Aurinkosähkö maalämmön apuna

(1)

Aurinkosähkö maalämmön apuna

Ammattikorkeakoulututkinnon opinnäytetyö Valkeakoski, Sähkö- ja automaatiotekniikka

Kevät, 2019 Tuukka Tikka

(2)

Sähkö- ja automaatiotekniikan koulutus Valkeakoski

Tekijä Tuukka Tikka Vuosi 2019

Työn nimi Aurinkosähkö maalämmön apuna

Työn ohjaaja Timo Viitala

TIIVISTELMÄ

Tässä työssä arvioidaan omakotitalon sähkön kulutusta ja potentiaalia au- rinkosähkön tuotannossa. Työn tavoitteena on löytää taloudellisesti sopivan kokoinen aurinkosähköjärjestelmä maalämmöllä varustettuun taloon ja pohtia mitä on otettava huomioon järjestelmän valinnassa. Työ perustuu EU:n aurinkosähkö- ja sähköverkkoyhtiön kulutustieto-palvelusta saa- tavaan dataan.

Opinnäyteyön aihe syntyi tekijän kiinnostuksesta saada kohteeseen ostettavan sähkön kulutusta entistä matalammaksi kohtuullisen mittaisella investoinnin takaisinmaksuajalla.

Työssä analysoitiin talon kulutusprofiilia ja aurinkosähkön kannalta vaikuttavia asennustekijöitä, jotka vaikuttavat järjestelmien toimintaan. Työssä myös pohdittiin kehityskohteita aurinkosähkön kannattavuuden paranta- miseen analyysista selvinneiden tietojen perusteella. Kannattavuutta arviointiin investoinnin takaisinmaksuajalla.

Opinnäytetyön lopputuloksista selvisi se, että investoinnin kannattavuus olisi oikean suuntainen sopivan kokoisella järjestelmällä. Arvioiduissa jär- jestelmissä olisi vielä kuitenkin kehitettävää kannattavuuden parantami- sessa, jotta voitaisiin päästä toivotulle takaisinmaksuajalle.

Avainsanat Aurinkosähkö, kannattavuus, maalämpö, tuotto

Sivut 36 sivua, joista liitteitä 15 sivua

(3)

Electrical and Automation Engineering Valkeakoski

Author Tuukka Tikka Year 2019

Subject Ground heat with photovoltage

Supervisors Timo Viitala

ABSTRACT

In this thesis the electricity consumption of a private household is evaluated and the possibility of using photovoltaic energy is examined. The goal in this project was to find a proper size photovoltage system for a ground heated house. The thesis is based on the data acquired from the photovoltage service of the EU and grid operator’s consumption service.

The subject of thesis was of interest to me because I wanted to see if it was possible to lower cost of electricity with a reasonable short payback time of the investment.

The electricity consumption of the house as well as the installation of photovoltage systems were analyzed as to how they affected to system’s performance. This project included also ideas on how to increase the profitability of the investments by examining facts that came up in the analysis. Profitability was evaluated by payback time of investment.

The results showed that payback times were at a reasonable level when using systems of the correct size. The systems evaluated here were not at a desired level of payback time. Profitability needs to increase in order to get the investment to a better level.

Keywords Ground heat, photovoltage, profitability Pages 36 pages including appendices 15 pages

(4)

1 JOHDANTO ... 1

2 AURINKOENERGIA JA SÄHKÖ... 1

2.1 Auringon säteily maahan... 1

2.2 Auringosta sähköksi ... 2

3 TALON TIEDOT ... 2

3.1 Talon rakenne ja tekniikka ... 3

3.2 Energian kulutus ... 4

4 AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ ... 4

4.1 Aurinkopaneeli ... 5

4.2 Invertteri ... 6

4.3 Sijainti ja asennukseen vaikuttavat tekijät ... 7

4.4 Järjestelmän valinta ... 9

4.4.1 Järjestelmä 1 1,8 kWp ... 9

4.5 Tuotto ... 11

4.6 Optimointi ... 13

5 TALOUS ... 14

5.1 Kustannukset ... 14

5.2 Sähkön hinta ... 14

5.3 Kannattavuus ... 16

5.4 Aurinkosähköjärjestelmien tulevaisuus ... 17

6 PÄÄTELMÄT ... 19

LÄHTEET ... 20

(5)

Liitteet

Liite 1 Auringon säteilyteho vaakasuoralle pinnalle Liite 2 Auringon kulma joulukuusta kesäkuuhun Liite 3 Auringon kulma kesäkuusta joulukuuhun Liite 4 Järjestelmä 1 sisältö

Liite 5 Järjestelmä 2 ja 3 sisältö Liite 6 järjestelmä 4 sisältö Liite 7 Järjestelmä 5 ja 6 sisältö Liite 8 Järjestelmä 7 Sun energia arvio

Liite 9 Auringon säteilyteho optimikulmassa olevalle pinnalle Liite 10 Järjestelmien tuoton ja kulutuksen suhde

Liite 11 Sähkön hinnan kehitys Liite 12 Spot-hinnan kehitys Liite 13 Takaisinmaksuaika

(6)

1 JOHDANTO

Tämän lopputyön idea syntyi oppitunnilla siitä, että onko kannattavaa maalämmöllä varustettuun kohteeseen investoida aurinkosähköjärjestel- mää. Silloin pohdin, mitä asioita tulee ottaa huomioon suunniteltaessa au- rinkosähköjärjestelmää matalan sähkön kulutuksen omaavassa kohteessa.

Kohteena on lopputyön tekijän oma talo, jonka tarvitsema energiaa tuotetaan maalämmöllä sekä lisänä käytetään puuta takassa ja puuhellassa. Pro- jektin tarkoitus on kartoittaa tämän kohteen potentiaalia aurinkosähkön hyödyntämiseen. Tässä työssä pohditaan laitteiston valintaan vaikuttavia tekijöitä ja kohteessa olevien asennuspaikkojen vaihtoehtoja sekä myös mahdollisia kehitys keinoja tuoton optimointiin. Järjestelmien tiedot koot- tiin internetistä löytyvin jälleenmyyjien palveluista, verkkokaupoista ja verkkoyhtiön palvelusta kiinteistön kulutustiedot.

Työn tarkoitus on olla helposti lähestyttävä ja ymmärrettävä, jolla on au- rinkosähköön tutustuvan helppo saada perustietoja. Työn toivotaan olevan ponnahduslauta asiaan ja antavan eväitä mahdolliselle tiedon syven- tämiseen muista lähteistä. Työssä käsitellään laitteistoa kotitalouksiin so- veltuvassa mittakaavassa, joka tarkoittaa laitteiden ominaisuuksien ja koon rajoittumista tietyn kaltaisiksi.

2 AURINKOENERGIA JA SÄHKÖ

Energia on peräisin auringosta, joka on aurinkokuntamme tähti, jota muut planeetat mukaan lukien maa kiertää. Se kostuu pääasiassa vedystä ja he- liumista muodostaen ytimestään voimakkaasti säteilevän kaasupallon. Sä- teily syntyy ytimessä olevasta fuusioprosessissa, jossa kahden vetyatomin ytimestä syntyy heliumatomi. Tässä muutoksessa vapautuu energiaa sätei- lyn muodossa, joka auringon pintaan päästessään säteilee energiaa ympäri avaruutta ja luo edellytykset maan elolliselle toiminnalle. (Ilmatieteenlai- tos n.d.)

2.1 Auringon säteily maahan

Auringosta maapallon ilmakehän pinnalle neliön kokoiselle alueelle päätyy energiaa keskimäärin 1368 W/m². Tätä arvoa kutsutaan aurinkovakioksi ja vaihdellen 1,35 – 1,39 kW välillä maapallon ja auringon etäisyyden vaihdel- lessa. Ilmakehältä maan pinnalle päätyy enää noin 1000 W/m², joka johtuu ilmakehässä olevien kaasujen vaikutuksesta. Kaasut heijastavat osan sätei- lystä takaisin avaruuteen. Säteilyn teho laskee ilmakehässä kuljetun mat- kan vuoksi ja siksi teho on pienempi silloin, kun aurinko paistaa matalam- malta. Ilmakehä myös vaikuttaa säteilyyn siten, että se muuttaa säteilyn

(7)

kolmeen osaan; suoraan aurinkosäteilyyn, hajasäteilyyn ja ilmakehän vas- tasäteilyyn. Kokonaissäteily on näiden kolmen osa-alueen summa (Tau- lukko 1). Säteilyn määrästä voi pilvisenä päivän olla 80 % hajasäteilyä ja aurinkoisena hajasäteilyn osuus on noin 20 %. (Tahkokorpi 2016, s. 12-14.) Taulukko 1. Säteilyteho vaakasuoralle pinnalle kWh/m² vuosien 2010-

2016 keskiarvo (PVGIS, liite 1.)

2.2 Auringosta sähköksi

Aurinkosähkö on aurinkopaneelissa piikiteeseen auringon valosta tasasäh- köksi DC syntyvää virtaa. Verkkoon kytketyssä järjestelmässä paneelista tuleva tasasähkö johdetaan tasasuuntaajaan eli invertteriin, josta saadaan ulos vaihtosähköä AC 1- tai 3-vaiheisena. Tätä vaihtosähköä käyttää pää- asiallisesti kaikki kodin sähkölaitteet.

3 TALON TIEDOT

Talon tiedot perustuvat rakennuskuvien tietoihin sekä muihin taloon valit- tuihin rakennusmateriaaleihin ja laitteisiin. Talon tarkkaa sijainti tietoa ei kerrota talon omistajien yksityisyyden suojan vuoksi. Kulutustiedot ovat peräisin sähkön siirtoyhtiön asiakasportaalista saatuihin tietoihin, jotka koostuvat nelihenkisen perheen kulutuksesta. Talon suunnittelussa on otettu huomioon tulevaisuudessa mahdolliset asukkaiden toiminnalliset rajoitukset ja laitteistot on valittu siten, että asuminen voisi olla mahdollisimman vaivatonta. Siksi esimerkiksi saunaan on valittu sähkökiuas. (Kuva 1)

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Säteilyn keskiarvo kWh/m²

(8)

Kuva 1. Talo 2019

3.1 Talon rakenne ja tekniikka

Kohteena oleva talo on vuonna 2015 Kanta-Hämeeseen valmistunut hirsi- talo, jonka asuinpinta-ala on 99 m² ja 6 m² tekninen tila osittain maan alla eteisen alapuolella. Asuintilassa on 340 m³ lämmitettävää tilaa. Hirsirunko on lamellirakenteinen 202*220 mm kokoisella hirrellä ja talossa on tuulet- tuva alapohja pois lukien eteinen ja tekninen tila. Alapohja on eristetty 210 mm paksusta polystyreenistä valmistetusta eristelevystä ja yläpohja on eristetty 500-600 mm paksuudelta puukuituvillalla. Päätykolmioissa on käytetty eristeenä puukuituvillalevyä yhteensä 120 mm paksuudelta. Ta- lon kattokulma on 26,6° ja katon päällystemateriaali on tiili.

Talon käyttöveden ja tilojen lämmitys tuotetaan maalämmön avulla ja il- manvaihto on koneellinen lämmön talteen otolla. Näiden lisäksi talossa on takkaleivinuuni ja puuhella, jotka toimivat lisälämmön ja energian läh- teenä. Muuten talon varustettu tavanomaisilla kodin sähköjärjestelmillä- ja laitteilla. Maalämpöpumppuna on CTC Ecoheat 406, jossa on samassa yksikössä pumppuyksikkö ja varaaja. Maalämpöpumpun keruupiirinä on noin 420m mittainen maapiiri savipitoisessa pellossa. Ilmanvaihtokoneena on Vallox 110 SE, jossa on jälkilämmön lähteenä sähkövastus. Saunassa on 9 kW Kota Saana-sähkökiuas. Maalämpöpumpussa on mahdollisuus ulko- puoliseen ohjaukseen, joka sisääntulon aktivoituessa voi nostaa tavoite lämpötilan 60 C°:sta 70 C°:een ja on säädettävissä yhden asteen portain.

(9)

3.2 Energian kulutus

Kohteen sähkön vuosikulutus vuoden 2016 kulutuksen mukaan on noin 7266 kWh (Taulukko 2). Tämän lisäksi kohteessa käytetään noin 6 pino-m³ polttopuita takan ja puuhellan lämmittämiseen. Puiden kulutus jakaantuu lähes puoliksi molempien tulipesien suhteen. Puiden kulutus perustuu talon omistajan suurpiirteiseen arvioon ja puiden vaikutuksesta kulutukseen ei ole tilastoa, koska kiinteistö ei ole ollut yhtään lämmityskautta ilman tulipesien käyttöä.

Taulukko 2. Talon sähkönkulutus 2016 (Elenia, 2019.)

Kuukaudet

Summa / kWh

Keskiarvo tunnille / kWh

Suurin tunti / kWh

Pienin tunti / kWh

Tammikuu 1307,02 1,76 9,11 0,29

Helmikuu 801,37 1,15 9,47 0,25

Maaliskuu 744,38 1,00 8,19 0,10

Huhtikuu 494,53 0,69 7,91 0,09

Toukokuu 398,62 0,54 7,78 0,08

Kesäkuu 378,40 0,53 7,50 0,09

Heinäkuu 344,81 0,46 6,09 0,08

Elokuu 414,68 0,56 7,07 0,00

Syyskuu 403,37 0,56 7,39 0,10

Lokakuu 548,31 0,74 8,33 0,09

Marraskuu 677,28 0,94 7,82 0,16

Joulukuu 752,99 1,01 7,57 0,22

Yhteensä/Keskiarvo 7265,76 0,83 9,47 0,00 Tilastosta (Taulukko 2) nähdään, että kiinteistön pohjakulutus on alimmil- laan 80 W tunnille ja vuoden keskimääräinen kulutus 830 W tunnille. 0,00 arvo johtuu sähkökatkosta ja siksi sitä ei voi ottaa huomioon. Matala kulutus huhtikuun ja lokakuun välisenä aikana osoittaa, että aurinkosähköjär- jestelmän mitoituksessa on otettava juuri tämä aikaväli huomioon. Tällä aikavälillä kokonaiskulutus ja tunti kohtainen keskikulutus ovat alhaisim- millaan. Kulutuksen suurimmat tunti kohtaiset kulutukset selittyvät sau- nan lämmityksestä. Toukokuun ja elokuun välisenä aikana taloudessa käy- tetään pääasiassa erillistä pihasaunaa.

4 AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ

Aurinkosähköjärjestelmä muuttaa auringon säteilyn sähkö energiaksi. Jär- jestelmä kostuu paneeleista, invertteristä ja tarvittavista asennustarvik- keista. Järjestelmään voidaan lisätä myös sisäisiä ja ulkoisia ohjausjärjes- telmiä, joilla voidaan parantaa ja tehostaa aurinkoenergian hyödyntä- mistä. Järjestelmä voidaan varustaa myös akustolla. (Kuva 2)

(10)

Kuva 2. Aurinkosähköjärjestelmä kuvaus (Naps, 2018.)

4.1 Aurinkopaneeli

Aurinkopaneeli muuttaa auringon valon sähkönenergiaksi. Muutos tapah- tuu paneelien piikiteissä tai ohutlevykalvoissa. Markkinoilla pääasiallisesti käytetään yksi- ja monikiteisiä pii-kennoja ja yleisimmät tehot vaihtelevat 270 - 340 piikkiwatin Wp nimellistehoissa ja hyötysuhteen vaihtelevan 17 - 20 % välissä. Tämän koko luokan paneelien mitat ovat valmistajasta riippuen joko noin 1,65 m x 1 m tai 2 m x 1 m. Teho ilmoitetaan standardiolo- suhteissa, mutta nimellisteho voidaan ylittää 20 % sopivissa olosuhteissa esimerkiksi kevättalvella, jolloin viileä ilma ja lumesta tuleva heijastus nostaa tuottoa. Aurinkopaneelien teho laskee noin 0,4 % astetta kohden paneelin lämpötilan noustessa yli 25 C°. (Tahkokorpi 2016, s. 137-142) Aurin- kopaneelivalmistajat lupaavat paneeleille 80 % tuottotakuun, joko 20 tai 25 vuoden ajalle. Se tarkoittaa sitä, että paneelien teho ei kyseisessä ajassa laske alemmaksi. (Kuva 3)

Kuva 3. Aurinkopaneelin rakenne (Solarfassade, 2011.)

(11)

Tässä kohteessa haluttiin käyttää mahdollisimman vähän asennuspinta- alaa jättäen tilaa mahdollisten laajennusten varalle. Siksi järjestelmissä on päädytty käyttämään vähintään 300 Wp tehoisia paneeleja lukuun otta- matta avaimet käteen pakettia, jossa on 270 Wp tehoiset paneelit.

4.2 Invertteri

Invertteri on tasasuuntaaja, joka muuttaa paneeleista tulevan tasasähkön vaihtosähköksi. Suomessa vaihtosähkö toimii 50 Hz taajuudella ja kotitalouksissa yhdessä vaiheessa 230 V jännitteellä ja kolmivaiheisena 400 V jännitteellä. Invertterit voivat olla joko 1 - tai 3 -vaiheisia ja kotitalouksiin sopivissa inverttereissä tehot vaihtelevat 200 W – 15kW välillä kiinteistö- jen pääsulakkeiden rajoittaessa maksimi tehoa. Invertterit jakautuvat kahteen ryhmään; linja- ja microinvertterit. Merkittävin ero on siinä, että lin- jainvertteriin kytketään paneelit vähintään kahden paneelin sarjaan jokaista sisääntulo liitintä varten ja mikroinvertterissä on jokaista paneelia kohden oma sisääntulo. Inverttereiden sisääntulossa on MPPT-säädin (Ma- ximum Power Poin Tracking), jolla pyritään saamaan käyttöön aurinkopaneelien paras hyötysuhde sähköntuotantoon. Inverttereiden tulee täyttää suomalaisen SFS-EN 50438-standardin tai saksalaisen VDE-AR-N 4105: vaa- timukset. (Tahkokorpi 2016, s. 142 ja 150-151.)

Microinverttereiden valmistajat lupaavat 5 - 20 % parannusta kokonais- tuottoon perustellen sen varjostusten vähäisemmästä vaikutuksesta ja pa- neelikohtaisesti herkemmästä invertterin heräämisestä MPPT-alueen ollessa tarkempi. Myös asennuskokonaisuus on yksinkertaisempi, kun in- verttereiltä tulee vain vaihtosähkökaapeli sähkökeskukselle. Microinvert- tereiden heikkouksena on suurempi kokonaishinta suurissa järjestelmissä sekä kuumissa asennuspaikoissa suurempi riski rikkoontumiselle, esimerkiksi kattoasennus pienellä ilmaraolla voi nostaa komponenttien lämmön liian korkeaksi. Myös tuoton seurantaan vaaditaan useasti erillinen laite ja ohjausmahdollisuuksia ei suurimmassa osassa laitteita ole. (Kuva 4)

Kuva 4. Mikroinvertteri (Artic Electric Vehicles Oy n.d)

(12)

Linjainvertterin eduiksi voidaan lukea edullisempi hinta isommissa järjes- telmissä sekä sisäisen datan seurantajärjestelmät ja vakiona tai lisävarus- teena olevat ohjauslähdöt. Heikkouksina voidaan pitää heikompaa tuottoa varjostusten suuremmalla vaikutuksella, koska yhden paneelin varjostuma vaikuttaa koko linjaan. Varjostumien vaikutusta voidaan vähentää valitse- malla paneeleja, joissa on paneelin ohitusdiodit tai kytkeä tasavirtaopti- moijat jokaiseen paneeliin. Molemmat keinot ohittavat varjostuneen paneelin, jolloin tuotto laskee vähemmän. Näistä optimoijat ovat nostavat enemmän järjestelmän hintaa kuin ohitussuodattimella varustetut paneelit, jotka ovat yleisesti vain hieman kalliimpia edullisimpiin paneeleihin verrattuna. Linjainverttereiden toinen heikkous on sisääntulojen rajoittumi- nen korkeintaan kahteen, joka tarkoittaa sitä, että paneelikenttiä ei voi kytkeä enempää. Tämä rajoittaa kiinteiden asennusten tapauksissa panee- likenttien mahdollisia suuntauksia siten että saataisiin tasainen tuotanto aamusta iltaan. (Kuva 5)

Kuva 5. Linjainvertteri (SMA n.d)

4.3 Sijainti ja asennukseen vaikuttavat tekijät

Kiinteistö sijaitsee Kanta-Hämeessä kaava-alueen ulkopuolella. Kohde sijaitsee peltoaukean laidalla loivassa idän ja etelän suuntaisessa rinteessä.

Vuoden eri aikoina paiste osuu kohdalle varsin hyvin ja vähäisin varjostuk- sin. Asennuksille harkitut paikat ovat talon katolle tai terassin päälle etelä- päätyyn tai pellon reunaan maatelineelle. Asennuspaikoissa otettiin huomioon myös esteettinen näkemys asennus vaihtoehdoille.

Auringon ylhäällä oloaika mahdollistaa tuotantoa paikkakunnalla koko vuoden aikana, vaikka paras tuotantoaika keskittyy maaliskuun ja lokakuun väliselle ajalle (Taulukko 3). Auringon ylhäällä oloaika ei suoraan kerro auringon paisteesta, mutta kertoo se mahdollisen potentiaalisen ajan tuotan- nolle. Ajasta pitää huomioida nousun alun ja laskun loppuvaiheen hämä- rähetki, jolloin ei valoisuudesta huolimatta saada enää tuottoa. Ylhäällä

(13)

oloajasta kannattaa arvioida varjostusten vaikutus auringon kulmaa ja kel- lon aikaa verraten (Liite 2 ja 3). Talven paiste-tunneille ei voi olettaa tuo- tannosta tulevan merkittävää määrää energiaa, koska auringon ollessa ma- talalla ja paneeliston päällä olevien mahdollisten peitteiden heikentävät tai estävät tuottoa.

Taulukko 3. Auringon ylhäällä oloajan keskiarvo kuukausittain kohteen paikkakunnalla (Moisio, 2019, Oregonin Yliopisto, 2019.)

Kuukausi Ylhäällä oloaika keskiarvo Auringon kulma klo 12:00

Tammikuu 6:33:48 6°

Helmikuu 9:01:21 9°

Maaliskuu 11:49:23 29°

Huhtikuu 14:43:48 41°

Toukokuu 17:28:39 49°

Kesäkuu 19:09:14 52°

Heinäkuu 18:18:00 49°

Elokuu 15:44:37 41°

Syyskuu 12:53:54 29°

Lokakuu 10:02:00 18°

Marraskuu 7:18:42 9°

Joulukuu 5:40:06 6°

Kattoasennuksen kannalta vaikuttavia tekijöitä ovat suunniteltu järjestel- män koko, käytettävä asennusala katolla, kaapelointimatka sähkökeskuk- seen ja energian potentiaalinen saatavuus. Keskikesällä varjostumat pois- tuvat aamulla noin klo 7.00 ja tulevat eteen illalla noin klo 19. Auringon valo osuu kohteen eteläpäätyyn lähes koko auringon ylhäällä oloajan ilman varjostumia. Kevään ja syksyn aikana kaksi puuta aiheuttaa varjostumia il- tapäivällä klo 18 aikaan varjostumia läntiselle lappeelle. Talvella auringon- paiste osuu kohteen eteläpäätyyn klo 10.00 ja 14.00 välillä, mutta pihapii- rissä oleva kuusikko aiheuttaa varjostumia joulukuun aikana auringon ollessa matalimmallaan. Kattoasennukseen soveltuvaa pinta-alaa on käy- tössä lännenpuoleisella lappeella noin 4,9 m x 3,8 m ja idän puoleisella lappeella 4,9 m x 5,3 m kokoiset alat eli noin 44,5 m².

Terassin päälle tulevan asennuksen edut ovat lähes samat kuin talon katolla, mutta lisäksi paneelit voidaan suunnata paremmin kohti etelää. Te- rassiasennuksen negatiivisena puolena on talviaikaan hieman suuremmat varjostukset matalampana olevan asennuspaikan vuoksi, mutta niiden vaikutus koko vuoden tuotantoon on vähäiset. Asennukseen on käytettävissä noin 6,5 m x 3,6 m kokoinen alue eli noin 23,4 m².

Maatelineen paikkana olisi peltoalueen reunaan sijoittuva alue. Paikan etuna olisi mahdollisuus vähäisempiin varjostuksiin ja kattavampaan sekä tehokkaampaan tuottoon. Maatelineeseen tehtävässä sijoituksessa etuna on paneeliston asennus mahdollisuus suoraan etelään, kääntyvään teli- neeseen tai vaihtoehtoisesti kahteen erisuuntaiseen paneelikenttään.

(14)

Haittana maatelineessä on kaapelointi kustannukset sähkökeskukselle sekä maatelineen kustannukset. Maakaapelointia haittaa suuria kiven loh- kareita sisältävä moreeninen maaperä ja telineen sää oloja kestävä rakenne vaatii kustannuksia nostavat perustustyöt. Maatelineelle on mahdollista rakentaa yli 100 m² asennusalaa paneeleille.

4.4 Järjestelmän valinta

Aurinkosähköjärjestelmän valinnassa päädyttiin vertailemaan kolmea eri- kokoista itsemitoitettua yhden invertterin järjestelmää asennustarvikkeineen ja kahta microinverttereillä varustettua järjestelmää sekä yhtä avaimet käteen pakettia. Asennuspaikaksi päädyttiin rakennuksen kattoasennukseen tai vaihtoehtoisesti terassin päälle sekä näiden yhdistelmiä niiden ollessa työmäärältä ja kustannuksiltaan vähäisempi. Kaapelin kaivaminen maatelineelle arvioitiin liian kalliiksi vaihtoehdoksi.

Järjestelmien kokoa mitoittaessa päädyttiin 1,5 - 2,0 kWp, 2,0 - 2,6 kWp ja 2,6 - 3,0 kWp kokoisten järjestelmien olevan sopivia lähtökohtia laitteisto- jen mitoittamiseen. Mitoituksen alarajaksi arvioitiin kesäajan keskimääräi- sen kulutuksen tehon ollessa noin 0,5 kW ja sille arvioitiin kerroin kolme, jolla tavoiteltiin tuoton riittävyyttä myös optimi olosuhteiden ulkopuolella.

Ylärajaksi järjestelmille arvioitiin riittävän alaraja kerrottuna korkeintaan kaksinkertaisena, jolloin maksimi tuotto ei olisi liian suuri kulutukseen näh- den, mutta riittäisi kattamaan kaiken kulutuksen kesän aikana. Järjestelmä suunnitellaan toteutettavaksi ilman akustoa.

Järjestelmät ovat yksivaiheisia paitsi avaimet käteen paketin ollessa kolmi- vaiheinen. Yksivaiheisisiin järjestelmiin päädyttiin siksi, että kohde on sel- laisen verkonhaltijan alueella, joka ei käytä netottavia sähkömittareita. Ne- totuksen puute aiheuttaa tuoton karkaamisen verkkoon, mikäli kulutus- koje ei ole samassa vaiheessa kuin aurinkosähköjärjestelmä. Yksivaihei- sessa järjestelmässä kulutuskojeet voidaan siirtää mahdollisuuksien mukaan samaan vaiheeseen tuoton kanssa, jolloin aurinkoenergiasta saadaan paras mahdollinen hyöty. Invertterin asennuspaikaksi valittiin linjainvertterin kohdalla kohteen tekninen tila ja mikroinvertterit asennetaan paneelien taakse.

4.4.1 Järjestelmä 1 1,8 kWp

Järjestelmä 1 on Alma Solar-verkkokaupasta koottu paketti, johon vaihdetaan turvakytkimet Suomesta saataviin malleihin sekä asennuksen avuksi käytetään puuta. Järjestelmä sisältää 6 kpl 300W BISOL-merkkistä paneelia ja yksivaiheinen Solax X1 Mini 1.5-invertteri teholtaan 1,5 kW. Asennuspai- kaksi valittiin terassin katto, jolloin saadaan suuntaus etelään. (Liite 4)

(15)

Järjestelmä 2 on Alma Solar-verkkokaupasta koottu paketti, johon vaihdetaan turvakytkimet Suomesta saataviin malleihin. Järjestelmä sisältää 8 kpl 300W BISOL-merkkistä paneelia ja yksivaiheinen Solax X1 Boost 3000-invertteri teholtaan 3 kW. Asennuspaiksi valittiin katon lappeet länteen ja itään jakamalla paneelit tasan molemmille lappeille. (Liite 5)

Järjestelmä 3 on vastaava kuin järjestelmä 2, mutta tälle kokoonpanolle asennuspaikka on terassin katolle kohti etelää. (Liite 6)

Järjestelmä 3 on Alma Solar-verkkokaupasta koottu paketti, johon vaihdetaan turvakytkimet Suomesta saataviin malleihin. Järjestelmä sisältää 10 kpl 300W BISOL-merkkistä paneelia ja yksivaiheinen Solax X1 Boost 3000- invertteri teholtaan 3 kW. Asennuspaiksi valittiin katon lappeet länteen ja itään jakamalla paneelit tasan molemmille lappeille. (Liite 6)

Järjestelmä 4 on Midsummerwholesale-verkkokaupasta koottu paketti, johon vaihdetaan turvakytkimet Suomesta saataviin malleihin sekä lisätään yksi kaapeli. Järjestelmä sisältää 6 kpl 320W Eurener-merkkistä paneelia ja 3 kpl yksivaiheisia Hoymiles MI-600 mikroinvertteria teholtaan 1,8 kW.

Asennuspaikaksi valittiin terassin katto, jolloin saadaan suuntaus etelään.

(Liite 7)

Järjestelmä 5 on Midsummerwholesale-verkkokaupasta koottu paketti, johon vaihdetaan turvakytkimet Suomesta saataviin malleihin sekä lisätään yksi kaapeli. Järjestelmä sisältää 8 kpl 320W Eurener-merkkistä paneelia ja 4 kpl yksivaiheisia Hoymiles MI-600 mikroinvertteria teholtaan 2,4 kW.

Asennuspaikaksi valittiin terassin katto suuntana etelä, koska siitä saataisiin paras tuotto. Muita asennusvaihtoehtoja olisi asentaa 6 kpl paneeleja kohti etelään ja yksi paneeli molemmille lappeille, jolloin saadaan suuntaus itään, etelään ja länteen. Myös asennus etelään ja itään olisi mahdollinen vaihtoehto. (Liite 7)

Järjestelmä 6 on Sun Energian avaimet käteen-paketti, joka sisältää 10 kpl 270 W tehoisia paneeleja yhteis-teholtaan 2,7 kW ja yhden linjainvertterin.

(16)

Paneeleiden ja invertterin merkkejä ja malleja ei kerrota heidän verkkopal- veluissaan eikä sähköpostikyselyllä saatu vastausta, joten niiden oletetaan olevan ominaisuuksiltaan peruslaitteita. Invertterin oletetaan olevan kol- mivaiheinen ja sisältävän yhden MPPT-sisääntulon. Asennuspaikaksi tulisi katon idän puoleinen lape, joka on ainoa kohta, minne paneelit mahtuvat yhtenä paneelikenttänä. (Liite 8)

4.5 Tuotto

Aurinkosähköjärjestelmän tuotto riippuu sijainnista ja järjestelmän suun- tauksesta. Paras tuotto saadaan silloin kun paneeli on suorassa kulmassa kohti aurinkoa. Paneelin kiinteä asennuskulma vaikuttaa tuottoon siten, että paras kokonaistuotto saadaan 40° kulmassa. Kulman ollessa 20°- 60°

välillä pysyy tuotto 95 % silti optimista. Pystymmässä kulmassa kokonaistuotto laskee siten, että 90° kulmassa on alle 70 %, mutta etuna suurempi tuotto talviaikana. Alle 20 asteen kulmissa tuotto laskee korkeintaan 17%.

(FinnWind, 2012.) Keskimäärin kohteessa saadaan energiaa noin 845 kWh/m² vuodessa vaakasuoralle pinnalle (Taulukko 4.). Tämä tarkoittaa sitä, että vaakatasoon asennettu BISOL:n 300Wp paneeli, jonka pinta-ala on noin 1,6m² ja maksimi hyötysuhde on 18,45 %, tuottaa noin 249 kWh.

Saman paneelin tuotto optimikulmassa tuottaa keskimäärin 1013 kWh/m², joka samalla tarkoittaa noin 299 kWh tuottoa (Taulukko 5).

Tuotto = Säteilyteho × hyötysuhde x pinta − ala

Taulukko 4. Aurinkoenergian määrä vaakasuoralle pinnalle kWh/m², koko vuoden määrä vuosilta 2010-2016 (PVGIS 2019)

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Keskiarvo 867,4 890,08 817,61 836,62 852,22 840,36 808,89 844,74 Taulukko 5. Aurinkoenergian määrä optimikulmassa olevalle pinnalle

kWh/m², koko vuoden määrä vuosilta 2010-2016 (PVGIS 2019, Liite 9)

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Keskiarvo 1036,2 1086 955,12 1013,59 1013,58 1027,6 958,46 1012,936 Vertailtavien järjestelmien tuottoon vaikuttaa paneelien suuntaus siten, että paneelien suuntaus kaakkoon tai lounaaseen heikentää tuottoa 7 % optimituotosta ja suuntaus itään tai länteen 25 % (Aurinkosahkoakotiin).

Varjostusten ja lumen vaikutus koko vuoden tuottoon tässä kohteessa on vähäinen eikä sitä oteta huomioon. Microinverttereillä varustettujen jär- jestelmien oletetaan tuottavan vain 5% enemmän kuin muut järjestelmät, jotta tuottoarviot eivät olisi liian optimistisia.

Järjestelmän tuottoa kannattaa arvioida tunti kohtaisen kulutuksen ja tuoton suhteen, jolloin saadaan tarkempi arvio oman käytön osuudesta ilman

(17)

mahdollisen optimoinnin tuomaa hyötyä. Parhaimmat tuottoarvot sijoit- tuvat puolen päivän aikaan, mutta kulutus ei välttämättä kohdistu samalla ajalle. Järjestelmien tuotto myös vaihtelee päivien välillä ja siksi järjestel- mien kokoa määritellessä pitää ottaa huomioon kulutus ja oman käyttöön jäävän energian osuus suhteessa tuottoon. Arviossa kannattaa pyrkiä aset- tamaan lähtöarvot riittävän alhaisiksi, jotta laskelmien tulokset olisivat realistisia. (Taulukko 6)

Laskelmissa käytetään optimikulman tuottoa tunti kohtaisesti, järjestel- män pinta-alaa, paneelien hyötysuhdetta ja kerrointa, joka vähentää tai li- sää siihen tuottoon vaikuttavat tekijät. Tämän jälkeen käytiin tuoton ja kulutuksen suhde järjestelmä kohtaisesti laskemalla kulutuksen ylittävä säh- kön osuus. Tämän lisäksi laskettiin järjestelmän nimellistehon ja tuoton suhde kuvaamaan järjestelmän hyötysuhdetta. Lähtötiedoista johtuen seurasi se, että laskennallisesti järjestelmä 1 ja järjestelmä 2 tuottavat saman verran vuodessa sähköä. Käytännössä lukemat olisivat erilaisia, mutta ei merkittävästi.

Taulukko 6. Tuoton ja kulutuksen suhde (Liite 10)

Järjestelmä Tuotto kWh

Verkkoon kWh

Oma käyttö%

kWh/ 1kWp

Järjestelmä 1 1695,69 685,04 59,60 % 942

Järjestelmä 2 1695,69 685,04 59,60 % 707

Järjestelmä 3 2260,92 1089,25 51,82 % 942

Järjestelmä 4 2146,11 1003,31 53,25 % 715

Järjestelmä 5 2025,05 914,62 54,83 % 1033

Järjestelmä 6 2652,42 1391,89 47,52 % 1028

Järjestelmä 7 1953,03 862,77 55,82 % 723

Tuoton arviosta vuoden 2016 säteilytietojen mukaan huomataan, että ete- lään suunnatut järjestelmät tuottaisivat parhaiten suhteessa paneeliston nimelliseen kokoon, parhaimmillaan yli 1000 kWh kohti jokaista 1 kWp.

Huomataan myös, että mikroinvertereillä saataisiin paras tuotto suhteessa järjestelmän kokoon, mutta ero ei ole suuri verrattuna samaan suuntaan olevan yhden invertterin järjestelmä, 1033 kWh / 1 kWp vs. 942 kWh / 1 kWp. Oman käyttöön päätyvän energian osuudesta on havaittavissa, että siitä on hyödynnettävissä omaan käyttöön korkeintaan noin 60 % ja alim- millaan vain 48 % tuotosta. Parhaiten tuottaa järjestelmä 6 noin 2650 kWh vuodessa ja heikoimmat järjestelmät noin 1700 kWh vuodessa.

Järjestelmä 7:n kohdalla Sun energian oma tuottoarvio poikkeaa hieman omasta arviosta ollen kokonaistuotoltaan 2288 kWh vuodessa ja verkkoon menevä osuus olisi 931 kWh oman käytön osuuden ollessa noin 59%. Ero syntyy todennäköisesti paneelien suuntauksen hieman suuremmasta hyö- tysuhteesta ja oman käytön erilaisesta profiilista.

(18)

4.6 Optimointi

Tuotannon ja kulutuksen optimoinnilla pyritään parantamaan investoinnin kannattavuutta. Optimoinnissa voidaan keskittyä joko tuotannon maksimointiin tai oman käyttöosuuden maksimointiin tai näiden yhdistämiseen.

Tuoton maksimoinnilla voidaan saada pienemmällä järjestelmällä sama vuosituotto kuin hieman suuremmalla järjestelmällä. Oman käytön osuuden kasvattamisella saadaan suurempi säästö sähkölaskuissa, joka nostaa investoinnin kannattavuutta. Oman käytön osuuden kannattavuus perustuu itse käytetyn sähkön suurempaan arvoon. Ostettavan sähkön hinnan ollessa 10-14 senttiä kilowattitunnilta ja verkkoon menevästä sähköstä saatava korvauksen ollessa 0-6 senttiä kilowattitunnilta, saadaan itse- käytettynä 4-14 senttiä suurempi tuotto jokaisesta itse käytetystä kilowat- titunnista.

Tuoton optimointi voidaan tehdä parantamalla paneelien kohdistusta kohti aurinkoa, joko horisontaalisesti tai aksiaalisesti aurinkoa seuraavalla telineellä tai näiden yhdistelmällä (Kuva 5). Seuraavalla järjestelmällä voidaan saavuttaa noin 35 % parannus vuosituotantoon (Tahkokorpi 2016, s182). Seuraavan telineen kustannukset taas vastaavasti heikentävät kannattavuutta, jolloin on yleensä halvempaa investoida muutamaan paneeliin lisää järjestelmää. Kiinteän asennuksen suuntaa ja kulmaa voidaan op- timoida, jolloin voidaan saada parempi tuotanto kulutuksen huippuhetkiin tai jakamaan tuottoa tasaisemmin koko päivän ajaksi. Tämä järjestely voi heikentää kokonaistuottoa, mutta voi parantaa oman käytön osuutta.

Kuva 5. Seuraavan telineen havainnekuva (Indiamart, n.d.)

Oman käytön osuutta voidaan parantaa siirtämällä kodinkoneiden käyttöä aurinkoiselle ajalle, joko automaation avulla tai manuaalisesti. Tämä voi vaatia investointeja kotiautomaatioon ja heikentää kannattavuutta. Koti- automaation eduksi voidaan kuitenkin laskea sen vaikutus asumisen help- pouteen ja tarkempaan käytön optimointiin. Järjestelmä voidaan ohjata käyttämään normaalin kulutuksen ylittävä osuus esimerkiksi

(19)

lämminvesivaraajan vastukseen. Myös ilmalämpöpumppu voidaan asettaa muuttamaan puhallettavan ilman lämpötilaa tai tehoa.

Investoinnin kannattavuutta voi myös parantaa pienentämällä hankinta- kuluja. Asennuskuluissa voi säästää käyttämällä tarvikkeina muita kuin au- rinkopaneeleille tarkoitettuja tuotteita. Asennus kiskon voi esimerkiksi vaihtaa tavalliseen 40 x 40 x 2 mm neliöprofiiliin, jolloin kiskojen hinta voi laskea alle puoleen. Tämä voi aiheuttaa haasteita asennukseen, mutta tä- män tyyppisen asennuksen tekijät ovat yleisesti tietoisia tekemisestä. Li- säksi voi joissain kohdissa asennusta käyttää apuna puumateriaalia, jonka metrihinnat ovat huomattavasti edullisempaa kuin alumiinin. Asennusma- teriaaleissa voi myös säästää tarkalla suunnitelulla, jolloin ei hukkamateri- aaliin kulu rahaa.

5 TALOUS

Valituissa järjestelmiin päädyttiin keräämään hintatiedot verkkokaupoista ilman erillisiä alennuksia siten, että kokonaishinta pysyy mahdollisimman alhaisena. Järjestelmien kokonaisuus on kerätty useammalta sivustolta toimituskulut sisältäen, mikäli tarvittavia komponentteja ei ole saatu samasta paikasta tai ne eivät sovellu varmuudella käytettäväksi Suomessa. Tuot- teet, joita saa rakennustarvikkeita myyvistä liikkeistä on hinnoiteltu ilman toimituskuluja. Verkkokaupoissa päädyttiin käyttämään Alma Solar shopia, Kärkkäinen.com, Midsummerwholesale, Taloon.com ja Sunenergia.fi hin- tatietojen lähteinä.

5.1 Kustannukset

Aurinkosähköjärjestelmän kustannukset syntyvät järjestelmästä itsestään asennustarvikkeineen ja asennukseen kuluvasta työstä. Asennustyö pyri- tään tekemään mahdollisimman pitkälle omatoimisesti jättäen lainvaati- mat sähkötyöt ammattilaiselle. Sähkötöiden osuudeksi arviointiin noin 6 tuntia. Yleinen veloitus sähkötöissä vaihtelee 40-60 €/h miniveloituksen ollessa yleisesti noin 2 tunnin työmäärä (Urakkamaailma 2018). Laskennassa käytetään 60 €/h veloitusta välttämään aliarvioinnin aiheuttamaa vääris- tymistä kokonaishintaan.

5.2 Sähkön hinta

Sähkön hinta ja sen kehitys on keskeinen osa arvioidessa investoinnin kannattavuutta, koska auringolla tuotettu energia vähentää ostettavan säh- kön määrää. Vuosien 2009 ja 2018 välillä sähkön keskimääräinen kokonaishinta on noussut 3,44 % vuodessa (Liite 11). Kokonaishinta sisältää sähkö- energian, siirtomaksun ja verojen osuuden. Kohteessa on tällä hetkellä so- pimus, jonka myötä kokonaishinta 0,112 € kilowattitunnilta ja

(20)

tilastokeskuksen mukaan vuoden 2018 keskihinta oli 0,1371 € kilowattitunnilta (Taulukko 7). (Tilastokeskus, 2019.)

Taulukko 7. Sähkön hinnan kehitys 2009-2018 (Liite 11)

Ylituotantoa myydessä sähköyhtiöt maksavat yleensä pohjoismaisen säh- köpörssin Nordpoolin tukkuhinnan mukaisen spot -hinnan, josta vähenne- tään sähköyhtiön marginaali. Vuoden keskiarvo hinnat vuosina 2010-2018 ovat vaihdelleet 0,021 € ja 0,053 € välillä kilowattitunnilta keskiarvon ollessa 0,035 € kilowattitunnilta (Liite 12). Hinnat vaihtelevat vuosien ja kuu- kausien välillä ylös ja alaspäin siten, että keskimääräisen hinnan nousu on ollut 1,02 % (Taulukko 8). (Tilastokeskus, 2019.)

Taulukko 8. Spot-hinnan kehitys (Liite 12)

0,000 € 0,020 € 0,040 € 0,060 € 0,080 € 0,100 € 0,120 € 0,140 € 0,160 €

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Sähkön hinta € / kWh

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Sähkön spot-hinta € / kWh

(21)

5.3 Kannattavuus

Kannattavuutta tutkitaan takaisinmaksuajan kannalta siten, että tarkkailu- aika on 30 vuotta. Ajan perusteena on oletus siitä, että energian käytön investoinnit ovat kotitalouksissa pitkäaikaisia uudistuksia. Paneelien ja muun laitteiston oletetaan kestävän tarkastelu ajanjakson, joka on laitteiston komponenttien takuuaikoja pidempi. Paneelien valmistajat lupaavat tuoton heikkenevän korkeintaan 0,5 % vuodessa 20 tai 25 vuoden aikana riippuen valmistajasta. Vaikka tilastokeskuksen tilastojen mukaan sähkön kokonaishinnan keskimääräinen nousu on ollut vuosina 2009-2018 3,44 %, käytetään laskuissa 2 % arvoa lisäämään arviolaskelman todennäköisyyttä mahdollisten virhearvioiden vuoksi. Verkkoon myytävän sähkön hinta on tilastotietojen mukaan ollut keskimäärin 0,035 € / kWh ja sen nousu on ollut 1 % vuodessa. Inflaatio on ollut vuosien 2010-2018 välillä 1,32 %. Ko- konaishinnassa otettiin huomioon myös kotitalousvähennys. Kotitalousvä- hennys on 50 % työn osuudesta, josta vähennetään 100 € omavastuu osuus. Laskuissa ei huomioitu rahoituksen korkokuluja. Oman käytön osuus oletetaan pysyvän vakiona.

Takaisinmaksu aika on laskettu siten, että on huomioitu sähkön osto- ja myyntihintojen kasvu sekä järjestelmien tuoton alenema vuosittain. Tä- män jälkeen on laskettu alku investoinnin kuoletusaika inflaatio huomioon ottaen vähentäen siitä vuosittainen tuotto, kunnes kokonaistuotto on po- sitiivinen. Takaisinmaksuaika on kokonaisina vuosina. (Taulukko 9)

(22)

Taulukko 9. Takaisinmaksuaika (Liite 13)

J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7

Järjestelmän

hinta € 1 917,34 € 2 648,59 € 2 648,59 € 3 220,87 € 2 145,78 € 2 738,63 € 3 454,00 € Asennuksen

hinta € 360,00 € 360,00 € 360,00 € 360,00 € 360,00 € 360,00 € 2 536,00 € Kotitalousvä-

hennys 80,00 € 80,00 € 80,00 € 80,00 € 80,00 € 80,00 € 1 168,00 € Loppu hinta € 2 197,34 € 2 928,59 € 2 928,59 € 3 500,87 € 2 425,78 € 3 018,63 € 4 822,00 € Sähkön hinta

€ 0,11 € 0,11 € 0,11 € 0,11 € 0,11 € 0,11 € 0,11 €

Sähkön

myyntihinta € 0,04 € 0,04 € 0,04 € 0,04 € 0,04 € 0,04 € 0,04 € Sähkön hin-

nannousu% 2 % 2 % 2 % 2 % 2 % 2 % 2 %

Myyntihin-

nan nousu% 1 % 1 % 1 % 1 % 1 % 1 % 1 %

Inflaatio 1,32 % 1,32 % 1,32 % 1,32 % 1,32 % 1,32 % 1,32 % Tuotto kWh 1695,69 1695,69 2260,92 2146,11 2025,05 2652,42 1953,03 Oma käyttö% 59,60 % 59,60 % 51,82 % 53,25 % 54,83 % 47,52 % 55,82 % Tuoton ale-

nema %/a 0,50 % 0,50 % 0,50 % 0,50 % 0,50 % 0,50 % 0,50 % Kokonais-

tuotto 30V € 2 388,09 € 1 894,68 € 2 511,24 € 2 014,76 € 2 537,26 € 2 712,34 € 921,78 €

TMA vuotta 15 18 16 19 15 16 25

Pienimpään takaisinmaksuaikaan TMA pääsee järjestelmillä 1 ja 5 TMA:n ollessa 15 vuotta. Järjestelmillä 3 ja 6 päästään lähes samaan TMA:n ollessa 16 vuotta. Selkeästi huonoimman TMA:n saavuttaa järjestelmä 7.

5.4 Aurinkosähköjärjestelmien tulevaisuus

Aurinkosähköjärjestelmät tulevat todennäköisesti lisääntymään sähkön- tuotannossa lähitulevaisuudessa merkittävästi. Järjestelmän komponenttien hinnat laskevat (Taulukko 10) sekä laitteet ja niiden sisäiset ohjaukset ja tarvikkeet monipuolistuvat. Myös liitettävyys muihin järjestelmiin pa- rannee esimerkiksi koti- ja kiinteistöautomaatioon.

(23)

Taulukko 10. Aurinkopaneelien hintakehitys (PV Magazine, 2019.)

Aurinkosähkö ei ole Suomen olosuhteissa ratkaisu sähköntuotantoon, mutta se voi olla selkeä osa sitä. Talven haasteisiin auringolla tuotetusta sähköstä ei ole suurta hyötyä, mutta lämmitykseen kuluvaa energian tar- vetta voidaan pienentää toisilla keinoilla. Aurinkosähkö on ekologinen vaihtoehto, vaikka ei olekaan täysin päästötön. Sähköautojen myötä koti- latauspisteiden lisääntyminen suosii aurinkosähköllä lataamista.

Akustojen tulo verkkoon kytkettyjen aurinkosähköjärjestelmien yhtey- dessä lisääntyy akustojen hintojen laskiessa, mutta tulee silti olemaan edelleen marginaalista. Mikäli sähköverkkojen yhteydessä käyttöön ote- taan tehomaksu, voi akustojen kannattavuus tulla kysymykseen tasaa- maan sähkönkäytön huippuja. Edelleen haasteena olisi parhaan tuoton ja suurimman kulutuksen välinen epäsuhta, joka käytännössä tarkoittaisi suurta akustoa ja aurinkosähköjärjestelmää, jotta voitaisiin saada riittävä kapasiteetti.

Aurinkosähköjärjestelmien suunnitteluun tulee lisää palveluita, jotka ovat entistä tarkempia ja helpompi käyttöisiä. Niitä edistää koko ajan lisääntyvä data olemassa olevista ja tulevista järjestelmistä. Tällä hetkelläkin hyviä verkosta löytyviä palveluja ovat EU:n PVGIS (Phtovoltaic Geographical In- formation System), SMA:n Sunnywebportal ja Sun Energian-verkkopalvelu.

Näistä SMA ja Sun Energia ovat kaupallisia toimijoita, mutta tarjoavat yksi- tyishenkilöiden käyttöön hyvän palvelun silloin, kun on selvillä oman koh- teensa lähtötiedoista.

(24)

6 PÄÄTELMÄT

Verratessa erikokoisia järjestelmiä huomattiin, että tuottoon vaikuttavien tekijöiden arvoilla on suora vaikutus tuottoon. Tästä seuraa se, että arvojen valinnalla voidaan saada aikaan tulos, joka voi olla kannattavuuden kannalta jotain optimistisen ja pessimistisen välillä. Siksi arvojen valinnalla on suuri merkitys lopputulokseen. Täytyy myös huomioida, että tämä on vain suuntaa antava arvio, jonka lähtötietona on kerätty data ja niiden pohjalta tehdyt laskelmat.

Tuloksista huomataan, että parhaat takaisinmaksuajat ovat noin 14-15 vuotta. Tulosta ei voi pitää hyvänä, mutta ei totaalisen huononakaan. Avai- met käteen-paketin tulos on heikko eikä edes heidän palvelun arvioima 18 vuoden takaisinmaksuaika ole myöskään erityisen hyvä. Tuloksista voidaan nähdä, että järjestelmän lopullinen hinta on merkittävä tekijä kannatta- vuudessa. Kotitalouksien kohdalla hyvänä takaisinmaksuaikana voi pitää korkeintaan 10 vuoden aikaa ja jotta siihen voitaisiin päästä niin hankinta- hinnan pitäisi olla noin 1 € / 1 Wp. Tämä edellyttäisi myös vähintään 90 % oman käytön osuutta arvioidun kokoluokan järjestelmissä.

Näiden tietojen pohjalta selviää, että kohteeseen hankittava järjestelmä kannattaa olla kooltaan 1,8 – 2,56 kWp ja suunnattuna etelään. Tämän li- säksi järjestelmän hankintahintaa pitää saada alemmaksi sekä kasvattaa oman käytön osuutta. Mahdollista horisontaalista seurantaa kannattaa harkita, mikäli se on pienin kustannuksin mahdollista. Kotiautomaatiojär- jestelmän hankintaa kannattaa harkita, mikäli invertteri ei sisällä tarvittavia toimintoja.

(25)

LÄHTEET

Alma Solar, Verkkokauppa. Haettu 20.2.2019 www.almasolar.com

Artic Electric Vehicles Oy, Verkkokauppa. Haettu 20.3.2019 https://arctic-ev.omaverk- kokauppa.fi/AEV5

Aurinkosähkökotiin-palvelu, Aurinkopaneelien sijoitus ja suuntaus. Haettu 7.3.2019 https://aurinkosahkoakotiin.fi/aurinkopaneelien-sijoitus-ja-suuntaus/

Elenia, Kulutustiedot. Haettu 14.1.2019 https://asiakas.elenia.fi/

FinnWind Oy, FinnWind Oy. Haettu 20.3.2019 https://www.ouka.fi/c/document_li- brary/get_file?uuid=f603ac16-5d63-4f51-ac3e-64534df5a18a&groupId=486338 IndiaMart, Solar trackers. Haettu 21.3.2019 https://www.indiamart.com/prodde- tail/solar-trackers-9157767612.html

Ilmatieteenlaitos, Rakenne ja elinkaari. Haettu 5.2.2019 https://ilmatieteenlaitos.fi/rakenne-ja-elinkaari

Kärkkäinen, Verkkokauppa. Haettu 20.2.2019 www.kärkkäinen.com

Midsummerwholesale, Verkkokauppa. Haettu 21.2.2019 www.midsummerwholesale.co.uk

Moisio, Auringon nousu- ja laskuajat. Haettu 23.1.2019 www.moisio.fi

Naps, Älykäs aurinkosähköjärjestelmä. Haettu 20.3.2019 https://napssolar.com/fi/au- rinkosahko/alykas-aurinkosahkojarjestelma

Oregonin yliopisto, Sun path chart program Haettu 24.3.2019 http://solardat.uore- gon.edu/SunChartProgram.html

PVGIS, Euroopan unionin aurinkosähköpalvelu, Haettu 6.3.2019 http://re.jrc.ec.eu- ropa.eu/pvgis.html

PV Magazine, Module price index. Haettu 20.3.2019 https://www.pv-magazine.com/features/investors/module-price-index/

SMA, Sunny Boy 3.0/3.6/4.0/5.0 Haettu 20.3.2019 https://www.sma.de/en/prod- ucts/solarinverters/sunny-boy-30-36-40-50.html

Solarfassade, Module sturcture. Haettu 20.3.2019 http://www.solarfassade.info/en/fundamentals/components/module_structures.php Tahkokorpi, Markku (2016). Aurinkoenergia suomessa. Helsinki: into

(26)

Tilastokeskus, Tilastokeskuksen PX-Web-tietokannat. Haettu 27.1.2019 http://pxnet2.stat.fi/PXWeb/pxweb/fi/StatFin/StatFin__ene__ehi/

(27)

Liite 1 Auringon säteily vaakasuoralle pinnalle

(28)

Liite 2 Auringon kulma joulukuusta kesäkuuhun

(29)

Liite 3 Auringon kulma kesäkuusta joulukuuhun

(30)

Liite 4 Järjestelmä 1 sisältö

Tuote Määrä Yksikköhinta Kokonaishinta

SOLAR CABLE 4MM² X 100M 1 98,40 € 98,40 €

10x connectors MC4 (-) 1 14,39 € 14,39 €

10x connectors MC4 (+) 1 20,36 € 20,36 €

DC box 25 A under 600 V DC KATKO

1 69,90 € 69,90 €

AC box 16 A 230 V AC single- phase AC 3-4 kW KATKO

1 29,90 € 29,90 €

BISOL Solar panel BMO-300 6 139,00 € 834,00 €

Grounding system TERRAGRIF 6 2,36 € 14,16 €

2x MULTI-CONTACT wrenches 1 10,49 € 10,49 €

Ground cable 50m yellow/green 10 mm²

1 110,00 € 110,00 €

I'M SOLAR end clamp 8 2,00 € 16,00 €

I'M SOLAR middle clamp 8 2,20 € 17,60 €

I'M SOLAR plastic tips black 8 0,70 € 5,60 €

I'M SOLAR rail connectors 6 3,28 € 19,68 €

I'M SOLAR fixing rails 6 16,38 € 98,28 €

I'M SOLAR hook for all tile types 0 11,50 € 0,00 € SolaX inverter X1-Mini 1.5 1 329,00 € 329,00 € 1 687,76 € 226,98 € 1 914,74 € Välisumma

Toimituskulut Summa

(31)

Liite 5 Järjestelmä 2 ja 3 sisältö

Tuote Määrä Yksikköhinta Kokonaishinta

SOLAR CABLE 4MM² X 100M 1 98,40 € 98,40 €

10x connectors MC4 (-) 1 14,39 € 14,39 €

10x connectors MC4 (+) 1 20,36 € 20,36 €

AC box 16 A 230 V AC single-phase AC 3-4 kW KATKO

1 29,90 € 29,90 €

BISOL Solar panel BMO-300 8 139,00 € 1 112,00 €

Grounding system TERRAGRIF 8 2,36 € 18,88 €

SolaX Hybrid inverter X1 Boost 3000 1 649,00 € 539,00 € DC box 25 A under 600 V DC

KATKO

2 69,90 € 139,80 €

I'M SOLAR plastic tips black 16 0,70 € 11,20 €

I'M SOLAR hook for all tile types 16 11,50 € 184,00 € 2 374,81 € 273,78 € 2 648,59 € Välisumma

Toimituskulut Summa

(32)

Liite 6 Järjestelmä 4 sisältö

Tuote Määrä Yksikköhinta Kokonaishinta

SOLAR CABLE 4MM² X 100M 1 98,40 € 98,40 €

AC box 16 A 230 V AC single- phase AC 3-4 kW KATKO

1 29,90 € 29,90 €

BISOL Solar panel BMO-300 10 139,00 € 1 390,00 € Grounding system TERRAGRIF 10 2,36 € 23,60 € SolaX Hybrid inverter X1 Boost 3000 1 649,00 € 539,00 €

10x connectors MC4 (-) 1 14,39 € 14,39 €

10x connectors MC4 (+) 1 20,36 € 20,36 €

2x MULTI-CONTACT wrenches 1 10,49 € 10,49 € Ground cable 50m yellow/green 10 mm²1 110,00 € 110,00 € DC box 25 A under 600 V DC

KATKO

2 69,90 € 139,80 €

I'M SOLAR hook for all tile types 20 11,50 € 230,00 €

I'M SOLAR plastic tips black 8 0,70 € 5,60 € 2 859,34 € 361,53 € 3 220,87 € Välisumma

Toimituskulut Summa

(33)

Liite 7 Järjestelmä 5 ja 6 sisältö

Järjestelmä 5 1,92 kWp

Tuote Lukumäärä

Yksikkö hinta

Kokonais hinta Hoymiles MI-600 Dual Input Microinverter 3 168,98 € 506,93 €

Eurener 320W All Black Mono 6 151,73 € 910,41 €

Renusol Rail 3200mm Silver 41 x 35mm 4 13,45 € 53,80 €

Renusol Rail Splice 2 2,28 € 4,56 €

Renusol End Clamp Silver 4 1,31 € 5,24 €

Renusol Mid Clamp Silver 10 0,90 € 8,97 €

UK ALV 20 % 20,00 % 1 787,89 €

Katko suojakytkin 1 25,50 € 25,50 €

Draka 1.5x5 kumikaapeli 25 2,29 € 57,25 €

Toimituskulut DPD 1 275,14 € 275,14 €

Summa 2 145,78 €

Järjestelmä 6 2,56 kWp

Tuote Lukumäärä

Yksikkö hinta

Kokonais hinta Hoymiles MI-600 Dual Input Microinverter 4 168,98 € 675,91 €

Eurener 320W All Black Mono 8 151,73 € 1 213,88 €

Renusol Rail 3200mm Silver 41 x 35mm 5 13,45 € 67,25 €

Renusol Rail Splice 4 2,28 € 9,12 €

Renusol End Clamp Silver 4 1,31 € 5,24 €

Renusol Mid Clamp Silver 14 0,90 € 12,55 €

UK ALV 20 % 20,00 % 2 380,74 €

Katko suojakytkin 1 25,50 € 25,50 €

Draka 1.5x5 kumikaapeli 25 2,29 € 57,25 €

Toimituskulut DPD 1 275,14 € 275,14 €

Summa 2 738,63 €

Tuotteiden hinnat muunnettu euroiksi

Punnan kurssi GBP > EUR 21.2.2019 1,149505

(34)

Liite 8 Järjestelmä 7 Sun energia arvio

(35)

Liite 9 Auringon säteilyteho optimikulmassa olevalle pinnalle

(36)

Liite 10 Järjestelmien tuoton ja kulutuksen suhde

Sara keo tsik ot

tam mi helm i maa lis huh ti tou ko kesä hein ä elo syy s loka mar ras jou lu Kaik ki yhte ensä kW h

Arv ot Talo n K ulu tus kW h 130 7,02 801 ,37 744 ,38 494 ,53 398 ,62 378 ,40 344 ,81 414 ,68 403 ,37 548 ,31 677 ,28 752 ,99 726 5,76 Tuo tto Jä rjest elm ä 1 j a 2 18,9 1 53,9 2 122 ,10 186 ,74 305 ,80 265 ,38 241 ,34 209 ,08 162 ,52 87,2 7 28,4 6 14,1 7 169 5,69 Tuo tto Jä rjest elm ä 3 25,2 2 71,9 0 162 ,80 248 ,98 407 ,74 353 ,84 321 ,78 278 ,77 216 ,69 116 ,36 37,9 5 18,9 0 226 0,92 Tuo tto Jä rjest elm ä 4 23,9 4 68,2 5 154 ,53 236 ,34 387 ,03 335 ,87 305 ,44 264 ,62 205 ,68 110 ,45 36,0 2 17,9 4 214 6,11 Tuo tto Jä rjest elm ä 5 22,5 9 64,4 0 145 ,81 223 ,01 365 ,20 316 ,92 288 ,21 249 ,69 194 ,08 104 ,22 33,9 9 16,9 3 202 5,05 Tuo tto Jä rjest elm ä 6 29,5 9 84,3 5 190 ,99 292 ,10 478 ,34 415 ,10 377 ,50 327 ,04 254 ,21 136 ,51 44,5 2 22,1 7 265 2,42 Tuo tto Jä rjest elm ä 7 21,7 8 62,1 1 140 ,63 215 ,08 352 ,21 305 ,65 277 ,96 240 ,81 187 ,18 100 ,52 32,7 8 16,3 3 195 3,03 Ver kko on Jä rjest elm ä 1 j a 2 0,00 4,17 26,5 0 74,3 3 158 ,89 124 ,19 116 ,97 84,2 5 65,7 8 27,8 5 1,37 0,74 685 ,04 Ver kko on Jä rjest elm ä 3 0,06 9,35 47,7 5 118 ,59 243 ,89 195 ,76 179 ,20 135 ,53 108 ,06 46,3 6 3,24 1,48 108 9,25 Ver kko on Jä rjest elm ä 4 0,02 8,15 43,0 8 109 ,07 226 ,12 180 ,53 166 ,26 124 ,60 99,1 6 42,2 7 2,71 1,33 100 3,31 Ver kko on Jä rjest elm ä 5 0,00 7,00 38,4 1 99,3 0 207 ,50 164 ,86 152 ,80 113 ,32 89,8 6 38,1 1 2,28 1,17 914 ,62 Ver kko on Jä rjest elm ä 6 0,19 13,9 4 65,0 1 152 ,16 305 ,92 248 ,69 224 ,79 173 ,78 138 ,87 61,0 4 5,44 2,04 139 1,89 Ver kko on Jä rjest elm ä 7 0,00 6,32 35,7 5 93,6 1 196 ,57 155 ,65 144 ,86 106 ,73 84,4 3 35,7 0 2,08 1,08 862 ,77

(37)

Liite 11 Sähkön hinnan kehitys

00 4 -- Sä hkö n h int a k ulu tta jatyy pe ittä in, s nt/ kW h (Hi nn at s isä ltä vä t sä hkö en ergi an , sii rto m aks un ja ve rot .)

TammikuuHelmikuuMaaliskuuHuhtikuuToukokuuKesäkuuHeinäkuuElokuuSyyskuuLokakuuMarraskuuJoulukuuVuosiMuutos%Hinta snt/kWh Hinta snt/kWh Hinta snt/kWh Hinta snt/kWh Hinta snt/kWh Hinta snt/kW Hinta snt/kWh Hinta snt/k Hinta snt/kW Hinta snt/kWh Hinta snt/kWh Hinta snt/kWhKeskiarvoL1 (Pientalo, huonekohtainen sähkölämmitys, pääsulake 200910,2510,3010,3510,3010,2310,1810,2510,1110,1210,1910,3310,3510,25201010,4110,4910,5210,5910,6210,6910,9111,0011,0211,1511,2111,2510,825,61 %201112,4812,5512,6612,7812,8312,8112,8412,8412,8612,7812,7812,7812,7517,81 %201212,7512,7812,7412,2912,3312,2812,3012,3112,3212,5012,5012,5312,47-2,20 %201312,7712,7912,7912,5612,5512,5412,5112,5012,4912,5212,5212,5512,590,98 %201412,9312,9412,9112,5312,4912,4612,3112,3212,3412,5412,5712,5612,58-0,13 %201513,0113,0012,9612,7112,6912,6712,4712,4812,4812,6112,5712,5612,680,87 %201612,5612,5812,7512,4812,5012,4812,5012,5112,5212,7912,7912,7912,60-0,63 %201713,1813,1913,2813,3013,0913,0713,0713,0613,0513,2213,2313,2413,174,45 %201813,3113,4513,4513,2113,2113,2113,5613,6113,7514,5014,6314,6513,714,15 %Keskiarvo3,44 %