Kerrostalon kiinteistösähkönkulutuksen kompensointi aurinkosähköjärjestelmällä

Kokoteksti

(1)KERROSTALON KIINTEISTÖSÄHKÖNKULUTUKSEN KOMPENSOINTI AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄLLÄ Compensation of high-rise real estate electricity consumption with a photovoltaic system Santeri Viljakainen. Kandidaatintyö LUT School of Energy Systems Sähkötekniikka. 8.3.2015.

(2) TIIVISTELMÄ Lappeenrannan teknillinen yliopisto LUT School of Energy Systems LUT Sähkötekniikka Santeri Viljakainen Kerrostalon kiinteistösähkönkulutuksen kompensointi aurinkosähköjärjestelmällä 2015 Kandidaatintyö. 37 s. Tarkastaja: TkT. Tero Ahonen. Aurinkopaneeleiden hinta on laskenut reilusti viime vuosien aikana. Hinnan laskun seurauksena aurinkosähköjärjestelmiä on asennettu paljon yksityisiin rakennuksiin sekä Suomessa että muualla maailmassa. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kerrostalon kiinteistösähkönkulutuksen kompensointia aurinkosähköjärjestelmällä. Kompensointia tutkitaan, koska näin saadaan taloudellisesti paras hyöty aurinkosähköjärjestelmästä. Kerrostalon kiinteistösähkönkulutuksella tarkoitetaan talon teknisten järjestelmien kuluttamaa sähköä. Järjestelmän sijoitusta tutkitaan katolle ja parvekekaiteisiin. Katolle sijoitettuna aurinkopaneelien tuotantoa tutkitaan siten, että paneelit ovat asennettu 45° ja 15° tasokulmaan. Aurinkosähköjärjestelmän investoinnin kannattavuutta tutkitaan taloyhtiön näkökulmasta..

(3) ABSTRACT Lappeenranta University of Technology LUT School of Energy Systems LUT Electrical Engineering Santeri Viljakainen Compensation of high-rise real estate electricity consumption with a photovoltaic system 2015 Bachelor’s Thesis. 37 p. Examiner: D.Sc. Tero Ahonen The price of solar panels has been declining substantially during the last years. Many photovoltaic systems have been installed globally and also in Finland as a result of the price drop. In this bachelor’s thesis, compensation of high-rise real estate electricity consumption with a photovoltaic system is studied. Compensating electricity consumption with a photovoltaic system is researched in this study, because it is normally the approach to dimension the system size. High-rise real estate electricity consumption consists of electricity consumed by technical devices and systems of the house. The photovoltaic system placement on the roof and on balcony parapets is studied. For the roof placement, the electricity generation of the photovoltaic system is studied when the solar panels are installed in 45° and 15° angle. The investment cost-effectiveness of a photovoltaic system is studied from the housing company’s point of view..

(4) 4 SISÄLLYSLUETTELO Käytetyt merkinnät ja lyhenteet ............................................................................... 5 1. Johdanto ........................................................................................................... 6 2. Asennuskohde .................................................................................................. 8 3. Kiinteistösähkönkulutuksen kartoitus ................................................................ 9 4. Aurinkosähköjärjestelmä ................................................................................. 12 4.1 Asennus katoille ........................................................................................ 14 4.2 Asennus parvekekaiteisiin ......................................................................... 24 5. Investointilaskelmat......................................................................................... 29 5.1 Investointi katoille asennettavaan järjestelmään ....................................... 29 5.2 Investointi parvekekaiteisiin asennettavaan järjestelmään........................ 31 6. Yhteenveto ja johtopäätökset.......................................................................... 34 LÄHTEET .............................................................................................................. 35 LIITTEET. I Sunrise SR-P660 250 aurinkopaneelin datalehti II LG 260 S1K-A3 Mono Black aurinkopaneelin datalehti III SMA Sunny Tripower vaihtosuuntaajan datalehti.

(5) 5. KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET EPIA. European Photovoltaic Industry Association. HOMER. Hybrid Optimisation Model for Electric Renewables. NREL. National Renewable Energy Laboratory. TEM. Työ- ja Elinkeinoministeriö. UO. University of Oregon. 𝛼. auringon korkeus asteina. 𝛿. tasokulma. d. etäisyys. l. pituus.

(6) 6. 1. JOHDANTO Aurinkosähköjärjestelmät ovat kehittyneet viime vuosina nopeasti. Kehityksen seurauksena aurinkopaneeleiden hinta on laskenut reilusti ja aurinkosähköjärjestelmiä onkin asennettu paljon yksityisiin rakennuksiin. Kuvassa 1 on esitetty nimellisteholtaan alle 100 kWp aurinkosähköjärjestelmien hinnan kehitys Saksassa, joka on eniten aurinkosähköä tuottava maa. Kuvassa on järjestelmän hinta kunkin vuoden tammikuussa, vuodesta 2009 vuoden 2014 tammikuuhun saakka.. Hinta asenne)una [€/Wp] . 4,5 . 4,11 . 4 . 3,5 3,04 . 3 . 2,48 . 2,5 . 1,99 . 2 . 1,52 . 1,42 . 1.2013 . 1.2014 . 1,5 1 1.2009 . Kuva 1. 1.2010 . 1.2011 . 1.2012 . Nimellisteholtaan alle 100 kWp aurinkosähköjärjestelmien hinta asennettuna Saksassa. Pystyakselilla järjestelmän hinta yksikössä €/Wp ja vaaka-akselilla ajankohta (Photovoltaik-guide 2014).. Maailmassa installoitua aurinkosähkökapasiteettia oli vuoden 2013 lopussa noin 140 GWp, josta koko Euroopassa noin 80 GWp ja josta Suomessa noin 10 MWp (EPIA 2014). Aurinkosähkökapasiteetin kasvu on esitetty kuvassa 2. Suuren osan Suomen 10 MWp aurinkosähkökapasiteetista muodostavat yksittäiset aurinkovoimalat, kuten ABB Oy:n 181 kW aurinkovoimala Helsingissä ja Lappeenrannan teknillisen yliopiston 220 kW aurinkovoimala (Aurinkoenergiaa 2014). Suomessa omakotitaloissa ja kerrostaloissa on vielä paljon käyttämätöntä potentiaalia aurinkosähkön kannalta, sillä yksityisiin rakennuksiin asennetut aurinkosähköjärjestelmät ovat suurimmaksi osaksi pienitehoisia kesämökkijärjestelmiä, joita ei ole liitetty sähköverkkoon (Fortum 2014)..

(7) 7. 140 . Teho [GWp] . 120 100 80 60 40 20 0 2000 . 2002 . 2004 . 2006 . 2008 . 2010 . 2012 . Vuosi Kuva 2. Installoitu aurinkosähkökapasiteetti koko maailmassa vuosina 2000-2013, missä vaaka-akselilla on ajankohta vuosina ja pystyakselilla installoitu nimellisteho gigawatteina (EPIA 2014).. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kerrostalon kiinteistösähkönkulutuksen kompensointia aurinkosähköjärjestelmällä. Kerrostalon kiinteistösähkönkulutuksella tarkoitetaan talon teknisten järjestelmien ja niihin kuuluvien sähkölaitteiden muodostamaa kulutusta. Kiinteistösähköä käyttävät mm. talon lämmönjakokeskus, ilmanvaihtojärjestelmät, yleisten tilojen valaistus, autojen lämmityspistokkeet, taloyhtiön saunat, hissit ja mahdolliset muut kiinteistön sähkölaitteet. Asukkaiden asunnoissa käytetty sähkö ei kuulu kiinteistösähköön. Työssä tutkitaan sähkönkulutuksen kompensointia aurinkosähköjärjestelmällä, eikä niinkään tuotannon myymistä verkkoon. Taloyhtiö maksoi ostamastaan sähköstä 13,5 snt/kWh vuonna 2014, ja sähkönmyyjä, Lappeenrannan Energia, ostaa ylijäämä sähköä hinnalla 4,31 snt/kWh (Lappeenrannan Energia 2014). Näin ollen, kun tuotannolla pyritään kompensoimaan kulutusta, saadaan taloudellisesti suurin hyöty aurinkosähköjärjestelmästä. Kandidaatintyön tavoitteena on selvittää aurinkosähköjärjestelmän hankinnan kannattavuus kerrostaloon. Työssä selvitetään myös, millainen järjestelmä soveltuu parhaiten tutkittavaan kohteeseen sekä minne se kannattaisi sijoittaa. Työssä tutkitaan asennuskohteen sähkönkulutustietoja, joiden perusteella kohteelle mitoitetaan aurinkosähköjärjestelmä..

(8) 8 2. ASENNUSKOHDE Tutkimuksen kohteena on Lappeenrannan Huhtiniemessä sijaitseva taloyhtiö, johon kuuluu kaksi samanlaista kerrostaloa. Kerrostalot ovat 7-kerroksisia ja talojen rakennusvuosi on 1975. Toinen taloyhtiön taloista on esitetty kuvassa 3.. Kuva 3. Tutkimuksen kohteena olevan taloyhtiön toinen taloista luoteen puoleisten parvekkeiden sivulta kuvattuna.. Talojen lämmitysmuotona on kaukolämpö, joten lämmityksestä ei aiheudu muuta sähkönkulutusta kuin lämmönjakokeskuksen kuluttama sähkö. Molemmissa taloissa on kuitenkin kylmiö, josta aiheutuu kulutusta. Taloissa on yhteinen sähkönkulutusmittari. Taloyhtiössä tehtiin saunaremontti keväällä 2013, jolloin saunat olivat pois käytöstä. Saunaremontin vuoksi vuosi 2013 poikkeaa normaalista kulutuksesta, joten työssä käytettiin kulutustietojen ajankohtana 1.1.2014–30.6.2014 ja 1.7.2013–31.12.2013. Taloyhtiön kiinteistösähkönkulutus tarkasteluajankohtana oli 87 620 kWh, ja suurin tuntitason teho oli 38,5 kW. Laskelmissa kulutuksen oletettiin pysyvän samana joka vuosi..

(9) 9 3. KIINTEISTÖSÄHKÖNKULUTUKSEN KARTOITUS Kohteen kiinteistösähkönkulutusta tarkasteltiin paikallisen verkkoyhtiön, Lappeenrannan Energiaverkkojen, toimittamista mittaustiedoista. Kohteessa on asennettuna etäluettava sähkönkulutusmittari, joka seuraa kulutusta tunnin tarkkuudella. Tarkasteluajankohdan päivittäinen sähkönkulutus on esitetty kuvassa 4.. Sähkönkulutus [kWh] . 500 400 300 200 . 0 . Kuva 4. 1.1. 11.1. 21.1. 31.1. 10.2. 20.2. 2.3. 12.3. 22.3. 1.4. 11.4. 21.4. 1.5. 11.5. 21.5. 31.5. 10.6. 20.6. 30.6. 10.7. 20.7. 30.7. 9.8. 19.8. 29.8. 8.9. 18.9. 28.9. 8.10. 18.10. 28.10. 7.11. 17.11. 27.11. 7.12. 17.12. 27.12. . 100 . 1.1.2014–30.6.2014 ja 1.7.2013–31.12.2013 päiväkohtainen sähkönkulutus. Pystyakselilla sähkönkulutus kilowattitunteina ja vaaka-akselilla päivämäärä.. Kuvaa 4 tutkimalla voitiin havaita, että talvella kulutus on huomattavasti suurempaa kuin kesällä. Tämä johtuu suurilta osin talojen ja autojen lämmittämisestä sekä siitä, että asukkaat ovat kesällä enemmän pois kotoa kuin talvella. Kuvassa 5 on esitetty vuoden kaikkien vuorokausien tunneittaisen sähkön käytön keskiarvo. Kuvaa tutkimalla havaittiin, että eniten sähköä käytetään illalla. Kulutuspiikki johtuu suurilta osin saunojen lämmittämisestä, mikä nostaa ilta-ajan kulutuksen keskiarvoa..

(10) 10. Sähkön käy)ö [kW] . 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 . 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 . Vuorokauden tun> . Kuva 5. Vuorokausien sähkön käytön tunneittainen keskiarvo, missä pystyakselilla on sähkön käyttö kilowatteina ja vaaka-akselilla vuorokauden tunti.. Talvi- ja kesäajan kulutuksen eroja tarkasteltiin esimerkkiviikoilla kesältä ja talvelta. Kuvassa 6 on esitetty normaalista talviajan kulutuksesta esimerkkinä viikon 3 kulutus, ja kuvassa 7 kesäajalta viikon 28 kulutus.. Sähkön käy)ö [kW] . 35 30 25 20 15 10 5 0 . 13.1 13.1 14.1 14.1 15.1 15.1 16.1 16.1 17.1 17.1 18.1 18.1 19.1 19.1 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 . Ma Kuva 6. Ti . Ke . To . Pe . La . Su . Vuoden 2014 viikon 3 sähkön käyttö tunneittain. Pystyakselilla sähkön käyttö kilowatteina ja vaaka-akselilla päivämäärä ja kellonaika. Viikon sähkön käyttö on ollut pienimmillään 6,3 kW ja suurimmillaan 33,3 kW tuntia kohden..

(11) 11. Sähkön käy)ö [kW] . 30 25 20 15 10 5 0 . 8.7 8.7 9.7 9.7 10.7 10.7 11.7 11.7 12.7 12.7 13.7 13.7 14.7 14.7 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 . Ma Kuva 7. Ti . Ke . To . Pe . La . Su . Vuoden 2013 viikon 28 sähkön käyttö tunneittain. Pystyakselilla sähkön käyttö kilowatteina ja vaaka-akselilla päivämäärä ja kellonaika. Viikon sähkön käyttö on ollut pienimmillään 3,4 kW ja suurimmillaan 25,9 kW tuntia kohden.. Kuvista 6 ja 7 tutkimalla havaittiin, että sähkön käytön suurimmissa tehoissa kesällä ja talvella ei ole suurta eroa, koska lämmityksen ja valaistuksen sähkönkulutus on suhteellisen pientä saunojen sähkönkulutukseen verrattuna. Talvella keskimääräinen kulutus on kuitenkin huomattavasti suurempaa, johtuen enimmäkseen autojen lämmittämisestä. Talvella sähkön käyttö ei myöskään laske yöllä niin alhaiselle tasolle kuin kesällä. Viikon 3 sähkön käyttö on ollut pienimmillään 6,3 kW ja suurimmillaan 33,3 kW tuntia kohden. Viikon 28 sähkön käyttö on taas ollut pienimmillään 3,4 kW ja suurimmillaan 25,9 kW tuntia kohden. Kuvista voitiin havaita, että arkipäivinä kulutus on selvästi suurempaa aamulla ja illalla, kuin keskellä päivää. Keskipäivän alhaisempi kulutus johtuu siitä, että suurin osa asukkaista on silloin poissa kotoa. Viikonloppuisin kulutus on selvästi tasaisempaa. Kuvista nähtiin myös taloyhtiön saunojen lämmityspäivät: tiistai, torstai, perjantai ja lauantai. Etenkin kesällä saunojen lämmittäminen muodostaa suuren osan kulutuksesta. Saunojen lämmittämisaika voitiin nähdä kuvan 7 hetkellisistä kulutuspiikeistä..

(12) 12 4. AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ Aurinkopaneeleiden asennusmahdollisuuksia tutkittiin talojen tasakatoille sekä parvekekaiteisiin. Suomen maantieteellisissä olosuhteissa suurimman vuosituoton aurinkopaneeleista saa asentaessa ne suoraan etelään päin, ja noin 40 asteen kulmaan vaakatasoon nähden (Motiva 2014). Talojen seinät eivät kuitenkaan osoita etelään, mutta toisaalta parhaan tuoton aamupäivällä saa suuntaamalla aurinkopaneelit lähes itään, ja iltapäivällä parhaan tuoton saa paneelit länteen suunnattuna. Koska kattojen tila on rajallinen ja katoilla on jo asennettuna muuta teknistä laitteistoa, aurinkopaneeleiden asennus suoraan etelään päin olisi hankalampaa kuin asennus seinien suuntaisesti. Seinien suuntaisesti asennettuna aurinkopaneeleita mahtuu katoille myös enemmän. Edellä mainituista asioista johtuen sekä yksinkertaisen aurinkopaneeleille tarvittavan pinta-alan laskemisen vuoksi, työssä tutkittiin aurinkopaneeleiden asennusta katon osalta ainoastaan talojen seinien suuntaisesti. Talojen seinät osoittavat koilliseen, kaakkoon, lounaaseen ja luoteeseen. Näistä ilmansuunnista asennusta katoille tutkittiin kaakkoon ja lounaaseen, koska ne ovat lähimpänä etelää. Talot ilmasta kuvattuna ovat esitetty kuvassa 8.. Kuva 8. Talot ilmasta kuvattuna ilmansuuntatarkastelua varten (Google 2014)..

(13) 13 Kuvasta 8 tutkimalla havaittiin seinien atsimuuttikulmien poikkeavan väliilmansuunnista hieman. Selvyyden vuoksi työssä kuitenkin viitataan näihin käyttäen väli-ilmansuuntia. Kaakkoon osoittavan seinän atsimuuttikulmaksi, aloittaen etelästä länteen (suunta etelään 0°), eli vastapäivään, saatiin -57° ja lounaaseen osoittavan 33°. Talojen parvekkeet sijaitsevat kaakon ja luoteen puoleisissa seinissä. Luoteeseen osoittavan seinän atsimuuttikulmaksi mitattiin 123°. Kuvassa 9 on esitetty kaakon puoleisia parvekkeita ilmasta kuvattuna.. Kuva 9. Talo ilmasta kuvattuna. Talojen parvekkeet osoittavat kaakkoon ja luoteeseen (Microsoft 2014).. Aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotantoa tutkittiin simuloimalla järjestelmää Yhdysvaltain uusiutuvan energian laboratorion (NREL) kehittämällä HOMERohjelmalla. HOMER ottaa laskennassa huomioon mm. järjestelmän atsimuutti- ja tasokulman, auringosta saatavan säteilyn määrän sekä kuukauden keskilämpötilan (HOMER Energy 2014). Katolle asennettuna aurinkopaneeleiden päälle kertyy lunta. Lumi estää paneeleiden sähköntuotantoa, joten katolle asennetun aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto joulukuun alusta helmikuun loppuun oletettiin nollaksi..

(14) 14 4.1 Asennus katoille Esimerkkipaneelina järjestelmän asennukseen katoille käytettiin Sunrise SR-P660 250 aurinkopaneelia. Paneelin mitat ovat 1637 x 992 x 40 mm (pituus, leveys, syvyys), ja se tuottaa 250 Wp tehon (Liite 1). Katoille asennettuna aurinkopaneelin ulkonäöllä ei ole juurinkaan merkitystä, koska katoilla paneelit eivät ole näkyvissä, paitsi ilmasta katsottuna. Tämän vuoksi esimerkkipaneelin valintakriteerinä käytettiin ainoastaan hyvää hinta-tehosuhdetta. Esimerkkikuva aurinkopaneeleiden asennuksesta tasakatolle on esitetty kuvassa 10.. Kuva 10. Esimerkkikuva aurinkopaneeleiden asennuksesta tasakatolle 15° tasokulmassa. Kuva on Lappeenrannan teknillisen yliopiston katolta. (LUT 2015). Aurinkopaneelirivien asennuksessa on huomioitava etteivät paneelirivit varjosta toisiaan. Varjostuksen välttämiseksi paneelirivien etäisyyden on oltava riittävän suuri. Etäisyyteen vaikuttavat aurinkopaneelien pituus, aurinkopaneelien tasokulma ja auringon korkeus. Tasakatolle asennettujen aurinkopaneelirivien varjostukseen vaikuttavat tekijät on esitetty kuvassa 11..

(15) 15. Kuva 11. Aurinkopaneelirivien riittävän etäisyyden määrittämiseen vaikuttavat tekijät, missä mustalla värillä kuvataan aurinkopaneeleita, harmaalla kattoa, α on auringon korkeus, δ on aurinkopaneelien tasokulma, l on aurinkopaneelien pituus ja d aurinkopaneelirivien etäisyys.. Asennuskohteen maantieteellinen sijainti on noin 61.05° N, 28.14° E (Google 2014). Edellä mainitussa sijainnissa auringon korkeus on maksimissaan noin 53° ja minimissään noin 5° (UO Solar Radiation Monitoring Laboratory 2007). Kun tiedetään auringon korkeus α, saadaan paneelirivien etäisyys d laskettua yhtälöllä. 𝑑=. !∙!"# (!!!) !"# (!). .. (1). Aurinkopaneelirivien etäisyydet laskettiin aurinkopaneelit 15° ja 45° tasokulmiin asennettuna. Etäisyydet laskettiin, kun aurinkopaneelit ovat asennettu pysty- tai vaaka-asennossa. Laskelmat toteutettiin yhtälöllä (1). Etäisyydet eri kulmien arvoilla ovat esitetty taulukossa 1..

(16) 16 Taulukko 1. Eri tasokulmilla ja auringon korkeuksilla lasketut aurinkopaneelirivien etäisyydet metreinä.. l = 1,637 m δ [°] 15 45 m l = 0,992 δ [°] 15 45 . 5 6,42 14,39 . α [°] 10 20 30 40 50 3,98 2,75 2,32 2,09 1,94 7,72 4,34 3,16 2,54 2,13 . 5 3,89 8,72 . α [°] 10 20 30 40 50 2,41 1,66 1,40 1,26 1,17 4,68 2,63 1,92 1,54 1,29 . Taulukkoa 1 tutkimalla huomattiin, että jos paneelirivien etäisyys mitoitetaan auringon ollessa matalimmalla, eli talven mukaan, tarvitaan huomattavan suuri etäisyys paneelirivien välille. Etäisyys kasvaa suureksi varsinkin, jos aurinkopaneelit ovat asennettu 45° tasokulmaan pystyasennossa. Maaliskuussa auringon korkeus on noin 30° ja marraskuussa noin 10°. Koska järjestelmällä tuotettaisiin sähköä vain maaliskuusta marraskuun loppuun, tarvittavaksi etäisyydeksi voitaisiin valita auringon korkeudella 10° laskettu etäisyys. Vaakatasoon asennettaessa tarvittaisiin siis 5 m etäisyys ja pystytasoon asennettaessa 8 m, jotta paneelit eivät varjostaisi toisiaan kumpaankaan tasokulmaan asennettuna. Kattojen mitat ovat noin 16 m x 17 m, joista 16 m on parvekkeiden puoleinen sivu. Huolto- ja asennustila sekä aurinkopaneelien ja katon teknisten laitteiden varjostukset huomioiden, katoille sopivan järjestelmän tehoksi laskettiin 10 kWp. Esimerkkipaneeleja 10 kWp järjestelmään tarvitaan 40 kappaletta, mikä tarkoittaa 20 kappaletta aurinkopaneeleja kummankin talon katolle. Tällöin täysiä paneelirivejä tulee ainoastaan kaksi, joten ne eivät varjosta toisiaan kummassakaan tasokulmassa tai asennusasennossa. Molempiin riveihin jää myös riittävästi huoltotilaa. Aurinkosähköjärjestelmän tuotantoa tutkittiin simuloimalla sitä niin, että järjestelmä osoittaa kokonaan kaakkoon ja kokonaan lounaaseen sekä niin, että puolet järjestelmän paneeleista osoittavat kaakkoon ja puolet lounaaseen. Simuloinnin tuloksista koko vuoden sähköntuotanto ja takaisin verkkoon myytävä sähköenergia ovat esitetty taulukossa 2. Taulukkoon on myös simuloitu vertailun vuoksi järjestelmän tuotanto, jos aurinkopaneelit osoittaisivat suoraan etelään..

(17) 17 Taulukko 2. Simuloidut 10 kWp aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotannot vuodessa sekä takaisin verkkoon myytävän sähköenergian määrät. Ilmansuunnalla kaakko ja lounas 5 kWp osoittaa suuntaan kaakkoon ja 5 kWp suuntaan lounaaseen.. Tasokulma 45° 45° 45° 15° 15° 15° 45° 15° . Ilmansuunta Kaakko Lounas Kaakko ja lounas Kaakko Lounas Kaakko ja lounas Etelä Etelä . Sähköntuotanto [kWh] 8 671,82 9 127,57 8 899,70 8 361,84 8 197,82 8 279,83 9 476,99 8 757,24 . Sähkön myynti [kWh] 317,15 277,59 152,68 125,89 98,26 97,11 346,95 153,31 . Taulukosta 2 nähtiin, että eniten sähköä tuotetaan koko järjestelmän osoittaessa lounaaseen, 45° tasokulmaan asennettuna. Taulukosta voitiin myös nähdä, että 45° tasokulmalla eniten sähköä tuotetaan, kun järjestelmä osoittaa lounaaseen, mutta 15° tasokulmalla sähköä tuotetaan eniten, kun järjestelmä osoittaa kaakkoon. 45° tasokulmalla aurinkopaneelit suoraan etelään päin asennettuna, tuotettaisiin vain 3,8 % enemmän sähköä, kuin mitä tuotettaisiin paneelit suunnattuna lounaaseen. 15° tasokulmalla etelään päin asennettuna sähköä tuotettaisiin 4,7 % enemmän, kuin mitä kaakkoon päin asennettuna tuotettaisiin. Erot ovat yllättävän pieniä, joten simulointiohjelmana käytetty HOMER luultavasti yliarvioi auringosta saatavan säteilyn määrän, kun aurinkopaneelit ovat asennettuna lounaaseen tai kaakkoon. Simuloituja tuotantotietoja verrattiin Lappeenrannassa sijaitsevasta 10 kWp aurinkovoimalasta saatuihin todellisiin tuotantotietoihin (kuva 12). Kuvasta voitiin huomata, että syksyllä HOMER ohjelma yliarvioi järjestelmästä saatavan tuotannon, mutta muuten ohjelmalla saadaan varsin luotettavia tuotantotietoja. Voimalan tuotantotiedot ovat kuitenkin vain yhdeltä vuodelta kerättyjä, joten ne eivät välttämättä vastaa todellista tuotantoa pitkällä aikavälillä..

(18) 18. Simuloitujen tuotantoDetojen vertailu oikeisiin tuotantoDetoihin . Sähköntuotanto [kWh] . 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 . Kuva 12. Aurinkovoimala . 45° tasokulma, lounaaseen . 45° tasokulma, etelään . 15° tasokulma, etelään . Lappeenrannassa sijaitsevan 10 kWp aurinkovoimalan sekä HOMER ohjelmalla simuloitujen aurinkovoimaloiden tuotantotietoja kuukausikohtaisesti.. Sähköntuotantoa järjestelmän eri atsimuutti- ja tasokulmilla tarkasteltiin myös kuukausitasolla. Kuvassa 13 on esitetty järjestelmän tuotanto kuukausitasolla eri kulmissa ja eri ilmansuuntiin osoittaessa. Kuvaa tutkimalla voitiin havaita, että järjestelmän osoittaessa lounaaseen 45° tasokulmassa sähköä tuotetaan eniten maaliskuusta toukokuun loppuun sekä elokuusta joulukuuhun. Kesä- ja heinäkuussa sähköä tuotetaan eniten järjestelmän osoittaessa kaakkoon 15° tasokulmassa. Tuotantolukemien lisäksi aurinkopaneeleiden asennuksessa ja sopivan tasokulman valinnassa on huomioitava tuulen vaikutus. Jyrkempään tasokulmaan asennettuna aurinkopaneelit tarvitsevat enemmän tuentaa kuin loivempaan kulmaan asennettuna. Tuulen kuormituksen vähentämisen vuoksi aurinkopaneeleiden asennusta voi harkita myös loivempaan tasokulmaan kuin 45°, sillä 15° asteen poikkeama optimikulmasta vähentää vuosituotantoa vain noin 5 % (Motiva 2014). Taulukosta 2 havaittiin, että 15° tasokulmassa tuotanto on keskimäärin 7 % pienempi kuin 45° tasokulmassa. Työssä tuulen vaikutusta paneeleiden tuentaan ei.

(19) 19 kuitenkaan huomioitu, joten taulukon 2 ja kuvan 13 perusteella tutkituista ilmansuunnista parhaiten kohteeseen soveltuvaksi voitiin valita lounas ja aurinkopaneelien tasokulmaksi 45°. Havainnekuva aurinkopaneeleista lounaaseen päin asennettuna vaakatasossa on esitetty kuvassa 14.. 1600 . 45°, kaakko ja lounas . 45°, kaakko . 45°, lounas . 15°, kaakko ja lounas . 15°, kaakko . 15°, lounas . Sähköntuotanto [kWh] . 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 . Kuva 13. Aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto kuukausittain simuloituna eri ilmansuuntiin osoittaessa ja eri tasokulmiin asennettuna. Pystyakselilla sähköntuotanto kilowattitunteina ja vaaka-akselilla kuukausi..

(20) 20. Kuva 14. Havainnekuva aurinkopaneeleista asennettuna talon katolle lounaaseen päin vaakatasossa. Paneeleita on molemmissa riveissä 10 ja yhden paneelin leveys on noin 1,6 m, joten yhden paneelirivin leveys on noin 16 m. Kuvassa näkyvä hissin konehuone varjostaisi toista paneeliriviä, joten se täytyisi myös huomioida asennuksessa.. Aurinkosähköjärjestelmän vuosittaiseksi tuotannoksi laskettiin noin 9 128 kWh, eli järjestelmän huipunkäyttöaika olisi 913 h (taulukko 2). Järjestelmän keskitehoksi laskettiin 1,04 kW, eli noin 10 % järjestelmän nimellistehosta. Huipunkäyttöaika on vuoden aikana tuotetun energian ja järjestelmän nimellistehon suhde, eli se kertoo missä ajassa energia olisi tuotettu järjestelmän nimellisteholla. Keskiteho taas on teho, jolla energia tuotettaisiin jos vuoden aikana tuotettaisiin jatkuvasti energiaa. Järjestelmästä saatava sähköntuotanto olisi noin 10 % taloyhtiön kiinteistösähkönkulutuksesta. Jos järjestelmästä saatava sähköteho on suurempi, kuin sen hetkinen kulutus, syntyy tuotannon ylijäämää, joka myydään takaisin sähköverkkoon. Takaisin verkkoon myytävän sähköenergian määrä olisi noin 278 kWh, eli noin 3 % tuotannosta. Myytävän sähkön osuus tuotannosta on hyvin pieni, mikä on myös toivottua, koska aurinkosähköjärjestelmällä pyritään kompensoimaan kulutusta. Kuvassa 15 on esitetty aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto päivätasolla laskettuna, ja kuvassa 16 kuukausitasolla laskettuna..

(21) 21. Sähköntuotanto Sähköntuotanto [kWh] . 70 60 50 40 30 20 10 0 . 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12. . Kuva 15. Aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto päiväkohtaisesti simuloituna. Pystyakselilla sähköntuotanto päivässä kilowattitunteina ja vaaka-akselilla päivämäärä.. Sähköntuotanto [kWh] . Sähköntuotanto 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 . Kuva 16. Aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto kuukausikohtaisesti simuloituna. Pystyakselilla sähköntuotanto kilowattitunteina ja vaaka-akselilla kuukausi.. Kuvista 15 ja 16 havaittiin, että toukokuussa tuotetaan eniten sähköä, vaikka kesäja heinäkuussa auringosta saatava säteily on suurinta. Tämä johtuu toukokuun.

(22) 22 matalammista lämpötiloista, sillä aurinkopaneelien hyötysuhde laskee niiden lämpötilan noustessa (Motiva 2014). Joulu–helmikuussa sähköntuotanto on nolla, koska auringosta saatava säteily oletettiin talvella nollaksi paneeleiden päälle kertyvän lumen vuoksi. Tuotannon osuus kulutuksesta on suurimmillaan kesäkuussa, jolloin kulutus on pienintä ja tuotanto toisiksi suurinta. Sähköntuotannon osuus sähkönkulutuksesta on esitetty kuvassa 17.. Sähköntuotanto ja -‐kulutus [kWh] . Tuotanto . Kuva 17. Kulutus . 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 . Sähköntuotanto ja -kulutus kuukausikohtaisesti. Pystyakselilla kulutus ja tuotanto kilowattitunteina ja vaaka-akselilla kuukausi.. Myös sähkön myyntiä takaisin verkkoon tarkasteltiin kuukausitasolla. Eniten sähköä takaisin verkkoon myydään heinäkuussa, toisiksi eniten toukokuussa ja kolmanneksi eniten kesäkuussa. Heinäkuussa sähköä myydään takaisin verkkoon eniten, koska silloin aurinkosähköjärjestelmästä saatava teho on suurimmillaan iltapäivällä, jolloin kulutus heinäkuussa on hyvin pientä. Myös maaliskuussa sähköä myydään takaisin verkkoon huomattavan paljon vuodenaikaan nähden. Maaliskuussa aurinko paistaa enimmäkseen aamupäivällä, joten järjestelmän teho on silloin suurinta. Aamupäivällä taloyhtiössä ei ole juurikaan kulutusta (kuva 5), joten tuotannosta syntyy ylijäämää. Myydyn sähkön määrä kuukausitasolla on esitetty kuvassa 18. Kuvassa 19 on esitetty sähkönkulutus, sähköntuotanto ja sähkön myynti päiväkohtaisesti samaan kuvaajaan kerättynä..

(23) 23. Sähkön myyn> [kWh] . Sähkön myynD 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 . Kuva 18. Takaisin verkkoon myytävä sähköenergia kuukausikohtaisesti. Pystyakselilla sähkön myynti kilowattitunteina ja vaaka-akselilla kuukausi.. Sähkönkulutus, -‐tuotanto ja myyn> [kWh] . Kulutus . Tuotanto . MyynD . 540 490 440 390 340 290 240 190 140 90 40 -‐10 1.1. . Kuva 19. 1.2. 1.3. . 1.4. . 1.5. . 1.6. . 1.7. . 1.8. . 1.9. 1.10. 1.11. 1.12. . Taloyhtiön kiinteistösähkönkulutus, aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto ja takaisin verkkoon myytävä sähköenergia. Pystyakselilla sähköenergia kilowattitunteina ja vaaka-akselilla päivämäärä..

(24) 24 4.2 Asennus parvekekaiteisiin Taloissa on yhteensä 56 parveketta, joista puolet ovat kaakon puoleisella seinällä ja puolet luoteen puoleisella. Yhden parvekekaiteen ulkomitat ovat noin 1,14 m x 3,75 m. Parhaiten parvekekaiteen alan pystyisi hyödyntämään mittatilaustyönä kaiteelle tehdyllä paneelilla, jolloin lähes koko parvekekaiteen ala saataisiin aurinkopaneelin käyttöön. Työssä laskelmat tehtiin kuitenkin standardikokoisella paneelilla. Esimerkkipaneelina käytettiin LG 260 S1K-A3 Mono Black aurinkopaneelia, jonka teho on 255 Wp. Paneelin mitat ovat 1640 x 1000 x 35 mm (pituus, leveys, syvyys), joten yhteen parvekekaiteiseen voitaisiin sijoittaa kaksi aurinkopaneelia (Liite 2). Aurinkopaneeli on lähes kokonaan musta, joten sitä ei kaukaa tunnista aurinkopaneeliksi, eikä järjestelmästä parvekekaiteissa näin aiheudu näköhaittoja. Esimerkkikuva paneelista asennettuna on esitetty kuvassa 20 ja esimerkkikuva 90° tasokulmaan asennetuista paneeleista on esitetty kuvassa 21.. Kuva 20. LG mono BLACK aurinkopaneeli asennettuna katolle Stafford Staffordshiressä Englannissa (Solar&Electrics 2014)..

(25) 25. Kuva 21. Aurinkopaneeleita asennettuna Lappeenrannan teknillisen yliopiston seinään.. Yhteensä 56 parvekkeeseen asennettavan järjestelmän tehoksi laskettiin 28,56 kWp. Järjestelmästä puolet, eli 14,28 kWp osoittaa kaakkoon ja puolet luoteeseen. Järjestelmästä saatava tuotanto vuodessa on esitetty taulukossa 3.. Taulukko 3. 28,56 kWp parvekekaiteisiin asennetun aurinkosähköjärjestelmän tuotanto simuloituna sekä kohteen sähkönkulutus, takaisin verkkoon myytävän sähköenergian määrä, tuotannon osuus sähkönkulutuksesta, takaisin verkkoon myytävän sähköenergian osuus tuotannosta ja järjestelmän huipunkäyttöaika.. Sähkönkulutus [kWh] . 87 619,53 . Sähköntuotanto (kaakko) [kWh] . 10 477,26 . Sähköntuotanto (luode) [kWh] . 6 367,44 . Sähköntuotanto (koko) [kWh] . 16 844,70 . Sähkön myynti [kWh] . 1 451,17 . Kaakon tuotannon osuus kok. tuotannosta . 62,20 % . Luoteen tuotannon osuus kok. tuotannosta . 37,80 % . Tuotannon osuus kulutuksesta . 19,20 % . Myynnin osuus tuotannosta . 8,60 % . Huipunkäyttöaika [h] . 589,80 . Taulukosta 3 havaittiin, että katoille asennetun järjestelmän huipunkäyttöaika olisi 55 % suurempi kuin parvekekaiteisiin asennetun. Järjestelmän keskitehoksi laskettiin 1,92 kW, mikä on vain 6,7 % järjestelmän nimellistehosta. Parvekekaiteisiin.

(26) 26 asennettuna järjestelmä tuottaisi siis huonommin energiaa suhteessa järjestelmän tehoon kuin katoille asennettuna. Tämä on selitettävissä aurinkopaneeleiden 90° tasokulmalla. Suuri tasokulma soveltuu huonosti kesäaikaan, jolloin auringosta saadaan eniten säteilyä. Taulukossa 3 esitetty sähköntuotanto on todellisuudessa järjestelmästä saatavasta tuotannosta reilusti suurempi. Talojen alimmat parvekkeet varsinkin kaakon puolelta ovat puiden varjossa (kuva 3, kuva 9), joten todellisuudessa tuotantoa ei saada niin paljoa kuin simulointiohjelma laskee tuotannoksi. Varjostuksien sähköntuotannon heikentämisen arviointi olisi hankalaa, joten työssä käytetään simulointiohjelman laskemia tuotantotietoja, joissa varjostuksia ei ole huomioitu. Kuvassa 22 on esitetty järjestelmän tuotanto kuukausitasolla.. Sähköntuotanto Sähköntuotanto [kWh] . 2500 2000 1500 1000 500 0 . Kuva 22. Aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto kuukausikohtaisesti simuloituna. Pystyakselilla sähköntuotanto kilowattitunteina ja vaaka-akselilla kuukausi.. Kuvaa 22 tutkimalla huomattiin, että myös parvekekaiteisiin asennettuna järjestelmä tuottaa eniten sähköä toukokuussa. Parvekekaiteisiin asennettuna aurinkopaneelien tasokulma on 90°, joten niiden päälle ei pitäisi juurikaan kertyä lunta. Koska paneelien päälle ei kerry lunta, myös talvella tuotetaan sähköä. Kuvasta 22 voitiin nähdä, että tammi- ja joulukuussa sähköntuotanto on kuitenkin vähäistä kesäaikaan verrattuna, mutta jo helmikuussa tuotetaan merkittävä määrä sähköä..

(27) 27 Käytännössä alimpien kerroksien parvekkeet ovat koko talven varjossa, joten todellinen sähköntuotanto talvella olisi pienempi. Parvekekaiteisiin asennettuna aurinkosähköjärjestelmän tuotannosta myydään enemmän sähköenergiaa takaisin verkkoon, kuin järjestelmän tuotannosta katoille asennettuna myytäisiin. Suurempi myynti johtuu siitä, että parvekekaiteisiin sopii huomattavasti enemmän aurinkopaneeleita kuin katoille. Myös myynnin osuus tuotannosta on suurempi. Parvekekaiteisiin asennettuna järjestelmästä saatava teho on suurimmillaan aamulla ja aamupäivällä, koska silloin aurinko paistaa matalimmalta, jolloin se kohdistuu parhaiten pystysuoraan asennettuihin aurinkopaneeleihin. Taloyhtiön kulutus on painottunut iltaan (kuva 5), joten aamun tuotannosta syntyy ylijäämää. Sähköenergian myynti takaisin verkkoon kuukausikohtaisesti on esitetty kuvassa 23. Kuvassa 24 on esitetty sähkönkulutus, sähköntuotanto ja sähkön myynti päiväkohtaisesti samaan kuvaajaan kerättynä.. Sähkön myynD . Sähkön myyn> [kWh] . 300 250 200 150 100 50 0 . Kuva 23. Takaisin verkkoon myytävä sähköenergia kuukausikohtaisesti. Pystyakselilla sähkön myynti kilowattitunteina ja vaaka-akselilla kuukausi..

(28) Sähkönkulutus, -‐tuotanto ja myyn> [kWh] . 28. Tuotanto . 550 . Kulutus . MyynD . 450 350 250 150 50 1.1. -‐50 . Kuva 24. 1.2. 1.3. . 1.4. 1.5. . 1.6. 1.7. . 1.8. . 1.9. 1.10. 1.11. 1.12. . Taloyhtiön kiinteistösähkönkulutus, aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotanto ja takaisin verkkoon myytävä sähköenergia. Pystyakselilla sähköenergia kilowattitunteina ja vaaka-akselilla päivämäärä..

(29) 29 5. INVESTOINTILASKELMAT Investoinnin kannattavuutta aurinkosähköjärjestelmään tarkasteltiin taloyhtiön näkökulmasta. Yrityksillä on mahdollista saada energiatukea aurinkosähköjärjestelmään, joka yleensä on 30 % investoinnista. Energiatukea ei kuitenkaan vielä myönnetä taloyhtiöille. (TEM 2014) Investoinnin kannattavuus laskettiin nykyarvomenetelmällä. Nykyarvomenetelmässä vuotuiset nettotuotot diskontataan investointiajankohdan nykyarvoiksi ja näiden nykyarvojen summaa verrataan investoinnin hankintamenoon. Investointi on kannattava jos nykyarvosumma on suurempi kuin investoinnin hankintameno. (Eklund 2014) Tässä työssä aurinkosähköjärjestelmä ja sen asennuskustannukset muodostavat investoinnin hankintamenot. Vuotuiset nettotuotot muodostuvat ostosähkön korvaamisesta aurinkosähköjärjestelmän tuotannolla ja siitä kertyvistä säästöistä, sekä takaisin sähköverkkoon myydystä sähköstä ja siitä saatavista tuotoista. Vuotuisten tuottojen diskonttauksessa käytettiin viiden prosentin korkokantaa. Molempiin asennuspaikkoihin käytettyjen esimerkkipaneelien valmistajat lupaavat 80 % sähköntuotanto tehosta olevan jäljellä 25 vuoden päästä asennuksesta. Valmistajat antavat myös uusimpiin vaihtosuuntaajiin 25 vuoden takuita, joten aurinkosähköjärjestelmän taloudellisena käyttöaikana laskennassa käytettiin 25 vuotta. 5.1 Investointi katoille asennettavaan järjestelmään Katoille asennettavan järjestelmän investoinnin hankintamenot muodostuvat aurinkopaneeleista, niiden asennustelineistä ja kaapeleista, vaihtosuuntaajista ja asennuksesta. Investointiin ei huomioitu mahdollista valvontajärjestelmää. Esimerkkipaneelina käytetty Sunrise SR-P660 250 maksaa Saksasta tilattuna noin 170 €/kpl (Photovoltaik Shop 2014). Vaihtosuuntaajien hinta-arvioissa käytettiin SMA:n Sunny Tripower sarjan vaihtosuuntaajia, joita on saatavilla 5–12 kVA tehoisiin järjestelmiin (Liite 3). Katoille asennettavan järjestelmän investoinnin hankintamenot arvioituna ovat esitetty taulukossa 4..

(30) 30. Taulukko 4. Katoille asennettavan järjestelmän investoinnin hankintamenot (Photovoltaik Shop 2014).. Aurinkopaneelit (40 kpl) . 6 714 € . Vaihtosuuntaajat (2 kpl) . 4 000 € . Telineet . 2 000 € . Kaapelit . 100 € . Asennus . 2 000 € . Summa . 14 814 € . Kokonaisinvestoinniksi laskettiin noin 14 800 €. Järjestelmän hinta-teho suhteeksi saatiin noin 1,48 €/Wp, joka vastaa hyvin aurinkosähköjärjestelmien hintaa tällä hetkellä (kuva 1). Investointilaskennan tulokset ovat esitetty taulukossa 5.. Taulukko 5. 10 kWp aurinkosähköjärjestelmän investointi, tuottojen nykyarvo, järjestelmän hinta yksikössä €/Wp, taloudellisena käyttöaikana tuotetun sähkön koroton hinta, investoinnin vuosierä tuotantoa kohti, järjestelmän takaisinmaksuaika ja sisäinen korko.. Investointi [€] . 14 814 . Tuottojen nykyarvo [€] . 17 007 . €/Wp . 1,48 . Käyttöaikana tuotetun sähkön hinta (koroton) [snt/kWh] . 6,49 . Investoinnin vuosierä tuotantoa kohti [snt/kWh] . 11,52 . Takaisinmaksuaika [a] . 19,50 . Sisäinen korko [%] . 6,43 . Järjestelmän taloudellisena käyttöaikana tuotetun sähkön korottomaksi hinnaksi saatiin 6,49 snt/kWh ja investoinnin vuosieräksi tuotantoa kohden 11,52 snt/kWh (taulukko 5), jotka ovat enemmän kuin Lappeenrannan Energian maksama hinta takaisin verkkoon myydystä sähköstä. Näin ollen ei ole kannattavaa tuottaa sähköä verkkoon myytäväksi. Taloyhtiö maksoi vuonna 2014 sähköstä, siirtohinta ja sähkövero mukaan lukien, 13,5 snt/kWh, joten kulutuksen kompensoinnilla aurinkosähköjärjestelmällä voidaan saada merkittäviä säästöjä. Taulukosta 5 voitiin nähdä, että tuottojen nykyarvo on noin 2 200 € suurempi kuin investointi järjestelmään. Näin ollen aurinkosähköjärjestelmää voidaan pitää kannattavana investointina. Investoinnin sisäiseksi koroksi laskettiin 6,43 %. Sisäisellä.

(31) 31 korolla tarkoitetaan sitä korkoa, jolla investointi ja tuottojen nykyarvo ovat samansuuruisia. Aurinkosähköjärjestelmän takaisinmaksuajaksi saatiin noin 20 vuotta. Takaisinmaksuajassa ei huomioitu mahdollista sähkön hinnan nousua. Sähkön hinnasta etenkin siirtohinta on noussut viime vuosina, joten takaisin maksuaika olisi mahdollisesti lyhyempi (Talouselämä 2013). Investointilaskelmat tehtiin vertailun vuoksi myös, jos taloyhtiölle myönnettäisiin 30 % energiatuki. Laskelman tulokset ovat esitetty taulukossa 6. Taulukosta 6 nähtiin, että energiatuella on merkittävä vaikutus varsinkin järjestelmän takaisinmaksuaikaan. Takaisinmaksuaika, jos energiatuki myönnettäisiin, olisi noin 8 vuotta lyhyempi kuin ilman energiatukea.. Taulukko 6. Katoille asennettavan aurinkosähköjärjestelmän investointilaskelmat, jos 30 % energiatuki myönnettäisiin.. Investointi [€] . 10 370 . Tuottojen nykyarvo [€] . 17 007 . €/Wp . 1,04 . Käyttöaikana tuotetun sähkön hinta (koroton) [snt/kWh] . 4,54 . Investoinnin vuosierä tuotantoa kohti [snt/kWh] . 8,06 . Takaisinmaksuaika [a] . 11,51 . Sisäinen korko [%] . 10,64 . 5.2 Investointi parvekekaiteisiin asennettavaan järjestelmään Parvekekaiteisiin asennettavan järjestelmän investoinnin hankintamenot muodostuvat samoista asioista kuin katolle asennettavaan järjestelmän. Järjestelmän asennus parvekekaiteisiin ajateltiin tapahtuvan parvekeremontin yhteydessä, joten asennuskiinnikkeiden ja parvekekaiteiden mahdollisesta muokkauksesta aiheutuvia kustannuksia ei huomioitu. Esimerkkipaneelina käytetty LG 260 S1K-A3 Mono Black maksaa Saksasta tilattuna noin 244 €/kpl (Photovoltaik Shop 2014). Investoinnin hankintamenot ovat esitetty taulukossa 7..

(32) 32 Taulukko 7. Parvekekaiteisiin asennettavan järjestelmän investoinnin hankintamenot (Photovoltaik Shop 2014).. Aurinkopaneelit (112 kpl) . 27 288 € . Vaihtosuuntaajat (4 kpl) . 8 000 € . Telineet . -‐ € . Kaapelit . 500 € . Asennus . 3 000 € . Summa . 38 788 € . Kokonaisinvestoinniksi laskettiin noin 38 800 €. Järjestelmän hinta-teho suhteeksi näin ollen saatiin 1,36 €/Wp. Hinta-teho suhteita vertaamalla havaittiin, että parvekekaiteisiin asennettuna järjestelmän hinta-teho suhde on hieman pienempi, kuin katoille asennettuna. Tämä on selitettävissä sillä, että parvekekaiteisiin mitoitettu järjestelmä on huomattavasti suurempitehoinen kuin katoille mitoitettu järjestelmä. Investointilaskennan tulokset ovat esitetty taulukossa 8.. Taulukko 8. 28,56 kWp aurinkosähköjärjestelmän investointi, tuottojen nykyarvo, järjestelmän hinta yksikössä €/Wp, taloudellisena käyttöaikana tuotetun sähkön koroton hinta, investoinnin vuosierä tuotantoa kohti, järjestelmän takaisinmaksuaika ja sisäinen korko.. Investointi [€] . 38 788 . Tuottojen nykyarvo [€] . 30 170 . €/Wp . 1,36 . Käyttöaikana tuotetun sähkön hinta (koroton) [snt/kWh] . 9,21 . Investoinnin vuosierä tuotantoa kohti [snt/kWh] . 16,34 . Takaisinmaksuaika [a] . 48,56 . Sisäinen korko [%] . 2,65 . Parvekekaiteisiin asennetun järjestelmän käyttöaikana tuotetun sähkön korottomaksi hinnaksi laskettiin 9,21 snt/kWh. Hinta on vielä taloyhtiön maksamasta sähkön hinnasta matalampi. Kuten taulukosta 8 nähtiin, järjestelmään investointi on kuitenkin noin 8 600 € suurempi kuin järjestelmän käyttöaikana saatavien tuottojen nykyarvo. Myös investoinnin vuosierä tuotantoa kohden on suurempi kuin taloyhtiön maksama ostosähkön hinta. Näin ollen investointi parvekekaiteisiin asennettavaan järjestelmään 5 % korolla ei olisi kannattavaa. Investoinnin sisäiseksi koroksi laskettiin 2,65 %..

(33) 33 30 % energiatuki huomioituna investointi laskisi 27 152 euroon, jolloin investointia voitaisiin pitää kannattavana. Energiatuen kanssa järjestelmän takaisinmaksuajaksi saatiin noin 21 vuotta. Investointilaskelmat energiatuki huomioituna ovat esitetty taulukossa 9. Todellisuudessa parvekekaiteisiin asennetun järjestelmän vuosittainen tuotanto on kuitenkin pienempi (kts. kappale 4.2), joten tuottojen nykyarvo jää myös huomattavasti pienemmäksi. Näin ollen investoinnin kannattavuudesta käytännössä ei voida saada varmuutta.. Taulukko 9. Parvekekaiteisiin asennettavan aurinkosähköjärjestelmän investointilaskelmat, jos 30 % energiatuki myönnettäisiin.. Investointi [€] . 27 152 . Tuottojen nykyarvo [€] . 30 170 . €/Wp . 0,95 . Käyttöaikana tuotetun sähkön hinta (koroton) [snt/kWh] . 6,45 . Investoinnin vuosierä tuotantoa kohti [snt/kWh] . 11,44 . Takaisinmaksuaika [a] . 20,61 . Sisäinen korko [%] . 6,08 .

(34) 34 6. YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET Työssä tutkittiin aurinkosähköjärjestelmän asennusta ja kannattavuutta taloyhtiöön, johon kuuluu kaksi kerrostaloa. Järjestelmän asennusta tutkittiin talojen katoille sekä parvekekaiteisiin. Katoille asennettavan järjestelmän käyttöaikana saatavien tuottojen nykyarvoksi laskettiin 2 200 euroa enemmän kuin järjestelmän investoinniksi. Parvekekaiteisiin asennettavan järjestelmän tuottojen nykyarvon laskettiin jäävän noin 8 600 euroa pienemmäksi kuin järjestelmän investointi. Investointilaskelmien perusteella katoille asennettavaa järjestelmää voitiin pitää kannattavana. Järjestelmän takaisinmaksuajaksi saatiin noin 20 vuotta ja järjestelmän hinnaksi laskettiin 1,48 €/Wp. Työssä havaittiin, että 45° tasokulmalla aurinkosähköjärjestelmä kannattaa suunnata lounaaseen ja 15° tasokulmalla kaakkoon, jos asennus etelään päin ei ole mahdollista tai on hankalaa. Muissa tapauksissa järjestelmä kannattaa aina suunnata etelään päin. 15° tasokulmalla vuosittaisen tuotannon laskettiin jäävän keskimäärin 7 % pienemmäksi kuin 45° tasokulmalla. Työssä havaittiin myös, että aurinkosähköjärjestelmällä ei ole taloudellisesti kannattavaa tuottaa sähköä takaisin sähköverkkoon myytäväksi. Kun tuotannolla kompensoidaan sähkönkulutusta, aurinkosähköjärjestelmää voidaan pitää kannattavana..

(35) 35 LÄHTEET Aurinkoenergiaa 2014, Aurinkoenergia Suomessa, Suomen suurimmat aurinkovoimalat. [verkkodokumentti]. [viitattu 9.12.2014]. Saatavissa http://www.aurinkoenergiaa.fi/Info/184/aurinkovoimaa-suomessa Eklund, I., Kekkonen, H., 2014, Kannattavuuslaskenta ja hinnoittelu. 2014. Helsinki: Sanoma Pro. European Photovoltaic Industry Association 2014, Sustainable Market Development. [verkkodokumentti]. [viitattu 29.10.2014]. Saatavissa http://www.epia.org/policies/sustainable-market-development/marketcompetitiveness/ Fortum 2014, Kodin energiaratkaisut ja energiansäästö, Tietoa aurinkosähköstä. [verkkodokumentti]. [viitattu 9.12.2014]. Saatavissa http://www.fortum.com/countries/fi/yksityisasiakkaat/energiansaasto/aurinkoenergi aratkaisut/aurinkopaneeli/info/pages/default.aspx Google 2014, Google Maps. [internet-sivu]. [viitattu 10.11.2014]. Saatavissa https://goo.gl/maps/JCxCL HOMER Energy 2014, HOMER Legacy: The Original. [verkkodokumentti]. [viitattu 18.11.2014]. Saatavissa http://www.homerenergy.com/HOMER_legacy.html Lappeenrannan Energia 2014, sähkön ostohinnasto. [verkkodokumentti]. [viitattu 23.10.2014. Saatavissa http://www.lappeenrannanenergia.fi/palvelut/LRE tiedostot/Hinnastot/1410-LREsahkon-ostohinnasto-web.pdf LG Electronics 2013, Mono X Black datasheet. [verkkodokumentti]. [viitattu 21.11.2014.] Saatavissa http://www.soltis.be/files/uploaded/documents/LGE-DS-LG255%20S1K-A3-EN201306.pdf LUT 2015, Green campus, Smart grid, tuotantolukemia tasakattovoimala. [internetsivu]. [viitattu 5.3.2015]. Saatavissa http://www.lut.fi/green-campus/alykas-sahkoverkko-smart-grid/tuotantolukemia.

(36) 36 Microsoft 2014, bing maps by NOKIA. [internet-sivu]. [viitattu 10.11.2014]. Saatavissa http://binged.it/1EkrvFU Motiva 2014, Aurinkosähkö, Aurinkopaneelien asentaminen. [verkkodokumentti]. [viitattu 1.11.2014]. Saatavissa http://www.motiva.fi/toimialueet/uusiutuva_energia/aurinkoenergia/aurinkosahko/h ankinta_ja_asennus/aurinkopaneelien_asentaminen Photovoltaik-guide 2014, Photovoltaik-preisindex. [verkkodokumentti]. [viitattu 29.10.2014]. Saatavissa http://www.photovoltaik-guide.de/pv-preisindex Photovoltaik Shop 2014. [internet-sivu]. [viitattu 24.11.2014]. Saatavissa http://www.photovoltaik-shop.com/ Photovoltaik Shop 2014, Sunrise SR-P660 250. [verkkodokumentti]. [viitattu 24.11.2014]. Saatavissa http://www.photovoltaik-shop.com/solarmodul-sunrise-sr-p660-250.html Photovoltaik Shop 2014, LG 260 S1K-A3 mono BLACK. [verkkodokumentti]. [viitattu 24.11.2014]. Saatavissa http://www.photovoltaik-shop.com/solarmodul-lg-260-s1k-a3-mono-black.html SMA Solar Technology 2014, Sunny Tripower 5000TL – 12000TL datasheet. [verkkodokumentti]. [viitattu 5.3.2015]. Saatavissa http://www.sma.de/en/products/solarinverters/sunny-tripower-5000tl12000tl.html#Downloads-79870 Sunrise Solartech 2012, SR Module SR-P660 250 datasheet. [verkkodokumentti]. [viitattu 17.11.2014]. Saatavissa http://www.srsolartech.cn/UpFile/201208/2012080259474421.pdf Solar&Electrics 2014, Latest Work, Solar Panel Arrays. [verkkodokumentti]. [viitattu 21.11.2014]. Saatavissa http://solarpvworcester.co.uk/news/#!prettyPhoto[term3]/1/.

(37) 37 Talouselämä 2013, Uusi laki nostaa jälleen sähkön siirtohintaa. [verkkodokumentti]. [viitattu 25.11.2014]. Saatavissa http://www.talouselama.fi/uutiset/uusi+laki+nostaa+jalleen+sahkon+siirtohintaa++t allainen+lasku+tulee+omakotiasujalle/a2201645 TEM 2014, Energiatuki, Tuettavan hankkeet, Tuon enimmäismäärä. [verkkodokumentti]. [viitattu 21.11.2014]. Saatavissa http://www.tem.fi/energia/energiatuki/tuen_maara UO Solar Radiation Monitoring Laboratory 2007, Sun path chart program. [internet-sivu]. [viitattu 19.1.2015]. Saatavissa http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html.

(38) Liite 1, Sunrise SR-P660 250 aurinkopaneelin datalehti (Sunrise Solartech 2012)..

(39)

(40) Liite 2, LG 260 S1K-A3 Mono Black aurinkopaneelin datalehti (LG Electronics 2013).. LG265S1K-A3 / LG260S1K-A3 / LG255S1K-A3. LG Electronics, Inc. (Korea Exchange: 06657. KS) is one of the globally leading companies and technology innovator for electronics, information and communication products. LG Electronics currently employs more than 91.000 people worldwide in 117 companies. In fiscal year 2011 a turnover of 48,97 billion USD has been achieved. LG is one of the world’s largest manufacturers of mobile phones, flat screen TVs, air conditioners, washing machines and refrigerators. As a futureoriented company, LG relies on the technology of renewable energies and is expanding it. The entire range of high quality solar products are being manufactured in LG’s leading production site South Korea.. KM 564573 BS EN 61215 Photovoltaic Modules. The LG Mark of Excellence LG Mark of Excellence. Customers rest assured of cutting-edge technology and reliability when they see the LG logo on every module. The LG logo reflects the high standards that have guided LG for more than 50 years.. Reliable Warranties Linear warranty. 100% EL Test Completed All LG modules are tested at various stages of the production by Electroluminescence inspection. The EL inspection detects cracks unseen by the naked eye.. Positive Power Tolerance. Positive Power Tolerance. Light and Robust Light & Robust. With a weight of just 16.8 kg, LG modules are proven to demonstrate outstanding durability against external pressure up to 5400 Pa.. LG stands by its products with the strength of a global corporation and sterling warranty policies. Together with a 10 year product warranty a 25 year linear performance warranty is offered.. LG provides rigorous quality testing to solar modules to assure customers of the stated power outputs of all modules, with a positive nominal tolerance starting at 0%.. Convenient Installation Convenient Installation. LG modules are carefully designed to help installers benefit from quick and easy installations throughout carrying, grounding, and connecting stages of modules..

(41) LG265S1K-A3 / LG260S1K-A3 / LG255S1K-A3 Electrical Properties (STC2). Mechanical Properties. 265S1K-A3. 6 x 10 LG Monocrystalline 156 x 156 mm2 3 High transmission tempered glass 1640 x 1000 x 35 (mm) 5400 Pa (snow) 2400 Pa (wind) 16.8 ± 0.5 kg MC4, IP 67 IP 67 with 3 bypass diodes 2 x 1000 mm Anodized aluminum. 260. 255. MPP voltage Vmpp (V). 31.5. 31.2. 30.9. MPP current Impp (A). 8.42. 8.34. 8.26. Open circuit voltage Voc (V). 38.4. 38.2. 37.9. Short circuit current Isc (A). 9.03. 8.88. 8.78. Module efficiency (%) Operating temperature (°C) Maximum system voltage (V) Maximum series fuse rating (A) Power tolerance (%). 16.2. 15.9. 15.5. STC (Standard Test Condition): Irradiance 1000 W/m2, module temperature 25 °C, AM 1.5 Application Class: A (according to IEC 61730), Safety Class: II The nameplate power output is measured and determined by LG Electronics at its sole and absolute discretion.. Electrical Properties (NOCT3). 25 years linear warranty1. 3. Temperature Coefficients. 185. MPP voltage Vmpp (V). 28.6. 28.3. 28.1. MPP current Impp (A). 6.72. 6.66. 6.59. Open circuit voltage Voc (V). 35.3. 35.1. 34.8. Short circuit current Isc (A) Efficiency reduction. 7.30. 7.18. 7.10. NOCT (Nominal Operating Cell Temperature): Irradiance 800 W/m2, ambient temperature 20 °C, wind speed 1 m/s. 8 7 6. 960. 28. 22. Long side frame. Short side frame. Distance between mounting holes. 4.0*7.5 (Y view) 4x Drain holes. 800 W. Ø4.3 12x Grounding holes. 600 W. Ø8.0 (Z view) 8x Mounting holes. 18. Junction box. 5.5. 25. 30. 35. 40. 4.0. Voltage (V). 140 120. Isc 100. Voc. 944. 80. 4.0 7.5. 20. 1640. 15. R1.5. Detail X. Size of long side. 10. 900. 5. 1100. Cable length. 1. Distance between mounting holes. 1000. 200 W. 2. Distance between mounting holes. 3. Detail Y Ø8.0. Detail Z. Pmax. 60. 105. 40 20. 270. 370. Isc, Voc, Pmax (%). Size of short side. 400 W. 4. 0. 1000. 5.5*4.0 (X view) 4x Drain holes. 5. 10. 35. Dimensions (mm). 1000 W. 9. < 4.5 %. 10. Characteristic Curves Current (A). 189. 47.0 ± 2 °C -0.44 %/K -0.31 %/K 0.05 %/K. 10. 255S1K-A3. 192. (from 1000 W/m2 to 200 W/m2). 1st year: 97%, 2nd - 25th year: -0,7%/a, 25th year: 80,2%. NOCT Pmpp Voc Isc. 260S1K-A3. Maximum power Pmax (W). 18. (Measurement Tolerance ± 3%) 1. 265S1K-A3. IEC 61215, IEC 61730-1/-2, IEC 61701 DLG-FokusTest Ammonia Resistance ISO 9001, ISO 14001, OHSAS 18001 UL 1703 10 years. Product warranty Output warranty of Pmax. -40 ~ +90 1000 15 0 ~ +3. 2. Certifications and Warranty Certifications. 255S1K-A3. 265. 35. Weight Connector type Junction box Length of cables Frame. 260S1K-A3. Maximum power Pmax (W). 48. Cells Cell vendor Cell type Cell dimensions Cell busbars Front cover Dimensions (L × W × H) Static load. 35. 0 -40. -25. 0. 25. 50. 75. 90. Temperature(°C). The distance is between the center of the mounting/grounding wholes.. LG Electronics Deutschland GmbH EU Solar Business Group Berliner Straße 93 40880 Ratingen, Germany Email: solar@lge.de. All specifications of this data sheet comply with DIN EN 50380. Subject to change without notice. Status: 06/2013 Document: DS-S1K-A3-EN-201306. www.lg.com/uk/solar. Copyright © 2013 LG Electronics. All rights reserved..

(42) Liite 3, SMA Sunny Tripower vaihtosuuntaajan datalehti (SMA Solar Technology 2014)..

(43)

(44)

(45)