UUSIUTUVA LÄHIENERGIA Kimmo Lylykangas Arkkitehti SAFA Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy
KESTÄVÄ RAKENTAMINEN -OSIO RAKENNUKSEN ELINKAAREN HIILIJALANJÄLKI I II III IV JOHDANTO: RAKENNUKSEN ELINKAAREN HIILIJALANJÄLKI ILTA-laskuri Mitkä tekijät vaikuttavat rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeen? Mitkä ovat eri tekijöiden painoarvot? MATERIAALIVALINNAT SYNERGIA-laskuri Miten materiaalivalinnoilla vaikutetaan rakennuksen hiilijalanjälkeen? ENERGIATEHOKKUUS Sitran luonnossuunnitteluvaiheen energialaskuri Miten arkkitehtisuunnittelun valinnoilla vaikutetaan rakennuksen energiatehokkuuteen? AURINKOENERGIA Rakennuksiin liittyvä aurinko- ja tuulienergian tuotanto
1 : 3...1 : 4 LÄMMINVESI- VARAAJA LÄMMIN KÄYTTÖVESI TILOJEN LÄMMITYS KIINTEISTÖ- SÄHKÖ LAITTEET JA VALAISTUS Ensimmäiseksi: Minimoidaan energiantarve Arvioidaan tuuli- ja aurinkoenergian tuottopotentiaali Kuvataan käyttöprofiili
AURINKOSÄHKÖ
AURINKOPANEELILLA TUOTETAAN SÄHKÖÄ HUIPPUTEHOKERROIN K maks (kw/m²) AURINKOKENNON TYYPPI yksikiteinen pii 0,12 0,18 monikiteinen pii 0,10 0,16 ohutkalvo kiteetön 0,04 0,08 muu ohutkalvo 0,035 ohutkalvo CuInGaSe 2 0,105 ohutkalvo CdTe 0,095 LÄHDE: SRakMK D5 2012
LÄHDE: PVGIS European Union, 2001-2012
RakMK D5 Aurinkosähköjärjestelmän tuoton laskeminen RakMK D5 säävyöhykkeet Auringon kokonaissäteilyenergia vaakatasolle G säteily, vaakapinta (kwh/m²a) I II 975 III 890 IV 791
SUUNTAUKSEN VAIKUTUS OULU kwh/a 3500 3000 hyvä tuotto 2500 2000 1500 1000 10 astetta 18 astetta (1:3) 30 astetta 40 astetta 45 astetta 90 astetta 500 0 ITÄÄN KAAKKOON ETELÄÄN LOUNAASEEN LÄNTEEN SUOSITUKSET SUUNTAUS: KALLISTUSKULMAT: kaakko/etelä/lounas 18-45 sekä 90 (etelä)
ETELÄÄN SUUNNATTU AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ OULUSSA LASKENNALLINEN SÄHKÖNTUOTTO PANEELINELIÖMETRIÄ KOHTI kwh/m²a 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 NAPS RakMK D5 40,0 20,0 0,0 10 18 30 40 45 90 kallistuskulma LÄHDE: Aurinkoenergian hyödyntäminen Oulussa. Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy, Naps Systems Oy, Equa Simulation Finland Oy, Jodat Ympäristöenergia Oy 2014.
TUOTTOA HEIKENTÄVÄT TEKIJÄT ESIMERKKINÄ LEINELÄN II PÄIVÄKODIN TONTTI, VANTAA h=11.4 m Suunta etelä-lounas (24 ): -2% Ympäröivät rakennukset: -8 % Lumipeite joulu-helmikuu: -5% Rakennuksen keskellä optimikulma 36 (tällä varjostuksella) tuotto 115 kwh/paneeli-m²a
TALOT 1-4, kattoasennus, kaakkoon TALOT 1-4, kattoasennus, lounaseen TALO 1, seinä lounaaseen, 35 astetta TALO 2, seinä kaakkoon, 40 astetta TALO 3, seinä kaakkoon, 37 astetta TALO 4, seinä lounaaseen, 40 astetta TALO 1, seinä lounaaseen, 90 astetta TALO 1, parveke kaakkoon, 90 astetta TALO 2, seinä kaakkoon, 90 astetta TALO 3, parveke lounaaseen, 90 astetta AURINKOSÄHKÖN KANNATTAVUUS KORJAUSKOHDE, TURKU 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05-1300 eur/kwp 1200 eur/kwp 1100 eur/kwp LÄHDE: Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy 2015.
TUOTEKORVAAVUUS? INTEGROITAVAT AURINKOPANEELIT LÄHTEET: Solarwatt Ag:n Easy-In kattopaneeli, Solarwatt Easy-In In-Roof System. www.solarwatt.de; Ruukki Liberta Solar, www.ruukki.com; Tilanhoitajankaari 28:n parvekekaiteet. http://www.viikinuusiutuvaenergia.net/aurinkosahko.htm
TASAKATON MITOITUSOHJE TASAKATON MITOITUSOHJE NYRKKISÄÄNTÖ, OULU MITOITUS YMPÄRISTÖN VARJOSTUKSEN MUKAAN
0 TUOTON JA KULUTUKSEN AJALLINEN VASTAAVUUS NETTOPLUSENERGIATALO LUUKKU CASE STUDY: FREIBURG, GERMANY 16000 14000 VUOSITASE 12000 kwh 10000 8000 NET ENERGY CONSUMPTION NET ENERGY GENERATION 6000 4000 2000 MADRID ESPOO MÄNTYHARJU 100 % 2000 kwh 1500 1000 500 0-500 -1000 SOLAR COLLECTORS / PRODUCTION PHOTOVOLTAIC PANELS / PRODUCTION FANS, PUMPS ETC. LIGHTING EQUIPMENT DOMESTIC HOT WATER SPACE COOLING SPACE HEATING KUUKAUSITASE 67 % 10-MINUUTIN AIKARESOLUUTIO 28 % Voss, Karsten et al: Load Matching and Grid Interaction of Net Zero Energy Buidings.
UUSIUTUVA LÄHIENERGIA JA ENERGIANKÄYTÖN CO2e-PÄÄSTÖT % SÄHKÖN OSTOENEGIASTA 100 90 80 INVESTOINTI 70 60 50 0,02 /kwh RAKENNUKSESSA KÄYTETTÄVÄ + VERKKOON SYÖTETTÄVÄ SÄHKÖ LASKENNALLINEN TUOTTO CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS: TUULITURBIINI 40 30 20 CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS: AURINKOPANEELIT+AKKU+DSM CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS: AURINKOPANEELIT ILMAN AKKUA 10 0 0,11 /kwh CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS JÄRJESTELMÄN LASKENNALLINEN TUOTTO-ODOTUS kwh/a LÄHDE: Lylykangas, Kimmo; Lahti, Pekka & Vainio, Tuukka: Ilmastotavoitteita toteuttava asemakaavoitus. Tiede ja Teknologia 3/2013. Aalto-yliopisto 2013.
kw 1,5 SÄHKÖN TUOTON JA KULUTUKSEN KOHTAAMINEN / KESÄKUU, OULU Asuntotyyppi 5h+k ELECTRICITY CONS. Sat-Sun Aurinkosähköjärjestelmä 8 paneelia (12.8 m²) 1,0 ELECTRICITY CONS. Mon-Fri 0,5 PV SOUTH 45 degrees PV SOUTH 90 degrees kw 0,0 1,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 KULUTUKSEN OHJAUS KODINKONEIDEN KÄYTTÖ KESKIPÄIVÄLLÄ Asuntotyyppi 5h+k Aurinkosähköjärjestelmä 8 paneelia (12.8 m²) ELECTRICITY CONS. Sat-Sun 1,0 ELECTRICITY CONS. Mon-Fri 0,5 PV SOUTH 45 degrees PV SOUTH 90 degrees 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 LÄHDE: Aurinkoenergiaselvitys Oulun kaupungille, Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy 2014.
AURINKOLÄMPÖ
AURINKOKERÄIMELLÄ TUOTETAAN LÄMPÖÄ TASOKERÄIN TYHJIÖPUTKIKERÄIN INTEGROITU TASOKERÄIN
AURINKOLÄMPÖJÄRJESTELMÄ LÄHDE: Timo Jodat; Aurinkoenergiaselvitys Oulun kaupungille, Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy 2014.
AURINKOKERÄINTEN YHTEENSOPIVUUS ERI LÄMMITYSJÄRJESTELMIEN KANSSA LÄMMITYSMUOTO YHTEENSOPIVUUS TOIMENPIDE TALOUDELLISUUS EKOLOGISUUS ÖLJYKATTILA HYVÄ ERILLINEN KV-VARAAJA ERINOMAINEN ERINOMAINEN PUUKATTILA TYYDYTTÄVÄ KV-ESILÄMMITYS JA AURINKOKIERUKKA HEIKKO HYVÄ PELLETTIKATTILA HYVÄ YHTEINEN AKKUVARAAJA HYVÄ HYVÄ SUORA SÄHKÖ (KUIVA) HUONO ERILLINEN KV-VARAAJA HYVÄ ERINOMAINEN SÄHKÖ (VESIKIERTOINEN) HYVÄ YHTEINEN AKKUVARAAJA ERINOMAINEN ERINOMAINEN MAALÄMPÖPUMPPU HYVÄ YHTEINEN AKKUVARAAJA HEIKKO HYVÄ ILMA-VESILÄMPÖPUMPPU TYYDYTTÄVÄ YHTEINEN AKKUVARAAJA HEIKKO HYVÄ LÄHDE: Timo Jodat: Aurinkolämpöjärjestelmän mitoitusohjeet. Jodat Ympäristöenergia Oy, 2014.
TUULIENERGIA
TUULIENERGIA RAKENNETUSSA YMPÄRISTÖSSÄ? KUVA: YLE grafiikka, Stina Tuominen, julkaistu 22.4.2013 artikkelissa Jämsä, Augustina: Mihin sijoittaisit jättimyllyt? http://img.yle.fi/uutiset/ajankohtainen_kakkonen/article6589502.ece/alternates/w960/tuulivoimala2.png
PIENTUULIVOIMALA ENERGIAOMAVARAINEN KATUVALAISIN
TUULIATLAS www.tuuliatlas.fi TUULIOLOSUHTEIDEN KARTOITUSMAHDOLLISUUKSIA SUURILLE TUULIVOIMALOILLE Tuuliatlas Ilmatieteen laitoksen mittauspalvelu PIENTUULIVOIMALLE Sääasema Sodar Lidar sonic detection and ranging akustinen kaukokartoituslaite light detection and ranging optinen kaukokartoituslaite
PIEN- JA MIKRO-CHP
PIEN- JA MIKRO-CHP-LAITOKSET KUVAT: Volter Oy; http://www.okofen-e.com/
KEMPELEEN OFF-GRID-KORTTELI LÄHDE: Fortel Components Oy
lähde: Competition entry: Next Generation Sustainable House in Taiki-Cho. 2012.
KIITOS MIELENKIINNOSTANNE Kimmo Lylykangas Arkkitehti SAFA Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy