Kulutusprofiilit

Energian käyttökohteita ja käyttötarkoituksia on lukemattomia, mutta eri tarkoitusten vä-lillä voidaan löytää samankaltaisuuksia, joita taas voidaan hyödyntää kulutuksen profi-loinnissa. Esimerkiksi kaupan- ja palvelualan kohteiden energiankulutus seuraa pääasi-assa käyttöpaikan aukioloaikoja. Käyttökohteen ollessa suljettuna, energiankulutus on vain peruskuormaa, kuten lämmitystä ja välttämättömien sähkölaitteiden kulutusta. Au-kioloaikoina energiankulutus on taas suurempaa, ja sähköä kuluu enemmän muun mu-assa valaistukseen ja ilmanvaihtoon. Teollisuuden ja maatalouden energiankulutus on taas pääasiassa sidottuna kohteen prosessiin ja prosessin toteutukseen. Esimerkiksi te-ollisuudessa, jossa pääasiallista toimintaa toteutetaan useassa eri vuorossa, on energi-ankulutus usein tasaisempaa kuin vastaavassa yhden vuoron toteutustavassa. Kulutta-jakohteissa on myös eroa esimerkiksi kohteen lämmitysmuodon ja maantieteellisen si-jainnin perusteella. Käyttökohteen kulutusprofiilia voidaan havainnollistaa yksinkertai-sesti kulutuskäyrän avulla, jossa kohteen energiankulutus on jaettuna erimittaisille tar-kastelujaksoille.

Suomessa kuluttajakohteen lämmitysmuodosta ja sijainnista riippuen määrällisessä energiankulutuksessa voi olla suuriakin eroja, mutta itse kulutusprofiilit muistuttavat silti merkittävästi toisiaan. Kuvassa 8 on esitettynä erään Pirkanmaalla sijaitsevan, sähkö- ja puulämmitteisen kuluttajakohteen kuukausikohtainen kulutusprofiili vuoden 2017 ajalta.

Esimerkkinä toimiva kuluttajakohde on kaksikerroksinen omakotitalo, jonka pinta-ala on noin 190 m². Kohteen lämminvesivaraajaa varataan yösähkön avulla. Kuvassa 8 on pys-tyakselilla esitettynä esimerkkikohteen sähkönkulutuksen suuruus kilowattitunteina, ja vaaka-akselilla kyseisen vuoden kuukaudet.

Kuva 8. Pirkanmaalaisen omakotitalokohteen kuukausitason kulutusprofiili 2017.

Kuvasta 8 on havaittavissa tarkastelukohteen kuukausittainen sähkönkulutus kilowatti-tunteina. Kuvan perusteella voidaan havaita, kuinka kohteen kuukausikohtainen energi-ankulutus on huipussaan tammikuussa, josta se alkaa pienenemään kesää kohti men-täessä. Kulutus on pienimmillään keskikesän kuukausina eli kesä- heinä- ja elokuussa, jonka jälkeen kulutus lähtee taas nousuun, saavuttaen huippunsa joulu- tammi- ja hel-mikuussa. Vaikka eri vuosien välillä on jonkin verran vaihteluja, esimerkiksi ulkolämpöti-lan eroista johtuen, on kuitenkin itse kulutusprofiilin muoto aina lähes sama. Kulutus on suurimmillaan pimeään ja kylmään aikaan, jolloin iso osa energiasta menee käyttöveden ja asuinrakennuksen lämmitykseen. Valoisana ja lämpimänä vuodenaikana kulutus taas

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Sähkönkulutus (kWh)

on pääasiassa sidoksissa lämpimään käyttöveteen ja eri sähkölaitteiden peruskuor-maan. [29]

Kuvassa 9 on esitettynä saman pirkanmaalaisen kohteen sähkönkulutus kuukausitasolla vuodelta 2019, mutta nyt kohteen yhteyteen on liitettynä nimellisteholtaan 3,85 kWp:n aurinkosähköjärjestelmä. Kuvassa 9 on esitettynä kohteen sähkönkulutus pelkästään verkosta ostetun sähkön osalta, eli kohteen aurinkosähköjärjestelmä näkyy profiilissa ostosähkön vähenemisenä.

Kuva 9. Pirkanmaalaisen omakotitalokohteen kuukausitason kulutusprofiili ostosäh-kön osalta 2019.

Kuvan 9 kulutuslukemia verrattaessa vuoden 2017 vastaaviin lukemiin, voidaan havaita kulutuskäyrien olevan muodoltaan hyvinkin samankaltaiset. Sähkönkulutuksen kuukau-sittaisessa suuruudessa on kuitenkin vuosien välillä havaittavissa eroa. Esimerkiksi vuonna 2019 tammikuun sähkönkulutus oli huomattavasti suurempi kuin vuonna 2017.

Tämä johtuu siitä, että vuoden 2019 tammikuu oli keskivertoa kylmempi, ja vuoden 2017 tammikuu vastaavasti keskivertoa leudompi [31], mikä näkyy suoraan lämmityksen vie-mässä sähkönkulutuksessa. Itse aurinkosähköjärjestelmän vaikutus alkaa näkymään vasta huhti-lokakuussa, jolloin aurinkoisten tuntien määrä alkaa olemaan merkitykselli-nen. Kuvia vertailemalla voidaan havaita, että esimerkiksi kesä- ja heinäkuussa sähkön-kulutus on tippunut noin 750 kWh:sta noin 500 kWh:iin. Marraskuussa ja joulukuussa

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Sähkönkulutus (kWh)

aurinkosähköjärjestelmän vaikutus on taas hyvin pieni, ja määräävään asemaan kulu-tuksen kannalta tulee taas ulkoilman lämpötila.

Kun tietyn kohteen energiankulutuksesta ja aurinkoenergian vaikutuksesta kulutuskäyt-täytymiseen halutaan tarkempaa tietoa, voidaan kohteen kulutusta tarkastella esimer-kiksi tuntitasolla. Kuvassa 10 on esitettynä aiemmin tarkastellun Pirkanmaalaisen kulut-tajakohteen sähkönkulutus vuonna 2017, mutta nyt data on esitettynä kuukausittain tun-titasolla. Kulutuslukemat on koottu ottamalla kunkin kuukauden päiväkohtaisesta tunti-kulutuksesta arvojen mediaani, jolloin kulutuslukema kuvastaa kyseisen tunnin tyypillistä energiankulutusta. Kuvassa on pystyakselilla esitettynä sähkönkulutuksen suuruus kilo-wattitunteina, ja vaaka-akselilla yhden vuorokauden tunnit.

Kuva 10. Pirkanmaalaisen omakotitalokohteen tuntitason kulutusprofiili 2017.

Kuvasta 10 voidaan havaita tuntitason kulutuskäyrien vastaavan käyrän muodoltaan hie-man kuukausitason kulutuskäyrää, joskin syyt piikkien muodostumiselle ovat nyt eri.

Myös itse kuukausittaisten sähkönkulutuslukemien käyrät ovat keskenään muodoltaan hyvinkin samankaltaisia, mutta niiden esittämien arvojen suuruudet vaihtelevat kuukau-sikohtaisesti. Kuluttajakohteessa tuntikohtaisen sähkönkulutuksen suuruus vaihtelee

0

kohteen mukaan, riippuen jälleen esimerkiksi maantieteellisestä sijainnista ja lämmitys-muodosta, mutta itse kulutuskäyrät ovat muodoltaan taas hyvin samankaltaiset. Kuvan 10 mukainen kulutusprofiili on tyypillinen sähkölämmitteiselle omakotitalolle, jossa on käytössä niin sanottu aikasähköperusteinen sähkösopimus. Aikasähkö -sopimuksessa päiväsaikaan ja yöaikaan käytetylle sähkölle on määritetty eri hinnat. Yösähkön hinta on edullisempi kuin päiväsähkön, ja yösähkön mukaista hinnoittelua käytetään kello 22 ja kello 7 välisenä aikana [32]. Tämä näkyy hyvin kuvasta 10, missä sähkön kulutuksessa tapahtuu suuri nousu kello 21 ja 22 välisenä aikana. Vastaavasti sähkön kulutus laskee merkittävästi kello 7 jälkeen. Sähköä kuluu varsinkin talviaikaan lämmitykseen, sekä lämpimän käyttöveden tekemiseen esimerkiksi lämminvesivaraajan avulla. Kulutuk-sessa on nähtävissä myös pienet piikit aamulla ja illalla, jolloin sähkölaitteiden ja valais-tuksen käyttö on suurinta. Kulutus on pienimillään päiväsaikaan, jolloin sähkönkulutus on tyypillisesti vain eri sähkölaitteiden vaatimaa peruskuormaa. Vuodenajan aiheuttamat vaihtelut voidaan havaita esimerkiksi vertaamalla tammikuun ja kesäkuun kulutuskäyriä keskenään, joista tammikuun tuntikulutus on koko ajan noin 2 kWh suurempi.

Kuluttajakohteessa voi olla käytössä myös sähkön spot-hintaan sidonnainen sopimus, eli sähkön tuntikohtainen hinta määräytyy sähköpörssi Nord poolin Day-ahead hinnaston mukaisesti. Joissain kuluttajakohteissa käytetään myös niin sanottua yleissähköä, missä sähkön hinta ei ole sidonnainen vuorokaudenaikaan, vaan on kiinteä. Molemmissa ta-pauksissa kulutuskäyrän profiili on kuitenkin hyvin samankaltainen kuin kuvassa 10 on esitetty, sillä lämmityksen tarve on suurin yöaikaan, ja lämpimälle käyttövedelle on tar-vetta erityisesti aamulla ja illalla. [32]

Kuvassa 11 on esitettynä sama Pirkanmaalainen kuluttajakohde kuukausittaisen tunti-kulutuksen osalta, mutta nyt kuvaajassa esitetyt kulutuslukemat ovat vuodelta 2019.

Eroavaisuutena kuvan 10 tilanteeseen, kohteeseen on nyt asennettuna nimellisteholtaan 3,85 kWp:n aurinkosähköjärjestelmä. Kuvan 11 kulutuskäyrät ovat kohteessa käytetyn ostosähkön osalta, eli aurinkosähköjärjestelmän lisääminen näkyy kuvaajassa ostosäh-kön määrän pienenemisenä.

Kuva 11. Pirkanmaalaisen omakotitalokohteen tuntitason kulutusprofiili ostosähkön osalta 2019.

Kuvia 10 ja 11 vertailemalla, voidaan todeta itse käyrien muotojen olevan jälleen lähes samat. Vuoden 2019 tammikuun korkeampi kulutus on nyt selvästi nähtävissä keskimää-räisesti suuremman tuntikulutuksen muodossa. Suurin ero kuvien välillä on nähtävissä huhti-lokakuun kulutuskäyriä vertailemalla. Kun vuonna 2017 kesäkuukausien päiväajan tuntikohtainen peruskuorma oli noin 0,5 kWh, ovat samat lukemat vuoden 2019 kulutus-käyrissä lähellä nollaa. Tämä tarkoittaa sitä, että kyseisinä ajanhetkinä tarvittava energia kohteen kulutuksen kattamiseksi on saatu suoraa kohteen aurinkosähköjärjestelmästä.

Yleisellä tasolla kuukaudesta ja kohteen maantieteellisestä sijainnista riippuen, tämä ky-seinen aikaväli on noin kello 8 ja 20 välillä eli aikana, jolloin tyypillisesti aurinko paistaa eniten.

Eri teollisuudenalojen ja maatalouden energiankulutusta ei voida profiloida samalla ta-valla kuin kuluttajakohteiden energiankulutusta, vaan eri kohteiden välillä voi olla tapaus-kohtaisesti suuriakin eroavaisuuksia. Kuvassa 12 on esitettynä erään satakuntalaisen teollisuuskohteen kuukausikohtainen sähkönkulutus vuoden 2019 osalta. Kohteen yh-teydessä toimii nimellisteholtaan noin 0,5 MW:in tuulivoimala, sekä nimellisteholtaan noin 80 kW:in aurinkosähköjärjestelmä.

0

Kuva 12. Satakuntalaisen teollisuuskohteen kuukausitason kulutusprofiili 2019.

Kuten kuvasta 12 käy ilmi, kyseisen teollisuuskohteen kuukausikohtainen energiankulu-tus on hyvin tasaista, eikä nähtävissä ole samankaltaista kesäkuukausien laskua, kuin esimerkiksi aiemmin tarkastelluissa kuluttajaprofiileissa. Kuvaajassa ei ole siis havaitta-vissa aurinkosähköjärjestelmän kesäajan vaikutusta. Kuvan 12 kohteessa sähkönkulu-tus on pääasiassa sidoksissa tuotantoprosessin käyttämien laitteiden energiankulutuk-seen, joka taas on sidoksissa prosessituotteen valmistettavaan volyymiin. Tässä tapauk-sessa sähkönkulutus on siis suurinta kevät- ja kesäaikaan. Teollisuus- ja maatalouskoh-teiden aurinkosähköjärjestelmien tuottama energia käytetään käytännössä kokonaan ku-lutuskohteessa, pois lukien erilaisten huoltoseisokkien tai kausiluontoisten tuotantotau-kojen aikana, jolloin kulutus on normaalia pienempää. Tämän takia energiavarastojen hyödyt ovat kyseisissä kohteissa pienemmät, kuin esimerkiksi kuluttajakohteissa, joissa aurinkoenergian ylituotantoa syntyy väistämättä.