Aurinkolämmön kannattavuus lämpöverkossa ET:n kaukolämpöpäivät, Oulu, 27.8.2015 FinSolar-hankkeen projektipäällikkö, DI Karoliina Auvinen Aalto yliopiston kauppakorkeakoulu
Aurinkolämmön hyödyntäminen Suomessa Aurinkolämpö sopii Suomessa osaksi hybridilämmitysjärjestelmää Pariksi lämpömpumpuille, bioenergialle, öljylle tms. Muiden tuotantomuotojen rinnalle kauko- tai aluelämpöverkkoon Aurinkokeräinten avulla voidaan lämmittää käyttövettä, teollisuuden prosessivettä sekä rakennuksia. Suomessa on otolliset olosuhteet aurinkolämmön hyödyntämiseksi paikoissa, joissa lämmintä vettä tarvitaan ympäri vuoden - Tilojen lämmitykseen aurinkolämpöä voi hyödyntää keväästä syksyyn, kosteissa pesu- ja kellaritiloissa pidetään lämmitystä päällä myös kesäisin 2
Aurinkolämmön hyödyntäminen ja markkinapotentiaali Arvioiden mukaan Suomessa oli v. 2014 yli tuhat asennettua aurinkolämpöjärjestelmää. Monet järjestelmistä ovat olleet käytössä jo kymmeniä vuosia. Suomessa on noin miljoona omakotitaloa, joista 200 000 on lämmitetty kevyellä polttoöljyllä ja 100 000 talossa on vesikiertoinen sähkölämmitys. Llisäksi aurinkolämpöä voidaan hyödyntää merkittävästi teollisuudessa ja lämpöverkoissa 28.8.2015 3
Aurinkolämmön yhdistäminen maalämpöön parantaa lämpöpumpun hyötysuhdetta ja pidentää järjestelmän käyttöikää Aurinkolämmön myötä lämpöpumpun käynnissä oloaika sekä käynnistysmäärät vähenevät. Esim. maalämpöjärjestelmän kompressorin (hinta noin 5000 euroa) käyttöikä pitenee, kun se yleensä pitää vaihtaa noin 10-15 vuoden välein. 28.8.2015 4
Aurinkolämmön avulla voidaan vähentää bio- ja öljykattiloiden huollon tarvetta Keväällä, kesällä ja syksyllä lämmöntarpeen ollessa vähäisempi kattiloiden polttimet voivat aiheuttaa nokeentumista pienellä liekillä ja huonommalla hyötysuhteella käydessään. Tällöin huollon tarve on entistä suurempi. Aurinkolämmön avulla kattilaa ei tarvitse pitää käynnissä eikä huoltaa parhaimmillaan puoleen vuoteen. 28.8.2015 5
Aurinkolämpö kulkee käsi kädessä lämmönvarastoinnin kanssa Lämpöä varastoidaan suurissa kauko- tai aluelämpöverkkoon liitetyissä aurinkokeräinkentissä suurten uima-altaiden kokoisiin eristettyihin vesisäiliöihin, -altaisiin tai kallioluoliin. 28.8.2015 6
Aalto-yliopiston FinSolar-hankkeen kannattavuusselvitykset: tuoretta tietoa aurinkoenergiamarkkinoista Aurinkolämpöjärjestelmien hintatasot ja kannattavuus ks. http://www.finsolar.net/?page_id=1398 Aurinkosähköjärjestelmien hintatasot ja kannattavuus ks. http://www.finsolar.net/?page_id=1363
Aurinkoenergiajärjestelmien hinnat tulleet alas - kustannuskehitys noudattaa kansainvälisiä trendejä Laitoksen nimi 8/28/2015 8 Aurinkolämpöjärjestelmien asennusmäärät ja suhteelliset keräinten tuotantokustannukset 27 EU:n jäsenmaassa 1995-2020. Lähde: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/featuredinsight_heatingwithoutglobalwarming_final.pdf
Aurinkolämpöjärjestelmien hintaselvitys Aalto-yliopiston hintakooste on laadittu vakioitujen aurinkolämpöjärjestelmien pohjalta -> hintakehityksen seuraaminen mahdollista. Järjestelmä on rajattu kokonaisuudeksi, johon kuuluu: Aurinkokeräimet Kattokiinnikkeet: jalat ja kiskot Pumppu ja varolaitteet Ohjausyksikkö Paisunta-astia Lämmönsiirtoputki Putkiliittimet keräinten ja pumpun välillä Lämmönsiirtoneste 28.8.2015 9
Laskentaoletuksia Lämminvesivaraaja on rajattu hintavertailussa aurinkolämpöjärjestelmän ulkopuolelle Aurinkolämmön kiinteä tuotantohinta on laskettu seuraavalla laskentakaavalla: aurinkolämmön tuotantohinta /MWh = elinkaarikustannus / järjestelmän tuotto MWh pitoaikana Aurinkolämpöjärjestelmän pitoaika 30 vuotta. Aurinkolämpöjärjestelmän ylläpitokustannus alkuinvestoinnista 5-10% järjestelmän koosta riippuen kattaen aurinkolämpöjärjestelmän tarkastukset, ohjausyksikön sekä paisunta-astian vaihdon ja lämmönsiirtonesteiden vaihdot. Laadukkaiden aurinkolämpöjärjestelmien vuosituotanto vaihtelee Suomessa keskimäärin välillä 0,4 0,5 MWh/keräin-m2. Laskelmassa ei ole otettu huomioon vieraan pääoman korkokustannuksia. Investoitaessa korkokulut tulee laskea kustannuksiin mukaan käytetyn rahoitusmuodon mukaan. 28.8.2015 10
Suurten aurinkolämpöjärjestelmien keskimääräiset hinnat v. 2014-2015 Järjestelmän koko: 100 1000 keräinneliötä Laitteiston ja asennuksen hankintahinta: 400 500 /keräinneliö Ylläpitokulut % alkuinvestoinnista 30 v. käyttöiän aikana: 5 % eli noin 20 25 /keräinneliö Aurinkolämmön tuotantohinta, kun järjestelmän tuotto: 0,4 MWh/keräin-m2: 35 44 /MWh 0,5 MWh/keräin-m2: 28 35 /MWh Aurinkolämmön tuotantohinnat on laskettu 30 vuoden ajalle ilman veroja (alv 0%), korkoja, investointitukia ja lämmön varastointia. 28.8.2015 11
28.8.2015 12
Hintavertailua aurinkolämpö vs. kaukolämpö Aurinkolämmön hinta 28-44 /MWh elinkaarikustannus, joten ei suoraan verrattavissa? Kaukolämmön hinta (sis. tehomaksu, energiamaksu ja verot) keskimäärin 70 80 /MWh vuosina 2012-2014. Kesän kausihintoja (1.7.2014): Helsingin Energia: listahinta 31,11 /MWh Kajaanin Lämpö Oy: listahinta 52 /MWh Lahti Energia Oy: listahinta Lahti ja Hollola 34,48 /MWh Laitilan Lämpö Oy: ryhmässä I energiamaksu 69,10 /MWh Lapuan Energia Oy: ryhmässä I energiamaksu 64,48 /MWh Tampereen Kaukolämpö Oy: listahinta 55,45 /MWh Vantaan Energia Oy: listahinta 40,18 /MWh 28.8.2015 13
Esimerkkejä
Case: Erämaantien rivitaloyhtiön aurinkolämpöinvestointi vuonna 2014 Aurinkolämpövoimalan huipputeho 27,6 kw th ja maalämpöpumpun teho 90 kw. Keräinten pinta-ala 30 neliötä ja hinta 582 /keräin-m2 ilman veroja. Järjestelmän avaimet käteen - hankintahinta taloyhtiölle v. 2014 yhteensä 23 000 sis. alv 24%. Tuotetun aurinkolämmön kiinteä hinta 30 vuoden aikana sisältäen 6 %:n ylläpitolisän: 54 /MWh sis. alv 24% Aiempi lämmitysmuoto: öljy, jonka hinta taloyhtiöille 106 /MWh v. 2012-2013. Rahoitus: tasalyhenteisellä laina, korko 3% ja laina-aika 15 vuotta Kohde: 25 asunnon ja 70 asukkaan rivitaloyhtiö Kangasalalla Karoliina Auvinen 28.8.2015 15
Sakarinmäen koulun hybridilämpöinvestointi Lämmitysratkaisu, jossa maalämpö, aurinkolämpö, lämpökeskus ja lämmön varastointi; Tilaaja Helsingin Energia ja toimittaja Oilon Scancool avaimet käteen ratkaisuna Pilottihanke, jossa testataan uudenlaisia energiaratkaisuja 80 % energiasta uusiutuvilla: 16 aurinkolämpökeräintä, joiden tuotantoteho 150 kw 21 maalämpökaivoa, lämpöpumppujen mitoitusteho 275 kw Öljylämpökeskuksella lämmitetään koulua kovalla pakkassäällä, kun maalämpö ja aurinkolämpö eivät riitä kattamaan kulutusta Lisätietoja: https://www.helen.fi/kotitalouksille/neuvoa-jatietoa/ajankohtaista/sakarinmaki/ Kuva: helen.fi 28.8.2015 16
Aurinkolämmön hyödyntäminen Tanskassa Tanskassa on asennettu noin 630 000 m 2 isoja aurinkolämpökeräinkenttiä osaksi kaukolämmitystä, yhteensä noin 60 kpl. Vuonna 2016 tullaan asentamaan uusia keräinkenttiä yli 520 000 m 2 (lähde: Danish District Heating Association) Suurin projekti Silkeborg 150 000 m 2 Järjestelmän toisena lämmönlähteenä käytetään yleensä puuhaketta tai pellettejä, mutta myös olemassa olevia kaasu- ja biokaasulaitoksia
SUNSTORE 4 EU project, Marstall, Denmark Exchange station Energy storage Heat pump Wood chip boiler O.R.C. Main components: 33,000 m 2 solar collectors 4 MW biomass boiler 1.5 MW heat pump 75,000 m 3 heat storage facility Solar field
Marstall Over 50% of the Annual Heating from Solar Energy, Energy Cost ca. 30 /MWh
SUNSTORE 4 EU project, Marstall, Denmark Exchange station Energy storage Heat pump Wood chip boiler O.R.C. Key figures: Size: 33 000 m 2 Max. load: 24 MW Heat storage: 87 100 m 3 CO 2 reduction: 5 636 tons Oil savings: 1 745 tons/year Solar field
Aurinkolämpökenttien mitoitus Kaukolämpöyhtiö tekee tarkan strategian suunnitteluvaiheessa, milloin hybridienergialaitoksessa kannattaa käyttää mitäkin energiaa ja millä tavalla (laitoksen optimointi) Kenttien koot riippuvat kaukolämmön asiakasmäärästä ja lämmönkäyttöprofiilista. Kaksi yleistä mitoitustapaa Tanskassa: 1. Kentän ja vesivaraajan avulla tuotetaan aurinkolämmöllä noin 20% vuotuisesta lämmitysenergiatarpeesta kaukolämpöverkossa. Tyypillisesti kenttien koot ovat silloin 2000 5000 (jopa 10 000 m2). Vesivaraajien koot tyypillisesti 4 000 5 000 m3. 2. Kenttä ja varaaja mitoitetaan niin, että noin 50 60% vuotuisesta tarpeesta tuotetaan aurinkolämmöllä. Kenttien koot silloin yleensä 15 000 m2 50 000 m2. Varaajien koot 50 000 m3 200 000 m3. 28.8.2015
Miksi aurinkolämpö on Tanskassa suosittua? Tanskassa on asetettu kunnianhimoinen tavoite päästöjen ja fossiilisten polttoaineiden vähentämiseksi. Tanskassa käytetään edelleen paljon hiiltä, joten tehtävää riittää. Haluttua muutosta on ohjattu polttoaineiden verotuksella: öljylle, hiilelle ja kaasulle on säädetty korkeampia veroja ja samalla kaukolämpöyhtiöt ovat saaneet myös tukia uusiutuviin energiamuotoihin siirtymiseksi. Toteutetaan hajautettua energiantuotantoa teollisessa mittakaavassa, ei talo kerrallaan Kotimaisen vientiteollisuuden edistäminen Uusiutuvaan energiaan liittyvät verot ja tuet on kohdennettu niin, että niillä on autettu kotimaista teollisuutta rakentamaan tuotantolaitteita ja myös kasvamaan vientikykyisiksi. Myös muuta lainsäädäntöä on muokattu tältä pohjalta. 28.8.2015 22
Miksi tanskalaiset kunnat investoivat uusiutuvaan energiaan? Valtaosa Tanskan kaukolämpöyhtiöistä on kunnan omistamia yhtiöitä tai osuuskuntia Tärkein tavoite on energian saatavuuden varmistamisen lisäksi alentaa pitkällä tähtäimellä asiakkaiden energialaskuja. Tavoitteen saavuttamiseksi on valmius tehdä isoja ja erittäin kauaskantoisia investointeja. Lämpöenergian tuotantokustannus auringolla kilpailukykyinen 30 50 /MWh Laskelmassa investoinnin käyttöaika 20 vuotta, korkokanta markkinoiden mukaan ja käyttökustannus investointikustannuksesta noin 1%/vuosi. 28.8.2015 23
Suomessa on keräinvalmistusta ja osaamista Lähde: http://www.solarthermalworld.org/content/demonstration-project-finnish-collector-fieldoperating-denmark
Mikä kunta tai energiayhtiö tekee aluelämpöverkkoon Suomessa aurinkolämpökentän ensimmäisenä? Tanskassa aurinkolämpötekniikka kaukolämmössä on testattu ja toimivaksi todettu Onnistuneiden hankkeiden toteuttaminen Suomessa täysin mahdollista 28.8.2015 25
Kiitos! Lisätietoja: www.finsolar.net DI Karoliina Auvinen, karoliina.auvinen@aalto.fi, 050 462 4727
Aurinkoenergiainvestointitapausten arvoketjuanalyysi Tutkimustapauksina neljä investointia, joista kaksi olivat aurinkolämpökohteita: 1. Porilaisen omakotitalon aurinkolämpöinvestoinnin kotimaisuusaste 48% (keräimet ulkomailta) 2. Sakarinmäen koulun aurinkolämpöinvestoinnin kotimaisuusaste 71% (keräimet kotimaasta) Hankekehityksen ja asennuksen osuus arvoketjusta merkittävä. Lisätietoja: http://www.finsolar.net/?page_id=2415
Investoinnin kannattavuuden arviointi Yleisperiaatteena aurinkoenergiainvestointi on kannattava jos: Järjestelmän sijoitus, mitoitus ja hankinnan kilpailutus on tehty onnistuneesti Aurinkoenergialla korvataan kalliimpaa (osto)energiaa Investoinnin sisäinen korkokanta (%) tai nettonykyarvo on positiivinen (takaisinmaksuaika ei ole oikea kannattavuuden arviointimenetelmä) FinSolar 20.1.2015