinen geoenergiapotentiaaliaineisto Tulokset Maanpeitteen paksuus Maanpeitteen kerrospaksuudet Kuopion Savilahden alueella Kallioperä ja lämmönjohtavuus Kieltoalueet ja ei suositeltavat alueet Aineiston tarkkuus ja epävarmuustekijät Geoenergiapotentiaalikartta Geoenergiakaivojen mitoitus ja kustannukset Laskennan lähtötiedot Porauskustannukset Geoenergian potentiaaliluokan vaikutus tyyppikiinteistöjen geoenergiajärjestelmän mitoitukseen ja porauskustannuksiin Geoenergiaa täydentävät energiajärjestelmät Maankäyttö ja ympäröivät alueet Kaukolämpö Aurinkoenergia Energian varastointi ja kierrätys Suosituksia alueen eri toimijoille ja lisäselvitystarpeet Yhteenveto ja johtopäätökset Kirjallisuus ja lähteet FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

101 Raportti 2 (47) Liitteet Liite 1: Savilahden alueen maanpeitteen paksuustulkinta Liite 2: Savilahden alueen kallioperän kivilajit Liite 3: Savilahden alueen kallioperän kivilajien lämmönjohtavuus Liite 4: Savilahden alueen geoenergiapotentiaalikartta Liite 5: Laskennan lähtöarvot Liite 6: Geoenergiakaivojen mitoitus ja porauskustannukset, tyyppikiinteistöt Liite 7: Laskennalliset E-luvut eri skenaarioissa Liite 8: Savilahden matalalämpötilaverkko ja jäähdytysverkko FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

102 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (32) Geoenergiapotentiaaliselvitys Kuopion Savilahden alueelle 1 Johdanto Maailmanlaajuisten ilmastotavoitteiden mukaisesti uusiutuvien energialähteiden käyttöä tulisi huomattavasti lisätä tulevaisuudessa. Kuopion Savilahden alueen toimijoilla on käynnissä vuoden 2016 mittainen Savilahden vähähiilinen energiamalli SaVE yhteishanke. Tavoitteena on suunnitella Savilahdesta vähähiilinen ja energiatehokas toiminta-alue. Hankkeessa selvitetään aurinko- ja geoenergian käyttömahdollisuuksia sekä älykkään rakennusautomaation hyödyntämistä alueella. SaVE-hanke on osa Savilahti-projektia sekä Kestävää kasvua ja työtä Suomen rakennerahasto-ohjelman toteutusta. Hanketta rahoittaa toteuttajien lisäksi Etelä-Savon ELY. Alueen jatkosuunnittelua varten alueesta tarvitaan energiaselvityksiä. Uusiutuvan energian valtakunnalliset ja alueelliset käyttötavoitteet huomioiden selvityksiä toteutetaan ainakin geoenergian, aurinkoenergian ja kaukojäähdytyksen osalta. Geoenergian suosio lämmitysjärjestelmänä on kasvanut voimakkaasti viimeisen kymmenen vuoden aikana Suomessa. Uusiutuvien energiamuotojen lisäksi myös kasvava energiaomavaraisuuden vaatimus lisää geoenergian kiinnostavuutta. Tässä työssä tutkittiin geoenergian soveltuvuutta yhtenä lämmitys- ja jäähdytysratkaisuna Kuopion Savilahden alueella. Lisäksi on tarkasteltu geoenergian alueratkaisun yhteensopivuutta ympäröivien alueiden energiajärjestelmien kanssa, keskeisenä kaukolämpöverkosto. Lopputuloksena on saatu karttaesitys geoenergiapotentiaalista ja kuvaus geoenergian hyödynnettävyydestä alueella. Geoenergiapotentiaaliselvitystyötä on ohjannut Kuopion kaupungin asettama projektityöryhmä, johon ovat kuuluneet Tapio Kettunen, Minna Kuuluvainen, Mari Piipponen ja Jukka Eskelinen. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy:ssä selvitystä ovat tehneet ja raportin laatineet Hannu Vinnamo (projektipäällikkö), Jani Uitti (energia-asiantuntija), Jan Tvrdý (paikkatietoasiantuntija) ja Maija Aittola (geologi). 2 Geoenergiapotentiaalikartta 2.1 Arviointimenetelmän tausta Geoenergian hyödyntäminen Maalämpö on uusiutuvaa auringon säteilystä saatavaa energiaa, jonka käyttö kiinteistöjen lämmitysratkaisuna on nykyisin yleistynyt huomattavasti. Maalämmöllä tarkoitetaan maaperään tai veden massaan varastoitunutta auringon lämpöenergiaa. Syvemmällä kallioperässä lämpöenergia on taas pääosin radioaktiivisten aineiden hajoamisesta peräisin olevaa geotermistä energiaa. Maahan tai vesistöön varastoitunutta aurinkoenergiaa hyödynnetään lämpöpumppuratkaisulla. Suomen Lämpöpumppuyhdistyksen mukaan Suomessa oli käytössä viime vuonna noin lämpöpumppua, joista oli maalämpöpumppuja. Ilmalämpöpumput ovat selvästi suositumpi ratkaisu edullisuutensa vuoksi. Ilmalämpöpumpuilla pääsääntöisesti vain täydennetään jo olemassa olevaa lämmitysratkaisua ja hoidetaan kesäajan jäähdytys, kun maalämpöpumppu soveltuu hyvin päälämmitysratkaisuksi. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

103 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 2 (32) Kuva 1. Suomessa käytössä olevat lämpöpumput (Lähde: Sulpu ry). Maalämpöpumppujen myynti kasvoi voimakkaasti vuoteen 2011 saakka, mutta on sen jälkeen ollut laskussa (kuva 2). Vuoden 2011 voimakas kasvuhyppäys johtui investointituesta, joka heijastui seuraaviin vuosiinkin. Yleinen rakentamisvolyymin lasku näkyy myös maalämpöpumppuinvestoinneissa, mutta kuitenkin maalämpöpumppujen markkinaosuus kiinteistöjen lämmitysratkaisuna on jatkanut tasaista kasvua viimeisten 20 vuoden aikana. Toteutuneista maalämpöratkaisuista ei ole tarkkaa tilastotietoa kuinka suuressa osassa lämmönlähteenä on maaperä, kallio tai vesistö. Ylivoimaisesti suurin osa perustuu kuitenkin kallioon porattuun energiakaivoon. Kuva 2. Suomessa myydyt maalämpöpumput (Lähde: Sulpu ry). Suomessa maa- ja kallioperän pintaosien vuotuinen keskilämpötila on keskimäärin kaksi astetta ilman vuotuista keskilämpötilaa korkeampi (kuva 3) ja FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

104 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 3 (32) se vaihtelee maantieteellisen sijainnin mukaan. Lämpötila vaihtelee myös paikallisesti. Rakennetuilla alueilla se voi olla useita asteita korkeampi kuin esimerkiksi luonnontilaisessa metsässä. Kuva 3. Vasemmalla ilmalämpötilan vuotuinen keskiarvo ja oikealla maanpinnan lämpötilan vuotuinen keskiarvo (Lähde: Ympäristöopas 2013). Maanpinnan keskilämpötila vaihtelee vuosittaisen ilmalämpötilan mukaan, mutta vakiintuu Suomessa n metrin syvyydessä 5 6 asteeseen (kuva 4). Syvemmällä kallioperässä geoterminen energia nostaa lämpötilaa keskimäärin 0,5 1 astetta / 100 m. Näin ollen maan eteläosissa kallioperän lämpötila 200 metrin syvyydessä on noin 6 FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

105 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 4 (32) Kuva 4. Maanpinnan vuodenajan mukainen lämpötilavaihtelu (Nina Leppäharju, 2008: Kalliolämmön hyödyntämiseen vaikuttavat geofysikaaliset ja geologiset tekijät). Lämpöpumpputekniikan avulla maa- ja kallioperään tai vesistöön sitoutunutta lämpöenergiaa voidaan käyttää rakennusten ja niiden käyttöveden ympärivuotiseen lämmittämiseen ja viilentämiseen. Lämpöpumpputekniikan toimintaperiaate on sama riippumatta lämmönlähteestä. Käytettävä lämmönlähde - maaperä, kallio tai vesistö vaikuttaa investointikustannuksiin sekä käyttökustannuksiin. Kuva 5. Lämpöpumpun lämmönlähteet (Jarmo Kallio, GTK 2012, Geoenergian hyödyntäminen lämmityksessä ja jäähdytyksessä). FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

106 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 5 (32) Lämpöpumppu koostuu suljetusta kylmäainekiertopiiristä (B), kompressorista (2), höyrystimestä (1), lauhduttimesta (3) ja paisuntaventtiilistä (4). Lisäksi järjestelmä vaatii oman lämmönkeruupiirin (A) höyrystimeltä lämmönlähteeseen ja lämmönsiirtopiirin lauhduttimelta rakennuksen lämmönluovutukseen (C). Lämpöpumpun pääkomponentit ja toimintaperiaatekaavio on esitetty kuvassa 6. Kuva 6. Lämpöpumpun pääkomponentit ja toimintaperiaatekaavio (YM, Ympäristöopas 2013, Energiakaivo). Lämmitystilanteessa lämmönlähteeseen varastoitunutta energiaa kerätään talteen omalla lämmönkeruuputkistolla, jolla lämpöä tuodaan höyrystimelle. Lämmönkeruuputkistossa kiertävä kylmäaine on yleisimmin etanoli-vesiliuos (tai bioetanoli-vesiliuos). Höyrystimessä kylmäaine höyrystyy sitoen lämmönkeruuputkiston tuoman lämmön itseensä. Höyrystynyt kylmäaine puristetaan korkeampaan paineeseen ja lämpötilaan kompressorin avulla. Kompressorin käyttämä sähköenergia ja kylmäaineen sitoma lämpöenergia luovutetaan lauhduttimen kautta rakennuksen lämmitysjärjestelmään. Lauhduttimessa kylmäaine muuntuu lauhtuessaan nesteeksi, jolloin sen painetta alennetaan paisuntaventtiilin avulla. Kylmäaineen lämpötila laskee ja se palautuu höyrystimelle. Jäähdytystilanteessa ohjaus tapahtuu hieman eri tavalla. Prosessia ohjataan jäähdytysjärjestelmän tarvitseman menoveden lämpötilan mukaan siten, että kompressori alentaa liuoksen lämpötilaa kiinteistön tarvitsemalle lämpötilatasolle. Höyrystyminen tapahtuu samoin matalassa lämpötilassa sitoen lämpöä itseensä ja FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

107 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 6 (32) lauhtuessaan palauttaa lämpöä ympäristöönsä, lämmönlähteeseen, lauhduttimeen tai kiinteistön lämmitysjärjestelmään. Lämmönlähde vaikuttaa lämmönkeruupiirin mitoitukseen ja sitä kautta investointikustannuksiin (kuva 7). Kuva 7. Lämpöpumpun lämmönlähteen vaikutus lämmönkeruupiirin putkistopituuteen (Lähde: Rakennustietosäätiö RTS 2001). Lämpöpumpuissa käytettävistä lämmönlähteistä tehokkain on energiakaivo (lämpökaivo), eli lämmönkeruuputkistoa varten kallioperään porattu halkaisijaltaan noin mm reikä. Energiakaivon syvyyteen vaikuttavat kallioperän lämmönjohtavuus, maanpeitteen paksuus sekä pohjaveden virtaukset. Yleinen kaivosyvyys on metriä. Energiakaivoratkaisu on hankintakustannuksiltaan muihin lämmönlähderatkaisuihin verrattuna kalliimpi, mutta käyttökustannuksiltaan edullisempi. Lisäksi sen etuna on vähäinen tilantarve, joskin useaa energiakaivoa tarvittaessa kaivojen etäisyys toisistaan tulee olla vähintään 15 metriä. Energiakaivosta saatava lämpöteho vaihtelee Pohjois- ja Etelä-Suomen välillä W/m. Maaperästä lämpöä kerätään noin metrin syvyyteen asennettavan keruuputkiston avulla. Parhaiten tähän tarkoitukseen soveltuva maa-aines on kostea savi, koska se luovuttaa aurinkoenergian tuottamaa lämpöä paremmin kuin kuivat hiekkamaalajit. Maaperään asennettava putkisto eli maapiiri vaatii kohtalaisen pinta-alan, noin 1,5 m²/putkimetri. Vaakaputkistolla kerättävä lämpöteho on Pohjois-Suomessa W/m ja Etelä-Suomessa W/m. Vesistöön asennettava lämmönkeruuputkisto ankkuroidaan pohjaan. Vesistöksi soveltuvat kokemuksien mukaan parhaiten vähintään 2 metrin syvyiset järvet, lammet ja merenrannat. Virtaava vesi alentaa keruupiirin lämpötehoa. Vesistöstä FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

108 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 7 (32) kerättävä lämpöteho on W/m Pohjois-Suomessa ja W/m Etelä- Suomessa Geoenergian hyödyntämisen rajoitukset Energiakaivoja koskeva lainsäädäntö Maankäyttö- ja rakennuslaki (132/1999) Uuden rakennuksen lämmitysjärjestelmän rakentaminen käsitellään osana rakennuslupaa. Maankäyttö- ja rakennuslain 125 :n mukaan rakennuslupa tarvitaan rakennuksen rakentamisen lisäksi eräisiin korjaus- ja muutostöihin sekä rakennuksen käyttötarkoituksen olennaiseen muuttamiseen. Mikäli jo olemassa olevan rakennuksen lämmitysjärjestelmä halutaan vaihtaa maalämpöjärjestelmäksi, tarvitaan toimenpidelupa (132/1999, 126 a ), ellei kunta ole toisin rakennusjärjestyksessään määrännyt. Vesilaki (587/2011) Maalämpöjärjestelmän rakentamiseen maankäyttö- ja rakennuslain mukaisen toimenpide- tai rakennusluvan lisäksi tarvitaan mahdollisesti vesilain mukainen lupa. Vesilain mukainen lupa haetaan aluehallintovirastolta (AVI). Ympäristönsuojelulaki (86/2000) Pohjaveden pilaamiskiellosta on säädetty ympäristönsuojelulain 8 :ssä. Ympäristönsuojelulain perusteella pohjaveden pilaaminen ja laadun vaarantaminen on kiellettyä eikä siihen voida myöntää poikkeusta eikä lupaa. Pohjavesialueelle sijoitettu maalämpöjärjestelmä voi aiheuttaa riskin sekä pohjaveden laadulle, että määrälle. Kunnan lupaviranomainen määrittelee erikseen vedenhankinnan kannalta tärkeillä ja vedenhankintaan soveltuvilla pohjavesialueilla (I ja II luokan pohjavesialueet) sijaitsevat suojavyöhykkeet. Suojavyöhykkeille ei tule sijoittaa maalämpökaivoja. Kiinteistönmuodostamislaki (554/1995) Energiakaivo voidaan naapurin suostumuksella porata naapurin kiinteistön puolelle ulottuvana vinoreikänä. Myös energiakaivo ja maapiiri voidaan sopimuksen perusteella sijoittaa naapurin puolelle. Näissä tapauksissa on syytä perustaa rasite, joka kirjataan rakennusvalvonnan rekisteriin. Kemikaalilaki (744/1989) Kemikaalilaki liittyy maalämpöjärjestelmissä käytettäviin lämmönkeruunesteisiin. Keruuputkistossa käytettävä laimennettu denaturoidun etanolin ja veden kylmäaineliuos on pääsääntöisesti vahvuudeltaan % (jäätymispiste -17 C), joka luokitellaan syttyväksi (leimahduspiste +29 C). Syttyvillä kemikaaleilla ilmoitusvelvollisuuden raja on 5 tonnia ja lupavelvollisuuden raja 100 tonnia. Esim. omakotitalon maalämpöjärjestelmässä kylmäaineliuoksen määrä jää alle yhden tonnin. Terveydensuojelulaki (763/1994) Terveydensuojelulain määräykset eivät suoraan koske maalämpöjärjestelmän rakentamista, vaan ne liittyvät lämmitysjärjestelmän mitoitukseen, talousveden FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

109 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 8 (32) laatuun ja lämpimän käyttöveden lämpötilaan. Jos maalämpöjärjestelmää hyödynnetään käyttöveden lämmittämisessä, lämpöpumpun mitoituksessa on otettava huomioon ympäristöministeriön määräys vesijohtoveden lämpötilasta sekä sosiaali- ja terveysministeriön Asumisterveysohjeessa annetut vaatimukset vesijohtoveden lämpötilasta. Lupaviranomaisen rajoitukset Suomessa ei toistaiseksi ole valtakunnallista ohjeistusta maalämpöjärjestelmien sijoittamisesta pohjavesialueille, joten eri kuntien alueilla on erilaisia käytäntöjä. Kunta voi ohjata maalämpöjärjestelmien rakentamista kunnan eri alueilla olosuhteiden vaatimusten mukaan (esimerkiksi pohjavesiolosuhteet, pilaantuneet maat tai maanalainen rakentaminen) rakennusjärjestyksen, ympäristösuojelumääräyksien tai kaavamerkintöjen avulla. Lupaviranomainen voi asettaa käytettävälle kylmäaineelle (lämmönsiirtoaine) vaatimuksia. Esimerkiksi etyleeniglykolin käyttö saattaa olla kielletty. Suositeltavaa on käyttää denaturoitua etanolia tai bioetanolia. Tekniset rajoitukset Maalämpöjärjestelmän toteutukseen vaikuttavat tekniset rajoitukset liittyvät pääasiassa käytettävään lämmön lähteeseen (kallioperä, maaperä tai vesistö). Energiakaivon poraamisella kallioperään voi olla merkittäviä ympäristövaikutuksia ja siksi siihen liittyy eniten määräyksiä ja ohjeistusta. Mm. suojaetäisyyksillä pyritään minimoimaan energiakaivon vaikutukset muihin maanalaisiin infrarakenteisiin. Maaperään asennettavan vaakaputkiston asennuksessa tulee huomioida samat suojaetäisyydet. Taulukko 1. Energiakaivon porareiän suositeltavat minimietäisyydet eri kohteisiin. Sopivat etäisyydet voivat vaihdella porareiän kaltevuuskulmasta, pohjaveden virtausolosuhteista ja maaperästä riippuen (Lähteet: Ympäristöopas 2013). Kohde Energiakaivo Porakaivo Rengaskaivo Rakennus Kiinteistön raja katuun naapuriin puistoon Kiinteistökohtainen jätevedenpuhdistamo Viemärit ja vesijohdot Kaukolämpöjohdot Tunnelit ja luolat Suositeltu minimietäisyys 20 m 40 m 20 m 3 m 4 m 7,5 m ei rajoitusta kaikki jätevedet 30 m, harmaat vedet 20 m 5 m 3 m 25 m FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

110 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 9 (32) Lähtöaineistot Avoimet paikkatietoaineistot Geologian tutkimuskeskus, Maapeitepaksuus 1: Maapeitepaksuus 1: aineistossa olemassa oleva maapeitepaksuustieto esitetään luokiteltuna aluemaisena tietona. Aineisto on luokiteltu viiteen luokkaan <1m, <10 m, <30 m, <50 m ja >50 m. Maapeitepaksuudella tarkoitetaan kallioperää peittävän irtomaapeitteen paksuutta. Maapeitepaksuustieto pohjautuu Maaperä 1: kartta-aineiston tulkintaan. Tulkintaa on tarkennettu geologisissa, geofysikaalisissa ja geoteknisissä tutkimuksissa saaduilla pistemäisillä tai viivamaisilla tiedoilla kallionpinnan tasosta. Tässä työssä maanpeitepaksuusaineisto toimi lähtötietona tarkemmalle maanpeitteen paksuuden ja geoenergiapotentiaalin tutkimiselle. Geologian tutkimuskeskus, Kallioperä 1: Aineisto sisältää Geologian tutkimuskeskuksen vuosina mineraalisten raaka-ainevarojen kartoituksen, yhteiskunnan kiviaineshuollon ja tieteellisen tutkimuksen tarpeisiin tuottamaa aineistoa. Tämä aineisto sisältää kivilajitiedot aluerajauksina, kallioperähavainto- ja kairauspisteet sekä olennaiset tektoniset havainnot, litologiset primäärirakenteet, malmimineraalit ja metamorfiset indeksimineraalit. Tässä työssä aineistoa käytettiin lähtötietoaineistona kivilajien määrittelemiseksi tutkittavalla alueella. Kivilajien lämmönjohtavuudella on merkitystä geoenergiapotentiaalin kannalta. Geologian tutkimuskeskus, kallioperäkairaukset Kallioperän syväkairaukset sisältävät paikkatiedot yli syväkairausreikään. Kairausaineistoa on tuotettu pääasiassa Geologian tutkimuskeskuksen ja Outokumpu Oy:n kallioperä- ja raaka-ainekartoituksen yhteydessä 1920-luvulta lähtien. Savilahden alueella ei ole syväkairausreikiä. Geologian tutkimuskeskus, valtakunnallinen kairasydänaineisto Valtakunnallisen kairasydänarkiston tietokanta sisältää paikkatiedot yli syväkairausreikään. Kairaustiedot ovat mukana maanpeitteen paksuuden tarkemmassa arvioinnissa. Maanmittauslaitos, maastotietokanta Maanmittauslaitoksen Maastotietokanta on koko Suomen kattava maastoa kuvaava aineisto. Sen tärkeimpiä kohderyhmiä ovat liikenneväyläverkosto, rakennukset ja rakenteet, hallintorajat, nimistö, maankäyttö, vedet ja korkeussuhteet. Geoenergiapotentiaaliselvityksessä maastotietokannasta käytetään lähtötietona maanpeiteluokkia. Suomen ympäristökeskus, pohjavesialueet Aineisto sisältää vedenhankintaa varten kartoitetut ja luokitellut pohjavesialueet ja niiden suojavyöhykkeet. Pohjavesialueet on luokiteltu käyttökelpoisuutensa ja suojelutarpeensa perusteella kolmeen luokkaan: I vedenhankintaa varten tärkeä pohjavesialue, II vedenhankintaan soveltuva pohjavesialue, III muu pohjavesialue. Pohjavesialueilla kairausten tekemiseen liittyy erilaisia rajoituksia ja ohjeistuksia eri kuntien alueella. Savilahden alue ei kuulu pohjavesialueeseen. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

111 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 10 (32) Tarkemmat kairauspisteaineistot Maaperäkairauksista on ollut käytettävissä kaupungilta saadut tiedot, jotka käsittivät pääasiassa rakentamiseen liittyviä pohjatutkimuksia, joissa ei pääsääntöisesti ole tehty kalliovarmistusta Muut lähtötietoaineistot Ehdottomat kieltoalueet Kaupungin kanssa käytyjen keskustelujen perusteella sekä osayleiskaavasta on määritetty ehdottomat kieltoalueet, joille geoenergiaporauksia ei voi suorittaa. Ehdottomia kieltoalueita ovat Neulamäen luolaston yläpuolinen alue 25 metrin suoja-alueineen. Tämä on huomioitu osana analyysiä. Kiinteistö- sekä rakennusrekisteriaineistot Kuopion kaupunki toimitti myös tiedot rakennuksista ja niiden käyttötarkoituksista sekä kiinteistöaineiston. Tietoja ei suoraan käytetty osana laskelmia, mutta ne toimivat taustatietona analyysiä tehdessä. 2.3 Analyysin kuvaus ja oletukset Mahdollisuus hyödyntää geoenergiaa riippuu voimakkaasti maakerroksen paksuudesta, kallioperän ominaisuuksista ja pohjaveden pinnan korkeudesta. Mitä paksumpi maapeite on, sitä kalliimpaa on energiakaivon tai kaivokentän poraus. Myös kallioperän ominaisuuksilla, kuten lämmönjohtavuudella on suora yhteys energiakaivon energian tuottoon ja tehoon / metri. Alueellisen kallioperän ominaisuudet vaikuttavat siis geoenergiaporauksen kustannuksiin ja samalla koko menetelmän kannattavuuteen. Energiakaivon tulee täyttyä kokonaan vedellä. Kaivoon jäävän ilman lämmönjohtavuus on huono ja se toimii eristeenä heikentäen energiakaivosta saatavaa tehoa ja energiaa. Ellei pohjavesi nouse kaivoon, pitää kaivo täyttää vedellä ja varmistua, että vesi myös pysyy kaivossa. Riskinä tällöin on, että pintavesiä pääsee kaivorakenteiden kautta pohjaveteen. Vesien sekoittumisriskiä voidaan vähentää kaivon täyttämisellä esimerkiksi betoniitillä Maanpeitteen paksuuden analyysi Maanpeitteen paksuus laskettiin maaperäkairausten ja maalämpökaivojen pistemäisistä tiedoista. Maanpeitteen paksuuden arvioinnissa käytettiin myös GTK:n avointa maaperäaineistoa (500 m ruututieto). Analyysin tueksi käytettiin maanmittauslaitoksen KM-2 korkeusmallia (mpy, kaltevuus) ja olemassa olevaa geomorfologiaa käsittelevää aineistoa (OIVA harjut, kallioalueet, moreenimuodostumat, yms.). Tämän työn yhteydessä ei ole tehty uusia erillisiä porauksia maanpeitteen paksuuden selvittämiseksi Kallioperä- ja lämmönjohtavuusanalyysi Kallioperän ominaisuuksien tiedot alueilla saadaan GTK:n kallioperäaineistosta. Eri kivilajeilla on erilainen lämmönjohtavuus, joka vaikuttaa geoenergian hyödyntämisen kannattavuuteen. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

112 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 11 (32) Ehdottomat kieltoalueet Kaupungin kanssa käytyjen keskustelujen perusteella on selvitetty alueet, joille geoenergiaporauksia ei voida suorittaa. Nämä on käsitelty ehdottomina kieltoalueina geoenergiapotentiaalin analyysissä Lopullinen geoenergiapotentiaaliaineisto Edellä esitellyt analyysit yhdistettiin spatiaaliseen data-analyysiin perustuvalla monimuuttujaisella mallinnuksella (kuva 8) jolla saatiin yhdistettyä lopullinen geoenergiapotentiaaliaineisto. Aineisto: Kallioperän ominaisuudet (KO) jäsenyysarvo luokka kivilajin lämmönjohtavuus [W/mK] > < 2.55 Aineisto: Maapeitteen paksuus (MP) jäsenyysarvo luokka maapeitteen paksuus [m] < > 30 Aineisto: Ehdottomat kieltoalueet (EK) jäsenyysarvo arvo ei ole on Geoenergiapotentiaalin luokka (GL = KO j.arv x MP j.arv x EK j.arv) jäsenyysarvo luokka Erittäin hyvin soveltuvat alueet Hyvin soveltuvat alueet Kohtalaiset alueet Ei suositeltavat alueet Erittäin huonosti soveltuvat alueet Kuva 8 Eri analyysien yhdistäminen geoenergiapotentiaalikartan luomiseksi. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

113 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 12 (32) Tulokset Maanpeitteen paksuus Kallioperää lämmönlähteenä hyödynnettäessä maanpeitteen paksuudella on vaikutusta investointikustannuksiin. Lisäkustannukset muodostuvat porausreikään asennettavasta suojaputkesta sekä mahdollisesti tarvittavasta syvemmästä porauksesta. Suojaputkea tarvitaan estämään maa-aineksen sekä pintavesien valuminen energiakaivoon. Suojaputkena käytetään muoviputkea, mutta pääsääntöisesti maa-aineskerroksen ollessa yli kolme metriä käytetään teräsputkea. Maanpeitteen paksuus vaikuttaa lisäporaustarpeeseen, sillä maaaineksen lämmönsiirto-ominaisuudet ovat heikommat kuin kallioperän. Maanpeitteen heikompi lämmönsiirto pitää kompensoida lisäämällä energiakaivon syvyyttä, jotta saavutetaan laskennallisesti määritelty riittävä aktiivinen keruupiirin pituus Maanpeitteen kerrospaksuudet Kuopion Savilahden alueella Tarkastelualue rajautuu lounais- ja koillisosistaan kallioalueisiin, joissa pintamaakerroksen paksuus on alle 1 metrin luokkaa. Tarkastelualueen eteläosassa esiintyy hiekkamoreenia, jonka pintaosissa mm. Kasvitieteellisen puutarhan ja yliopiston alueilla, esiintyy paikoitellen savea. Lähtötietoina saadut kairaustiedot ovat pääasiassa painokairausten tuloksia. Painokairaukset ovat kevyitä kairauksia, jotka usein päättyvät kiveen tai lohkareeseen/kallioon tai määräsyvyyteen. Niillä ei luotettavasti pystytä varmistamaan kallionpinnan korkeusasemaa. Niitä käytetään pohjatutkimusmenetelmänä esim. kiinteistöillä, jossa halutaan tietää missä tulee ns. kova pohja, jonka perusteella voidaan esim. paalupituuksia määrittää. Kairausten perusteella suurin osa alueesta on maakerrospaksuudeltaan alle 20 metriä (ei kalliovarmistusta). Kairausten perusteella, syvimmät maakerrospaksuudet (yli 30 metriä, ei kalliovarmistusta) esiintyvät Niuvantien sairaalan alueella. Savisaaren länsiosassa esiintyy hiekkamoreenia ja länsi- ja pohjoisosassa on kalliota. Savisaaren itäosassa esiintyy pääasiassa hietaa ja eteläosassa liejua. Kairausten perusteella, syvimmät maakerrospaksuudet (yli 30 metriä, ei kalliovarmistusta) sijaitsevat entisen kaupungin puutarhan itäpuolella. Maanpeitteen paksuustulkinta on esitetty kuvassa 9 sekä liitteessä 1. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

114 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 13 (32) Kuva 9. Maanpeitteen paksuustulkinta Savilahden alueella Kallioperä ja lämmönjohtavuus Kivilajien lämmönjohtavuus on merkittävin kivilajien ominaisuuksista, joka vaikuttaa geoenergian hyödynnettävyyteen. Energiakaivon ja ympäröivän kallion välille muodostuu lämpötilaero, kun energiakaivosta otetaan lämpöenergiaa. Kivilajin lämmönjohtavuudesta ja myös kallioperän pohjaveden liikkeistä riippuu, miten hyvin energiakaivosta otetun lämpöenergian tilalle tulee korvaavaa lämpöä ympäröivästä kalliosta. Kivilajin lämmönjohtavuus vaikuttaa siihen, miten syvä energiakaivo tarvitaan kohteeseen. Suomen kivilajien lämmönjohtavuuksien keskiarvo on 3,24 W/(mK) (Peltoniemi, 1996). Geoenergiapotentiaalin selvityksessä on käytetty kirjallisuudessa esitettyjä lämmönjohtavuusarvoja. Savilahden tarkastelualueen kallioperä koostuu pääasiassa kiillegneissistä ja - liuskeesta, emäksisestä metavulkaniitista sekä pohjagneissistä (tonaliittisthrondhjemiittis-granodioriittistä granitoidia ja migmatiittia). Lisäksi tarkastelualueen kallioperässä esiintyy kvartsiittia, sekä graniittia ja granodioriittia. Kirjallisuuden perusteella on käytetty alueen yleisimpien kivilajien lämmönjohtavuuksina seuraavia arvoja: - Kiillegneissi ja - W/(mK) - Emäksinen metavulkaniitti, lämmönjohtavuus 2,85 W/(mK) - Pohjagneissi, lämmönjohtavuus 3,52 W/(mK) - Kvartsiitti, lämmönjohtavuus 5,02 W/(mK) - W/(mK) Kivilajien lämmönjohtavuuksien perusteella hyvin tai erinomaisesti geoenergian käyttöön soveltuvat Neulamäen ja Savilahden välinen alue (kallioperältään FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

115 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 14 (32) pohjagneissiä, kvartsiittia sekä graniittia ja granodioriittia) ja Puijonlaakson alue (kallioperältään pohjagneissiä ja kvartsiittia). Muu tarkastelualue (kallioperältään kiillegneissiä ja liusketta sekä emäksistä metavulkaniittia) soveltuu geoenergian käyttöön keskinkertaisesti. Kuvan 10 lisäksi kallioperän kivilajit on esitetty liitteessä 2 ja kivilajien lämmönjohtavuus liitteessä 3. Kuva 10. Kallioperän kivilajit ja lämmönjohtavuus Savilahden alueella Kieltoalueet ja ei suositeltavat alueet Pilaantuneita maa-alueita (PIMA-alueet) ei huomioida kieltoalueina, koska kairausten soveltuvuus tutkitaan lupahakemuksen yhteydessä. Pilaantuneille maa-alueille ei tule rakentaa maalämpöjärjestelmiä, mutta pilaantuneellekin maaalueelle voi tehdä kairauksia sen jälkeen, kun maa-alue on puhdistettu. Savilahden alueella on tunnistettuja PIMA-alueita, mutta niillä ei ole geoenergian käyttöä rajoittavaa vaikutusta. Neulamäen itäpuolella kvartsiitin (keltainen väri kuvassa 10) ja metavulkaniitin (vihreä väri kuvassa 10) välissä kulkee kallioruhje. Ruhjetta tulee välttää, sillä ruhjeeseen porattujen energiakaivojen toiminta voi häiriintyä tai kaivot menettää kokonaan toimintakykynsä. 2.5 Aineiston tarkkuus ja epävarmuustekijät Aineiston tarkkuus sekä kairauspistelähtöaineiston alueellinen jakauma ja havaintojen tiheys vaihtelevat merkittävästi. Tarkemman lähtötietoaineiston maaperäkairauksia ei ole pääsääntöisesti ulotettu kallioperään saakka, eikä kairauksissa ole tehty kalliovarmistuksia. Näin ollen maaperän kokonaispaksuus voi olla karttaesitystä paksumpi ja kallionpinta ulottua arvioitua syvemmällä. Kallioperäaineiston tarkkuus, pääsääntöisesti 1: mittakaavainen aineisto, vaikuttaa myös lopullisen geoenergiakartan tarkkuuteen. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

116 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 15 (32) Geoenergiapotentiaalikartta Geoenergiapotentiaalikartan rasteriaineisto (geotiff) on toteutettu 2 x 2 metrin resoluutiolla, ETRS-TM35FIN koordinaatistossa (EPSG:3067). Korkeusjärjestelmänä käytetään N2000 -korkeusjärjestelmää. Aineisto kattaa Kuopion kaupungin Savilahden alueen. Geotiff aineiston arvot vaihtelevat luvusta 1 (erittäin hyvin soveltuvat) lukuun 0,08 (erittäin huonosti soveltuvat alueet). Neulamäen luolastoalue muodostaa ainoan kieltoalueen. Lisäksi tulee välttää Neulamäen itäpuolella kulkevaa kallioruhjetta. Geoenergiapotentiaalikartta on esitetty kuvassa 11 ja liitteessä 2. Kuva 11. Savilahden alueen geoenergiapotentiaalikartta. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

117 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 16 (32) Geoenergiakaivojen mitoitus ja kustannukset 3.1 Laskennan lähtötiedot Valtioneuvosto ehdottaa maankäyttö- ja rakennuslakia muutettavaksi siten, että rakentamisen energiatehokkuuden olennaiset tekniset vaatimukset tulisivat uusien rakennusten osalta sisältämään vaatimuksen lähes nollaenergiarakennuksista. Uudisrakennukset tulee rakennuksen käyttötarkoituksen edellyttämällä tavalla suunnitella ja rakentaa lähes nollaenergiarakennukseksi. Velvoite siirtyä uudisrakentamisessa lähes nollaenergiarakentamiseen sisältyy uudelleenlaadittuun Euroopan parlamentin ja neuvoston rakennusten energiatehokkuudesta antamaan direktiiviin. Direktiivissä säädetään lähes nollaenergiarakennuksen määritelmästä ja määräajoista, joilla lähes nollaenergiarakennuksiin tulee siirtyä. Maankäyttö- ja rakennuslaissa määriteltäisiin direktiivin mukaisesti, mitä lähes nollaenergiarakennuksella tarkoitetaan. Uudisrakentamisen energiatehokkuutta määritettäessä energiantarpeet muunnettaisiin edelleen yhteenlaskettavaan muotoon kullekin energiamuodolle määritettävien energiamuodon kertoimien avulla. Energiatehokkuuden vertailuluku (E-luku), jonka yksikkönä käytetään kwh E /(m 2 a), on energiamuotojen kertoimilla painotettu rakennuksen laskennallinen ostoenergiankulutus rakennuksen lämmitettyä nettoalaa kohden vuodessa. Rakennuksen energiatehokkuuden vertailuluku lasketaan energiamuodoittain eritellystä rakennuksen laskennallisesta ostoenergiankulutuksesta energiamuotojen kertoimia käyttäen kaavalla: E = kaukolämpö Q kaukolämpö kaukojäähdytysq kaukojäähdytys polttoaineiq polttoainei sähkö W sähkö A netto jossa: E on energiatehokkuuden vertailuluku, kwh E /(m 2 a); Q kaukolämpö on kaukolämmön kulutus vuodessa, kwh/a; Q kaukojäähdytys on kaukojäähdytyksen kulutus vuodessa, kwh/a; Q polttoainei on polttoaineen i sisältämän energian kulutus vuodessa, kwh/a; W sähkö on sähkön kulutus vuodessa, missä on otettu huomioon vähennykset rakennukseen kuuluvalla laitteistolla ympäristöstä vapaasti hyödynnettävästä energiasta otettu energia siltä osin, kuin se on käytetty rakennuksessa, kwh/a; kaukolämpö on kaukolämmön energiamuodon kerroin; kaukojäähdytys on kaukojäähdytyksen energiamuodon kerroin; polttoainei on polttoaineen i energiamuodon kerroin; sähkö on sähkön energiamuodon kerroin; A netto on rakennuksen lämmitetty nettoala, m². Energiamuodon kertoimien lukuarvot annetaan valtioneuvoston asetuksella. Myös näitä lukuarvoja tarkastellaan lakiuudistuksen yhteydessä. Tässä työssä on E- luvun laskennassa rakennusten ostoenergian osalta käytetty ehdotettuja uusia kertoimia (Valtioneuvoston asetus rakennuksissa käytettävien energiamuotojen kertoimien lukuarvoista, luonnos ). FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

118 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 17 (32) Taulukko 2. Eri energiamuotojen kertoimet. Ehdotetut uudet kertoimet Nykyiset kertoimet Sähkö 1,20 1,70 Kaukolämpö 0,50 0,70 Kaukojäähdytys 0,28 0,40 Fossiiliset polttoaineet 1,00 1,00 Rakennuksissa käytettävät uusiutuvat polttoaineet 0,50 0,50 Uusien rakennusten energiatehokkuuden vähimmäisvaatimuksena vertailuluku ei saa ylittää asetettuja raja-arvoja. Tässä työssä tarkasteltujen kiinteistöjen E- lukuina on käytetty ehdotettuja uusia raja-arvoja (Ympäristöministeriön asetus uuden rakennuksen energiatehokkuudesta, luonnos ). Taulukko 3. Kiinteistöjen käyttötarkoituksen mukaiset energiatehokkuuden vertailuluvut. Rivitalo ja enintään kaksikerroksinen asuinkerrostalo Vähintään kolmikerroksinen asuinkerrostalo Ehdotetut uudet E-luvut Nykyiset E-luvut Toimistorakennus Opetusrakennus Liikerakennus Energiatehokkuuden vertailulukuihin pääsemiseksi rakennusten energiatehokkuuden tulee parantua nykyvaatimuksista ja lämmitykseen käytettävän energian on oletettu vähenevän asuinrakennusten osalta vähintään 15 % nykyisillä rakentamismääräyksillä rakennettujen kiinteistöjen kulutuksesta. Tämä tarkoittaa seuraavien rakennusluokkien mukaisia arvioituja lämpöindeksejä (sisältää lämmityksen ja käyttöveden energian) Kuopion leveysasteilla: Taulukko 4. Selvityksen laskelmissa käytetyt lämpöindeksit Lämpöindeksi 2020 kwh/r-m3 Rivi- ja ketjutalo 28,9 Asuinkerrostalo 21,8 Toimistorakennus 22 Opetusrakennus 26,1 Liikerakennus 14,7 Lämpöindeksien arvioinnissa on hyödynnetty tilastoitua aineistoa toteutuneista rakennusten lämmitysenergian kulutuksista (Motiva / Palvelusektorin ominaiskulutuksia , Energiateollisuus / kaukolämmönkäyttöraportti FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

119 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 18 (32) ). Kiinteistöjen kokonaisenergian tarve jakautuu taulukossa 5 esitettyjen prosenttiosuuksien suhteessa: Taulukko 5. Kiinteistöjen kokonaisenergiakulutuksen jakautuminen. Asuinrakennus Toimistorakennus Opetusrakennus Liikerakennus Lämmitysenergia 39 % 44 % 55 % 24 % LKV 17 % 4 % 6 % 3 % Jäähdytysenergia 4 % 6 % 6 % 9 % Sähkö 40 % 46 % 33 % 65 % 100 % 100 % 100 % 100 % Mitoittavana ulkolämpötilana on käytetty -32 C ja vuoden keskilämpötilana 3,2 C. Tässä selvityksessä käytetyt laskennan lähtöarvot on koottu liitteeseen Porauskustannukset Porauskustannuksia ja maanpeitteen paksuuden vaikutusta kustannuksiin kysyttiin kolmelta energiakaivojen poraajalta: Rototec Oy, Suomen Porakaivo Oy ja PT Energia Poraus Oy (taulukko 6). Kaikilla toimijoilla on samansuuntainen hintavaikutusmekanismi, joskin Rototec eroaa kahdesta muusta siinä, että heidän näkemyksen mukaan lisäporaustarve alkaa vasta, kun maanpeite ylittää 15 metriä. Tyyppikiinteistöjen laskelmissa on käytetty Suomen porakaivon hintatietoja. Taulukko 6. Maanpeitteen paksuuden vaikutus investointikustannuksiin. Kallioperän geofysikaaliset ja geologiset tekijät vaikuttavat energiakaivon syvyyteen. Näistä tärkein on kivilajin lämmönjohtavuus, mitä parempi lämmönjohtavuus sitä pienempi lämmönkeruupiiri tarvitaan saman tehon saamiseksi. Tämän selvityksen laskelmissa on käytetty porakaivon aktiivisyvyytenä 200 metriä. Syvemmillä kaivoilla saataisiin kaivojen lukumäärä pienemmäksi. Kaivoja porataan aina 400 metriin saakka. Suurempia FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

120 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 19 (32) geoenergiajärjestelmiä suunniteltaessa on välttämätöntä tehdä terminen vastetesti eli TRT-mittaus (Thermal Response Test) kallioperän soveltuvuuden varmistamiseksi ja oikean aktiivisyvyyden määrittämiseksi Energiakaivon syvyys (m) y = 233,93x -0,417 R² = 0, ,5 3 3,5 4 4,5 Kivilajin lämmönjohtavuus (W/mK) Kuva 12. Kivilajin lämmönjohtavuuden vaikutus energiakaivon syvyyteen (Lähde: Nina Leppäharju, 2008) Lisäksi energiakaivon aktiivisyvyyteen vaikuttavat kallioperän huokoisuus, ruhjeet, pohjaveden pinta ja pohjaveden virtaukset. Tässä työssä on oletettu, että pohjavesi täyttää energiakaivon vähintään koko kallioperän osuudelta eikä merkittäviä pohjavesivirtauksia esiinny. Lämpöpumpun COP-kertoimeksi käyttöveden lämmitykselle on oletettu 3,0, lämmitysenergialle matalalämpötilaverkossa 4,0 ja jäähdytykselle 4, Geoenergian potentiaaliluokan vaikutus tyyppikiinteistöjen geoenergiajärjestelmän mitoitukseen ja porauskustannuksiin Tyyppikiinteistöinä käytettiin asuinrivitaloa, asuinkerrostaloa sekä toimistorakennusta. Kullekin tyyppikiinteistölle laskettiin tarvittava energiakaivon aktiivisyvyys. Laskennassa käytettiin mitoitusohjelmana NIBE DIM (versio ). Lämpöpumpun (pumppujen) mitoitusperusteena käytettiin noin 100%:n energiapeittoa sekä 60%:n tehopeittoa, eli talvipakkasilla lämmityspiikit katetaan sähkövastuksilla. Tällöin pumput eivät tule ylimitoitettua ja pumppujen käyntiaika on elinjaksokustannusten kannalta edullisin. Laskennalliseen energiakaivojen aktiivisyvyyteen lisättiin vielä 5 metriä pohjapainolle ja lietepesälle sekä maapeitteen paksuuden verran suojaputkellista reikää. Taulukossa 7 on esitetty tyyppikiinteistöjen kaivosyvyydet, kaivojen lukumäärä ja FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

121 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 20 (32) porauskustannukset kahdessa eri potentiaaliluokassa (potentiaaliluokka 5, erittäin hyvin soveltuva sekä potentiaaliluokka 2, huonosti soveltuva). Taulukko 7. Potentiaaliluokan vaikutus geoenergian mitoitukseen ja porauskustannuksiin Rivitalo Asuinkerrostalo Toimistorakennus Lämmitettävä kerrosala m Asukkaita lkm Kokonaislämmitysenergia MWh/a Geoenergiapotentiaali Luokka 2 Luokka 5 Luokka 2 Luokka 5 Luokka 2 Luokka 5 energiapeitto % tehopeitto % Lämpöpumppu NIBE F NIBE F xNIBE F xNIBE F xNIBE FI xNIBE FI Energian otto kwh/m Tehon otto W/m Aktiivinen poraussyvyys *) m Kaivojen lkm (á 200 m) kpl Kaivon kokonaissyvyys m Porauskustannukset Luokan 2 ja 5 kustannusero *) NIBE DIM -mitoitusohjelman laskema aktiivisyvyys Geoenergian potentiaaliluokan vaikutus geoenergiajärjestelmän mitoitukseen ja porauskustannuksiin laskettiin myös nykymääräysten mukaisilla rakennusten energiatehokkuusvaatimuksilla, tulokset on esitetty liitteessä 6. 4 Geoenergiaa täydentävät energiajärjestelmät 4.1 Maankäyttö ja ympäröivät alueet Alueen energiantarvelaskelmat pohjautuvat arkkitehtitoimisto Tengbom-Erkisson Arkkitehdit Oyn laatimaan maankäytön yleissuunnitelmaan, jossa alueelle on kaavailtu uutta rakennuskantaa k-m 2, 7500 asukasta ja uutta työpaikkaa. Uudet kiinteistöt sijoittuisivat kartalle kuvan 13 mukaisesti. Kuvan mukaista aluejakonumerointia on käytetty seuraavissa energiataselaskelmissa. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

122 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 21 (32) Kuva 13. Uusien kiinteistöjen sijoittuminen alueelle (Lähde: Tengbom- Erkisson maankäytön yleissuunnitelma). Tiiviisti rakennettavassa ympäristössä geoenergian toteuttaminen on kustannustehokkaampaa keskittämällä lämmön/jäähdytyksen keruupiirit laajemmiksi energiakaivokentiksi palvelemaan isompia kiinteistökokonaisuuksia ja rakentamalla alueelle matalalämpötilaverkko. Matalalämpötilaverkossa korkeimmat lämpötilatasot ovat alle 80 C, kun kaukolämpöverkossa on vastaavasti yli 110 C. Savilahden alueelle voitaisiin ajatella kuvan 14 kartassa sinisellä värillä kuvattuja alueita. Kaivokenttien sijoittelussa joudutaan geoenergiapotentiaalin lisäksi huomioimaan maankäytön suunnitelmat, maaston pinnanmuodot ja jo rakennettu yhdyskuntatekniikka. Kaivokenttien kokoa arvioitaessa on huomioitu potentiaaliluokan vaikutus sekä kaivojen väliseksi etäisyydeksi 15 metriä ja kaivosyvyydeksi 200 metriä. Vesistökeruupiirissä putkistoväli 2 metriä ja asennussyvyys yli 3 metriä. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

123 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 22 (32) Kuva 14. Keskitetyt energiakaivokentät ja vesistökeruupiiri. Energiakaivojen ryhmittely kaivokentiksi ei rajoita maankäyttöä, mutta kaivojen poraaminen sekä siirtoputkiston ja kokoojakaivojen sijoittelu pitää huomioida rakennustöiden vaiheistuksessa. Porakaivot suljetaan painekokeiden jälkeen eikä niille tarvitse järjestää huoltopääsyä. Esimerkiksi SOKn Sipoon logistiikkakeskuksessa porakaivoille on pääsy (kaivonkannet terminaalin lattiatasossa), mutta Uumajassa Norlannin yliopistollisen sairaalan porakaivot on jätetty sairaalarakennuksen alle eikä niille ole pääsyä. Kokoojakaivoille pitää olla pääsy. Kokoojakaivot voidaan sijoittaa esimerkiksi pysäköintitalojen pohjakerroksiin, kellarikerroksiin, ryömintätiloihin tai katutasoon. Fingridin voimajohtolinjan alue on hyödynnettävissä, mutta alueen käyttö edellyttää tiettyjen suojaetäisyyksien huomioimista. Minimietäisyys voimajohtoihin tulee olla aina vähintään 3 metriä. Lisäksi Fingrid tekee erityisen turvallisuustarkastelun, mikäli kaivokentän rakenteissa käytetään metallia (esim. suojaputket), vaikkakin rakenteet jäisivät maan alle. Etäisyydet ehdotettujen energiakaivokenttien välillä ovat sen verran suuret, että käytännössä alueelle pitäisi rakentaa kaksi lämpöpumppulaitosta syöttämään alueen matalalämpötilaverkkoa. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

124 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 23 (32) Kaukolämpö Kaikkien energiakaivokenttien rakentaminen edellyttää tarkemmat pohjatutkimukset ja olemassa olevan maanalaisen yhdyskuntatekniikan rajoitusten selvittämisen sekä maanomistajien luvan. Alueella on paljon rakennuksia, jotka on tällä hetkellä liitetty kaukolämpöön. Kaukolämpö on jatkossakin näille rakennuksille paras lämmitysratkaisu, mutta näiden kiinteistöjen jäähdytyksen lauhdelämpöjen kierrätys ja mahdollinen hyödyntäminen uudisrakennusten matalalämpötilaverkossa tulisi selvittää. Mittavia kierrätyslämmön tuotantopisteitä ovat erityisesti Technopolis, Prisma, Itä-Suomen yliopiston ja Suomen Yliopistokiinteistöt Oyn kiinteistöt, Kuopion yliopistollinen sairaala ja Harjulan sairaala. Savilahden alueen geoenergian hyödynnettävyyteen ja maankäyttöön liittyy useita sidosryhmiä eri rooleissa: - kaavoitus ja luvittaminen: Kuopion kaupunki - maanomistus: Kuopion kaupunki, Senaatti-kiinteistöt Oy, Suomen Yliopistokiinteistöt Oy, kiinteistöosakeyhtiöitä, yksityisiä maanomistajia - yhdyskuntarakentaminen: Kuopion kaupunki, Kuopion Energia Oy, Kuopion Vesi, yksityiset palveluntuottajat - rakentaminen: rakennusyhtiöt, yksityiset palveluntuottajat Alueen energiarakentamisen näkökulmasta keskeisessä roolissa ovat suurimmat maanomistajat, Kuopion Energia Oy ja rakennusyhtiöt. Yhteinen sitoutuminen uusiutuvien energioiden potentiaalin hyödyntämiseksi tulee löytää maankäyttösopimuksilla ja tontinluovutusehdoilla. Kiinteistöjen lämmityksen (lämmitys ja lämminkäyttövesi) huipputehontarve on noin 23 MW (huipunkäyttöaika 2250 h). Neljästä suunnitellusta maalämmön keräyskentästä ja yhdestä vesistön keruupiiristä saadaan maksimissaan arviolta 4,2 MW lämpötehoa. Alueen täyttä lämmitystehoa ei näin ollen voida ottaa ainoastaan maaperästä/vesistöstä. Täydentävänä lämmitysenergiana voidaan käyttää kaukolämpöä. Alueella sijaitsee Kuopion Energian lämpökeskus. Lämpökeskuksen tontille voitaisiin sijoittaa kaukolämmön lämmönsiirtimet, joita käytettäisiin huipputehon ottamiseen kaukolämpöverkosta. Geoenergiaa hyödyntävien lämpöpumppujen höyrystimiltä saadaan käytännössä vapaajäähdytystä. Jäähdytys voidaan hyödyntää alueen kaukojäähdytyksenä. Kaukojäähdytyksen puolesta puhuu, että sen uusi ehdotettu E-luvun laskennassa käytettävä kerroin on vain 0,28. Tämä edesauttaa uusien rakennusten pääsemistä -rakentamiseen. Jäähdytyksen huipputehontarve alueella on noin 6,2 MW (huipunkäyttöaika 800 h). Lämpöpumpuilta on mahdollisuus saada 2,8 MW huipputeho, joten jäähdytyksen järjestäminen vaatii jäähdytysenergian varastointijärjestelmän ja jäähdytyksen huippukuormalaitoksen. Kuvassa 15 on karkea yleissuunnitelma alueen matalalämpötilaverkosta ja jäähdytysverkosta. Yleissuunnitelma on myös esitetty liitteessä 8. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

125 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 24 (32) Kuva 15. Savilahden alueen matalalämpötilaverkko ja jäähdytysverkko. Energiataselaskennan perusteella alueen uudisrakennusten arvioitu energian kulutuksen vuosiprofiili on esitetty kuvassa 16 ja lämmityksen energialähteet kuvassa 17. Vuositason kulutusprofiilin määrittelyssä on hyödynnetty Järvenpään nollaenergiatalon kulutusjakaumaa (Järvenpään Mestariasunnot Oy, Vastaavanlainen nollaenergiakohde on myös Kuopiossa Kuopion Opiskelija-asunnot Oy:llä. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

126 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 25 (32) Kuva 16. Savilahden uudisrakennusten energiankulutus. Kuva 17. Savilahden uudisrakennusten lämmitysenergian lähteet. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

127 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 26 (32) Aurinkoenergia Uudistettavassa maankäyttö ja rakennuslaissa edellytettyjen energiatehokkuuden vertailulukujen saavuttaminen pelkästään rakennusten lämmöneristystä ja hukkaenergioiden talteenottoa hyödyntämällä tulee olemaan haastavaa sekä kallista. Kuitenkin kaikki kiinteistöjen energiatehokkuutta parantavat toimenpiteet sekä ostoenergian tehokasta hyödyntämistä ja kierrätystä tukevat toimenpiteet tulisi harkita ensisijaisina toimenpiteinä. Kiinteistöjen energiaomavaraisuutta voidaan lisätä omalla energiantuotannolla. Auringon säteilyenergian aktiivinen hyödyntäminen on teknologian kehittymisen ja hintojen alenemisen myötä tullut kustannustehokkaaksi keinoksi. Aurinkolämpöä ja/tai sähköä hyödyntämällä voidaan edesauttaa tiukentuvien E-lukuvaatimusten täyttymistä. Oheisessa taulukossa 8 on esitetty alueen uudisrakennusten kattoasennuksina toteutettujen aurinkokeräimien (lämpö) ja -paneelien (sähkö) tuotantopotentiaali. Tuotantopotentiaalin arvioinnissa on oletettu, että auringon säteilyenergia vaakatasolle on 900 kwh/m2/a, keräimet ja paneelit on asennettu tasakatoille 15 asteen kulmaan, atsimuuttisuuntaus (poikkeama etelästä) on välillä - astetta. Näillä oletuksilla lämpöenergiaa saadaan 400 kwh/m2/a ja sähköenergiaa 120 kwh/m2/a. Huomioitava on, että aurinkolämmön ja sähkön tuotantopotentiaalit ovat laskettu samoille efektiivisille pinta-aloille. Näin ollen ne eivät ole yhtä aikaa voimassa. Toteutusvaiheen suunnittelussa keräimet ja paneelit on mitoitettava huomioiden mahdollisuus sijoittaa molempia katoille kiinteistön sähkön ja lämmön tarve huomioiden. Taulukko 8. Aurinkoenergian tuotantopotentiaali. Kattopintaala Säteilyenergia Aurinkolämpö Aurinkosähkö Alue m2 MWh MWh MWh Yhteensä , Aurinkolämmön hyödyntämiseen vaikuttaa kesäaikana syntyvä jäähdytyksen lauhdelämpö. Kierrätettävää jäähdytyslämpöä syntyy niin paljon, että aurinkolämpöinvestoinneille ei välttämättä löydy kannattavuutta. Lisäksi aurinkolämpö edellyttää kiinteistökohtaisten tai alueellisen puskurivaraston rakentamista. Aurinkosähkön vaikutusta ja merkitystä kiinteistöjen energiatehokkuuteen ja laskennalliseen E-lukuun on kuvattu taulukossa 9. Taulukkoon on laskettu maankäytön yleissuunnitelman mukaisella aluejaolla kiinteistöjen laskennallinen E-luku kahdessa skenaariossa: alueen kiinteistöjen lämmitys hoidetaan kaukolämmöllä ja jäähdytys kaukojäähdytyksellä tai vaihtoehtoisesti alueen kiinteistöjen lämmitys ja jäähdytys hoidetaan geoenergialla. Geoenergiaskenaariossa kaikki ostoenergia olisi sähköä. Molempien vaihtoehtojen perusskenaariossa ei ole omaa energiantuotantoa vähentämässä osotoenergian tarvetta. Vaihtoehtojen vertailuskenaariossa aurinkosähköä tuotetaan maksimaalinen määrä, jonka arvioitu asennuskelpoinen kattopinta-ala mahdollistaa. Laskennassa käytetyillä uudisrakennusten lämpöindekseillä ja arvioiduilla sähkön kulutuksilla ei perusskenaarioissa tultaisi pääsemään FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

128 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 27 (32) vaadittuihin E-lukuihin, joskin geoenergiaskenaariossa ollaan hyvin lähellä. Taulukko 9 kuvaa, kuinka kiinteistöissä tuotettu aurinkosähkö muuttaa tilannetta siten, että lähes kaikki kiinteistökokonaisuudet alittavat ehdolla olevat uudet E- luvut geoenergiaskenaariossa. Laskennalliset E-luvut tulevat asettumaan näiden kahden skenaarion väliin siinä suhteessa kuin alueella tuotetaan geoenergiaa ja käytetään kaukolämpöä ja -jäähdytystä. Tulkinnanvarainen kysymys on, luetaanko matalalämpötilaverkon geoenergia (lämpö ja jäähdytys) kaukolämmöksi ja kaukojäähdytykseksi. Lisäksi laskennallisiin E-lukuihin tulee vaikuttamaan oleellisesti kiinteistöjen toteutettavat rakenteelliset energiatehokkuustoimenpiteet. Skenaarioihin liittyvät laskentataulukot ovat liitteessä 7. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

129 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 28 (32) Taulukko 9. Aurinkosähkön vaikutus kiinteistöjen E-lukuun. E-luku vertailu: kaukolämmitys/kaukojäähdytys vs. geoenergia Alue Kerrosala m2 Käyttötarkoitus 5 Energian varastointi ja kierrätys E-luku raja kwh E /m 2 Kaukolämpö ja -jäähdytys Ei aurinko- Aurinkosähköä sähkö E-luku laskettu kwh E /m 2 E-luku laskettu kwh E /m 3 Ei aurinkosähköä E-luku laskettu kwh E /m 4 Geoenergia Kesäaikaan alueen lämmitystehon tarve (vain lämmin käyttövesi) on keskimäärin 2,3 MW. Lämpöpumppujen tuottaessa jäähdytystä alueen tarpeeseen syntyy 1,9 MW ylimääräistä lämpöä. Kesätilanteessa ylimääräinen lämpö voidaan varastoida takaisin energiakaivoihin, jolloin myös varmistetaan energiakaivojen toiminta pitkällä aikajänteellä eikä synny jäätymisvaaraa. Aurinkosähkö E-luku laskettu kwh E /m 5 1A asuinrakennukset B asuinrakennukset C asuinrakennukset A 1450 toimistorakennukset A 1450 opetusrakennukset A asuinrakennukset B 3650 toimistorakennukset B 3650 opetusrakennukset B asuinrakennukset A asuinrakennukset B asuinrakennukset C asuinrakennukset A opetusrakennukset B opetusrakennukset C opetusrakennukset A 3120 toimistorakennukset A 3510 opetusrakennukset A 1170 asuinrakennukset B toimistorakennukset B opetusrakennukset B 8100 asuinrakennukset C 5440 toimistorakennukset C 6120 opetusrakennukset C 2040 asuinrakennukset D 9200 toimistorakennukset D opetusrakennukset D 3450 asuinrakennukset A liikerakennukset A toimistorakennukset A asuinrakennukset B toimistorakennukset B 1710 asuinrakennukset C toimistorakennukset C 3580 asuinrakennukset FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

130 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 29 (32) Jäähdytysenergiaa varten tulee rakentaa huipputehontarpeen ja huipputuotannon tilanteen tasoittava varasto. Tämä on hyvä sijoittaa mahdollisimman kauaksi jäähdytyksen päätuotantolaitoksesta ja lähelle kulutushuippua. Tällöin voidaan minimoida investointikustannuksen verkkoinfraan. Optimaalinen paikka jäähdytysvarastolle olisi sama lämpökeskustontti, johon tulisi kaukolämpösiirtimet. Jäähdytysvaraston kooksi tulisi 2000 m³, johon jäähdytysenergiaa voidaan varastoida 18,7 MWh. Tästä riittää tehoa kattamaan tehopiikin ja lämpöpumpuilta saatavan tehontarpeen erotus kulutuksen huipputunteina. Kaukojäähdytyksestä syntyvä hukkalämpö voitaisiin hyödyntää lämpöpumppujen avulla kaukolämmön tuotantoon Kuopion Energian kaukolämpöverkostossa. Täten itse rakennukset toimisivat aurinko/hukkalämpö -keräiminä. Tästä tulisi merkittävä osa kaukolämmön pohjatehosta kesäaikaan Kuopion kaukolämpöverkossa. 6 Suosituksia alueen eri toimijoille ja lisäselvitystarpeet Oleellista alueen geoenergian toteutumisen kannalta on eri sidosryhmien sitoutuminen uusiutuvan energian paikallisen tuotannon edistämiseen. Kehittyvä lainsäädäntö ohjaa rakentamista energiatehokkaampaan suuntaan, mutta suosittelemme kaavoittajan tuovan uusiutuviin energioihin liittyvä tahtotilansa esille asettamalla suosituksia tai vaatimuksia maankäyttösopimuksiin ja tontinluovutusehtoihin. Tiiviisti rakennettavalla alueella geoenergian hyödyntäminen mahdollistuu, kun: - energiakaivoille tai -kaivokentille tehdään tilavaraukset - rakentaminen vaiheistetaan siten, että energiakaivot porataan ja siirtoputkistot vedetään kokoojakaivoille samaan aikaan muun yhdyskuntatekniikan kanssa ja ennen rakennuksien perustustöitä. Paalutustyöt voidaan tehdä joko ennen kaivoporauksia tai niiden jälkeen. - geoenergiajärjestelmien kokoojakaivoille tehdään tilavaraus Selvityksessä on ehdotettu alueelle rakennettavaksi matalalämpötilaverkko, joka soveltuu hyvin uusien rakentamismääräysten mukaan rakennettujen kiinteistöjen lämmöntarpeisiin. Matalalämpötilaverkon lämmön lähteinä toimisivat energiakaivokentät, vesistökeruupiiri sekä kaukolämpö lämmönsiirtimen kautta. Ehdotetut energiakaivokentät ovat sijainniltaan ja kooltaan alustava näkemys toteutustavasta. Kenttien koko ja sijainti voidaan sovittaa alueen muu yhdyskuntatekniikka ja rakentaminen huomioiden. Matalalämpötilaverkkoon lämpöä syöttäville lämpöpumppulaitoksille tulee tehdä tilavaraus. Matalalämpötilaverkko ja jäähdytysverkko tarvitsevat operaattorin, joka toteuttaa investoinnit ja vastaa lämpö/jäähdytys-palvelusopimusten pohjalta koko järjestelmän ylläpidosta. Operaattori tulisi kytkeä mukaan mahdollisimman pian, sillä sitoutuminen edellyttää teknis/taloudellisten tarkastelujen tekemistä. Luonnollinen toimija olisi alueella muutoinkin toimiva Kuopion Energia Oy. Suositeltavaa olisi pitää neuvoa antava kokous, jossa käsiteltäisiin yhdessä kaavoittajan, Kuopion Energian ja suurempien rakennusyhtiöiden kesken geoenergiaan liittyviä näkökulmia, odotusarvoja sekä järjestelmien toteuttamiseen liittyviä ehtoja. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

131 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 30 (32) Ellei alueelle rakenneta geoenergiaa hyödyntävää matalalämpötilaverkkoa, niin parhaaseen potentiaaliluokkaan kuuluville alueille, erityisesti Neulamäen itäpuolella ja sairaala-alueen pohjoispuolella, tulee varata mahdollisuus lämmityksen ja jäähdytyksen toteuttamiseen geoenergialla. Esimerkiksi selvityksessä tyyppikiinteistönä käytetty asuinkerrostalo (5100 k-m2) tarvitsee maapinta-alaa energiakaivokentälle noin 50 x 50 metriä, kun kaivosyvyys on 200 metriä. Syvempiä kaivoja käytettäessä kaivojen määrä vähenee ja vastaavasti myös tarvittava maa-pinta-ala. Kiinteistökohtainen ratkaisu on toteutettavissa tontin rajojen sisällä, kun energiakaivokenttä tehdään osittain tai kokonaan rakennuksen alle. Jatkoselvityksissä tulee erityisesti kiinnittää huomiota kiinteistöjen jäähdytystarpeen tarkempaan mitoittamiseen, jäähdytyslämpöjen hyödyntämismahdollisuuksien arviointiin sekä matalalämpötilaverkossa että kaukolämmön tuotannossa. Samassa yhteydessä on syytä selvittää, miten olemassa olevien rakennusten jäähdytys toteutetaan siten, että jäähdytyslämmöt saadaan hyödynnettyä. 7 Yhteenveto ja johtopäätökset Mahdollisuus hyödyntää geoenergiaa riippuu voimakkaasti maakerroksen paksuudesta, kallioperän ominaisuuksista ja sijaitseeko alue pohjavesialueella. Mitä paksumpi maapeite on, sitä kalliimpaa on energiakaivon tai kaivokentän poraus. Kallioperän ominaisuuksilla, kuten lämmönjohtavuudella on suora yhteys energiakaivon energian tuottoon ja tehoon / metri. Alueellisen kallioperän ominaisuudet vaikuttavat siten geoenergian elinkaarikustannuksiin ja samalla koko menetelmän kannattavuuteen. Tässä selvitystyössä Savilahden alueelle laaditun geoenergiapotentiaalikartan perusteella alueen pinta-alasta vähän yli puolet kuuluu luokkaan ei suositeltava alue. Toisaalta lähes puolet pinta-alasta kuuluu luokkaan hyvin tai erittäin hyvin soveltuva alue. Ei suositeltava alue ei estä geoenergian toteuttamista, mutta järjestelmien investointikustannukset tulevat korkeammiksi kuin hyvin soveltuvilla alueilla. Geoenergian hyödynnettävyyden kannalta hyvin soveltuvien alueiden maaston pinnanmuodot ovat mäkisyyden vuoksi haastavia. Alueella on vain vähäisessä määrin geoenergian käyttöä rajoittavia tekijöitä. Jo rakennettu maanalainen yhdyskuntatekniikka tulee huomioida. Alueella on jonkin verran PIMA-alueita, mutta niillä ei ole geoenergiakaivojen porausta rajoittavaa vaikutusta. Ehdottomia kieltoalueita ovat Neulamäen luolaston yläpuolinen alue. Selvitystyössä hyödynnetyn maankäytön yleissuunnitelman perusteella uudisrakennusten lämmitys- ja jäähdytystarpeen kattaminen pelkästään geoenergiaa hyödyntäen olisi hyvin haastavaa. Energiakaivojen syvyydestä riippuen, maapinta-alaa tarvittaisiin kaikkiaan hehtaaria. Tämä olisi noin % koko Savilahden alueen maapinta-alasta. Tiivisrakentaminen vaikeuttaa kiinteistökohtaisten energiakaivojen sijoittelua kustannustehokkaasti. Toteuttamiskelpoisena ratkaisuna tämän selvityksen perusteella suosittelemme alueelle rakennettavaksi uudisrakennuksia varten matalalämpötilaverkko, jonka hyödyntää sekä geoenergiaa että kaukolämpöä. Energiakaivot voidaan sijoitella energiakaivokentiksi ja lämpöpumput keskittää suuremmiksi yksiköiksi. Geoenergian osuus uudisrakennusten lämmitys- ja jäähdytysenergiasta voisi olla jopa 50% vuositasolla. Kaukolämmölle jää joka tapauksessa merkittävä rooli alueen lämmitysratkaisuissa. Alueella jo olevat rakennukset jäisivät varsinaisen FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

132 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 31 (32) kaukolämpöverkon piiriin ja uudisrakennuksia varten rakennettava matalalämpötilaverkko hyödyntäisi kaukolämpöä lämmönsiirtimen kautta. Uudistuvaan maankäyttö ja rakennuslakiin liittyvät rakennusten energiatehokkuusvaatimukset ohjaavat kiinteistöjen energiankulutusta vähäisemmäksi. Oletettavaa on kuitenkin, että E-lukuvaatimuksiin pääseminen edellyttää rakennusteknisten ratkaisujen lisäksi myös kiinteistöissä tapahtuvaa energiantuotantoa. Selvityksen perusteella E-lukuvaatimukset ovat täytettävissä hybridiratkaisulla, jossa geoenergian ja kaukolämmön yhteiskäyttöjärjestelmää täydennetään kiinteistöissä tapahtuvalla aurinkosähkön tuotannolla. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

133 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 32 (32) Kirjallisuus ja lähteet Breilin, O. Huusko, A. Martinkauppi, A. Putkinen N. ja Wik, H. Geologian tutkimuskeskus, Länsi-Suomen yksikkö Oulun Geoenergiaalipotentiaalin selvitys. Energiateollisuus, Kaukolämmön käyttöraportti Fingrid, Max Isaksson. Suojaetäisyydet voimajohtoihin, puhelinkeskustelu Isaksson/Vinnamo. Geologian tutkimuskeskuksen nettisivut: Viitattu Huusko, A. Lahtinen, H. Martinkauppi, A. Putkinen, N. Putkinen, S. ja Wik, H. Geologian tutkimuskeskus, Länsi-Suomen yksikkö Keski-Suomen geoenergiaalipotentiaali. Juvonen, J. ja Lapinlampi, T Energiakaivo, Maalämmön hyödyntäminen pientaloissa. Ympäristöministeriö. Ympäristöopas Järvenpään Mestariasunnot Oy, Järvenpään Jampan nollaenergia kerrostalo, Kallio, J. 2012, GTK, Geoenergian hyödyntäminen lämmityksessä ja jäähdytyksessä, esityskalvosarja Leppäharju, N Kalliolämmön hyödyntämiseen vaikuttavat geofysikaaliset ja geologiset tekijät Lukkarinen, H Kuopio. Suomen geologinen kartta 1: , kallioperäkartta, lehti Geologian tutkimuskeskus. Lukkarinen, H Siilinjärven ja Kuopion kartta-alueiden kallioperä. Kallioperäkarttojen selitykset. Lehdet 3331 ja : Geologian tutkimuskeskus. Motiva, Palvelusektorin ominaiskulutuksia Peltoniemi, S. ja Kukkonen, I. Geologian tutkimuskeskus, Geofysiikan osasto Kivilajien lämmönjohtavuus Suomessa: Yhteenveto mittauksista Tengbom-Eriksson Arkkitehdit Oy, Savilahti-projekti, Maankäytön yleissuunnitelma FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

134

135 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (1) Liite 2 Savilahden alueen kallioperän kivilajit FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax ,

136 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (1) Liite 3 Savilahden alueen kallioperän kivilajien lämmönjohtavuus FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax ,

137 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (1) Liite 4 Savilahden alueen geoenergiapotentiaalikartta FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax ,

138 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (1) Liite 5 Kuopio, Savilahti Geoenergiapotentiaaliselvitys Laskennassa käytetyt lähtöarvot Parametri Arvo Yksikkö Mitoittava ulkolämpötila -32 C Vuoden keskilämpötila 3,2 C Kiinteistöjen energiatehokkuus E-lukulaskennassa käytetyt ostoenergian kertoimet sähkö 1,20 kaukolämpö 0,50 kaukojäähdytys 0,28 fossiiliset polttoaineet 1,00 E-luvut rivitalo ja enintään 2-kerroksinen asuinkerrostalo 105 kwh E /m 2 a vähintään kolmikerroksinen asuinkerrostalo 90 kwh E /m 2 a toimistorakennus 100 kwh E /m 2 a opetusrakennus 100 kwh E /m 2 a liikerakennus 135 kwh E /m 2 a Kiinteistöjen lämpöindeksit (lämmitys ja lämmin käyttövesi) rivi- ja ketjutalo i) 28,9 kwh/r-m 3 asuinkerrostalo i) 21,8 kwh/r-m 3 toimistorakennus ii) 22,0 kwh/r-m 3 opetusrakennus ii) 26,1 kwh/r-m 3 liikerakennus ii) 14,7 kwh/r-m 3 Kiinteistöjen kerroskorkeudet asuinrakennus 3,0 m toimistorakennus 3,5 m liikerakennus 3,5 m Geoenergia Energiakaivon aktiivisyvyys 200 m Energiakaivojen välinen etäisyys 15 m Vesistökeruupiirin asennussyvyys >3 m Vesistökeruupiirin putkiväli 2 m COP-kertoimet lämmitys (matalalämpötilaratkaisut, lattialämmitys) 3,5 lämmin käyttövesi 4,0 jäähdytys 4,5 Aurinkoenergia Auringon säteilyenergia vaakapintatasolle 900 kwh/m 2 a Aurinkopaneelien asennuskulma, astetta 15 Aurinkokeräimien asennuskulma, astetta 40 Aurinkopaneelien ja -keräimien suuntaus, atsimuuttikulman poikkeama etelästä Aurinkopaneeleilla keskimäärin tuotettava energia 120 kwh/m 2 a Aurinkokeräimillä keskimäärin tuotettava energia 400 kwh/m 2 a i) Energiateollisuus, lämmitysenergian tarve oletettu putoavan 15% nykymääräyksillä rakennettujen kiinteistöjen kulutuksesta ii) Motiva palvelusektorin ominaiskulutuksia , käytetty alakvartaalilukemaa, jonka oletettu putoavan 15% uusien rakentamismääräysten myötä i) ja ii) Lämpimän käyttöveden kulutus, Motiva, oletusarvona, ettei lämpimän käyttöveden kulutus muutu rakentamismääräysten muuttuessa FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax ,

139

140

141

142

143

144

145

146 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (1) Liite 8 Savilahden matalalämpötilaverkko ja jäähdytysverkko FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki