Aurinkoenergia hyödyksi omakotitaloissa
Energian primäärilähteet 2012 & 2007 - käytämmekö kestäviä energialähteitä? 2007 2012 Yhteensä Öljy (tuonti fossiili) 24 24% 92 TWh Hiili (tuonti fossiili) 13 10 % 37 TWh Maakaasu (tuonti fossiili) 10 8 % 32 TWh Ydinvoima (tuonti uraani) 17 18 % 67 TWh Sähkön nettotuonti (tuonti) 3 5 % 17 TWh Tuontienergian osuus yhteensä: ~50 60 % Vesi ja tuulivoima 3 4 % vesi 17 TWh Turve 7 5 % 18 TWh Puu 20 23 % 89 TWh Muut 2 3 % 11 TWh Yhteensä: 363 TWh
Energian loppukuluttajat 2012 Energian loppukuluttajat sektoreittain vuonna 2012 TWh Osuus % Teollisuus: 142.4 45.4 Liikenne: 49.9 16.3 Rakennusten lämmitys 77.3 25.2 Muuta 37.0 12.1!? Yhteensä: 306.6 100 % Primäärienergiaa käytetään yhteensä: 363 TWh => ero 60 TWh?? Lähde: Tilastokeskus, Energiatilasto
Perinteinen energiantuotanto ja -kulutus Huomattava osa primäärienergiasta menee harakoille (ja kuluttaja joutuu maksamaan tästäkin!)
Suomi öljyn jälkeen? Suomi öljyn jälkeen - kirja julkaistu keväällä 2013: Miksi öljy ja sen hupeneminen ovat niin tärkeitä asioita? Suomi öljyn jälkeen latoo pöytään kovat faktat herkullisessa paketissa: Suomi nielee öljyä 200 000 tynnyriä päivässä, lähes 400 litraa joka sekunti. Elintasomme on rakennettu halvalla öljyllä, ja öljyn mukana elintasomme myös seisoo tai romahtaa. Nyt maailman öljy hupenee: halpa ja helppo öljy on pumpattu lähes viimeiseen pisaraan. Miten käy Suomelle jolla ei ole omaa öljyntuotantoa? Onko Suomen valtio varautunut historialliseen haasteeseen?
Aurinkoenergia Vuotuinen auringonsäteily 3 tunnin auringonsäteily maan pinnalle vastaa maailman vuotuista energiantarvetta Hiili Öly Urani Kaasu Vuotuinen Vuotuinen varat energian- auringontarve säteily
Vuotuinen auringonsäteily kwh/m2 (vaakatasopinnalle) 2000 1855 1800 1689 1600 1400 1345 Vuosittainen säteily vaakatasolle kwh/m 2 a 1200 1000 800 600 400 1070 1032 1023 993 938 938 807 200 0 Lähde: Aurinko-opas; aurinkoenergiaa rakennuksiin. ATY. 2001
Auringonsätely / kk / paikkakunta Solstrålningen i Finland k W h/m å na d 200 150 100 50 50 % Touko - heinä 70 % Huhti - elo 90 % Maal- syys Helsingfors Jokioinen Jyväskylä Sodankylä Utsjoki-Kevo 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Kokonaissäteily noin 1000 kwh/m2 / v Etelä-Suomessa
Aurinkoenergian käyttökohteita Aurinkoenergia Sonnenenergie Aktiivinen Aktive Systeme järjestelmä Passiivinen Passive järjestelmä Systeme Thermische Nutzung Aurinkolämpö Aurinkosähkö Elektrische Nutzung Pienimuotoista Photovoltaik sähköntuotantoa Korkeita Lämpötiloja Hochtemperatur Kohdistuva Konzentrierende aurinkosäteilyjärjestelmä Systeme Matalia Niedertemperatur lämpötiloja Käyttöveden lämmitys: 25 60 astetta Schwimmbadwassererwärmung Talon Warmwasserbereitung lämmitys: 30 60 astetta Uima-altaan Heizung vesi: 25 30 astetta
Auringon hyädyntäminen taloissa Passiivinen Aktiivinen - Talo aurinkoisessa paikassa - Etelärinne - Ikkunat aurinkoiselle puolelle - Lasiveranta aurinkoiselle puolelle - Eristävät varastot pohjoiseen Aurinkolämpö tai sähkö järjestelmällä - Aurinkokeräimillä = lämpöä - Aurinkopaneeleilla = sähköä
Aurinkokeräimet tuottavat lämpöä Aurinkolämpöeräinten hyötysuhde voi olla luokkaa 25 % 50% Kun aurinko paistaa n. 1000 kwh/m2/vuodessa niin voidaan keräimistä saada lämpöä seuraavasti: 5 m2 = ~ 1 250 2 500 kwh/v 10 m2 = ~ 2 500 5 000 kwh/v 20 m2 = ~ 5 000 10 000 kwh/v 50 m2 = ~ 12 500 25 000 kwh/v 100 m2 = ~ 25 000 50 000 kwh/v 200 m2 = ~ 50 000 100 000 kwh/v 1 miljoonaa OKT x 10 m2 / katto = voisi tuottaa lämpöä 2.5 5 TWh / v
Aurinkopaneelit tuottavat sähköä Aurinkopaneelin hyötysuhde n. 13 15 % = 130 150 kwh/m2/v 1 kw p järjestelmä (~6 m2) tuottaa vuodessa n ~ 700-900 kwh 2 kw p järjestelmä (~12 m2) tuottaa vuodessa n ~ 1400-1800 kwh 3 kw p järjestelmä (~20 m2) tuottaa vuodessa n ~ 2100-2700 kwh 6 kw p järjestelmä (~40 m2) tuottaa vuodessa n ~ 4200-5400 kwh Sähkö = pitää heti joko kuluttaa tai varastoida tai syöttää verkkoon Voidaan varastoida akkuihin ( ~ yleensä mökkijärjestelmä) Voidaan syöttää verkkoon ( ~ yleensä suurempi järj.) Voidaan varastoida & syöttää verkkoon ( Tesla-akkuja ) Joissakin EU-maissa säädettyjä syöttötariffeja
Mökkijärjestelmä (12 V) ei verkkokytketty Tehontarve: esim ~ 50-200 W Riittää esim.: valaistukseen, TV, jääkaappi, kännykkä Mökkipaketin hinta: n. 900-5000 + asennus
OKT-järjestelmä (230 V) verkkoon-kytketty DC kytkin Invertteri muunnin Aurinkopaneeli Energiamittari AC kytkin Sähkön kulutus kohteessa Syöttö verkkoon Pakettien hinnat: 1 kw: ~2000 + asennus Sähkömittari 2 kw: ~3500-4000 + asennus 3 kw: ~5000-6000 + asennus Sähkökaappi
OKT-järjestelmä (230 V) verkkoon-kytketty Paneelin teho: 250-280 Wp (Wp = nimellin huipputeho) Paneelin mitat: n. 1m x 1.6 1.8 m Järjestelmäkokoja OK-taloihin: 4 paneelia = Teho: ~1 kwp Pinta-ala: n. 7 m2 12 paneelia = Teho: ~3 kwp Pinta-ala: n. 20 m2 18 paneelia = Teho: ~4.5 kwp Pinta-ala n. 30 m2 24 paneelia = Teho: ~6 kwp Pinta-ala: n. 40 m2 Pakettihintoja: (suuntaa-antavia) 1 kw: ~2000 + asennus 2 kw: ~3500-4000 + asennus 3 kw: ~5000-6000 + asennus
Aurinkolämmön voi yhdistää..: Aurinkolämmön voi yhdistää kaikkien tavanomaisten lämmitysmuotojen kanssa: Aurinko + sähkö Aurinko + öljy Aurinko + puu / hake Aurinko + lämpöpumppu Aurinko + kaukolämpö Aurinkoenergia Säästää energiaa noin 7-9 kuukauden aikana (maalis-syys) Muun energian voi sulkea pois melkein kokonaan Aurinkoenergia 4-5 kk Helposti noin 20 30 % vuotuisesta lämmitys-energiasta
Vesikiertoinen lämmitys & hybridivaraaja: Päälämmitys: - öljy - sähkö - puu / hake - lämpöpumppu - kaukolämpö Energia- & Hybridi varaaja Lämmin käyttövesi Lämpöpatterit / lattialämmitys Sähkövastus Aurinkopiirin pumppu Käyttöveden esi-lämmitys & lämmitys Kylmä vesi Aurinkokierukka
Erilaisia aurinkolämpökeräimiä Tasokeräin Kaksi tasokeräintä katolla Tyhjiöputkikeräin Tasokeräin seinässä Tyhjiöputkikeräimiä Parvekkeen kaiteessa Kattoon integroituja tasokeräimiä
Jyrkkä asennuskulma >45 ast. Optimaalinen käyttö: - Talvella - Pohjoinen leveysaste Loiva asennuskulma < 45 ast. Optimaalinen käyttö: - Kesällä - Eteläinen leveysaste
Keräinten hyötysuhdekäyrät Uima-allasvesi Asuintilojen lämmitys Käyttövedenlämmitys Teollisuuden prosessit Tyhjiöputkikeräimet Hyötysuhde % Absorberi ilman lasia Tasokeräin lasilla Lämpötila-ero (keräin ulkoilma) T
Mitoitus.. Mitä isompi keräin - sitä.. Optimoitu järjestelmä: -> Tuotetaan mahdollisimman paljon energiaa kwh (teho * aika) -> Hyödynnetään aurinkoa maaliskuusta - syyskuuhun -> 100 % lämmitystarpeesta toukokuusta - syyskuuhun -> keräinten optimaalinen suuntaaaminen ja kallistus -> aina veden esilämmitys tai lattialämmitys Ylimitoitettu järjestelmä (~ iso moottori pienessä veneessä) -> lisätehot antavat korkeampia lämpötiloja nopeammin -> pitempi aurinkokausi = enemmän lämpöä talvella ja syksyllä -> kaikkea energiaa ei voida hyödyntää kesällä -> ylikuumeneminen ja jäähdytystarve (ratkaistavissa) Alimitoitettu järjestelmä (~pieni moottori isossa veneessä) -> järjestelmä ei jaksa nostaa lämpötiloja kovin korkealle -> kaikki keräinten energia otetaan talteen -> aina (pelkästään) esilämmitys -> lisälämmitystä tarvitaan -> laajennettavissa myöhemmin
Aurinko + kaukolämpö vuodesta 2001 150 m2 + 10000 l (~350kWh/m2/v)
Kesämökki, Aurinko + sähkö. 5 m2 + 200 l käyttövesivaraaja + lämpöpatteri
OKT: Aurinko + sähkö 7,5 m2 + 300 l käyttövesivaraaja
OKT: Aurinko + pelletti ~30 % pienempi pelletin kulutus/v
Keräinmalli 5 kpl AUP10 Mitat (l xh) 5 x 1670 x 950 mm 0 90 astetta
Maatila: Aurinko + puu 4 x OPC15 + 3000 l varaaja (tuottaa ~1900 tuntia /vuodessa = keskimäärin ~ 5 tuntia/vrk)
Uimahalli (Pori) : Aurinko + kaukolämpö 200 m2
Ekokylä: Aurinko + hake Paikallinen kaukolämpö 20 asuntoa 100 m2 10 m3 varaajat
Maatila: Aurinko + hake ~ 100 % auringolla toukokuusta - syyskuuhun
Koulu: Aurinko + kaukolämpö
OKT: Aurinkolämpö ~4.5 kw (~10 m2) + oljy/puu Tyhjiöputkikeräimiä + 1000 litran varaaja
Paritalo: Aurinkolämpö + sähkö
OKT: Aurinkolämpö + varaaja Aurinkosähköjärjestelmä ~ 3 kwp
Maatila: Aurinkosähkö ~6 kwp
OKT: Aurinkosähkö ~4.5 kwp
OKT: Aurinkosähkö ~5.5 kwp Paneelit itä & länsilappeilla
OKT: Aurinkosähkö ~6 kwp Paneelit kaakkoon ja lounaaseen