Teemu Stenman
AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄN MITOITUS PARITALOASUNTOON
Tekniikka
2022
TIIVISTELMÄ
Tekijä Teemu Stenman
Opinnäytetyön nimi Aurinkosähköjärjestelmän mitoitus paritaloasuntoon
Vuosi 2022
Kieli Suomi
Sivumäärä 44 + 1 liite
Ohjaaja Jukka Hautala
Opinnäytetyössä kartoitetaan ja mitoitetaan kolmihenkisen perheen paritaloasun- toon sopiva aurinkosähköjärjestelmä.
Aurinkosähköjärjestelmien asennuksessa on huomioitava alaa säätelevä lainsää- däntö ja valmistajan ohjeistukset asennukseen ja järjestelmän käyttöön liittyen.
Myös komponenttien yhteensopivuus ja sähkön tarpeen mitoitus on tehtävä huo- lellisesti, jotta sähköä tuotetaan talouden tarpeisiin oikea määrä. Kartoitus tehtiin aiemman sähkönkulutuksen mukaan ja mitoitus kattamaan osa kulutuksesta.
Opinnäytetyössä todettiin, että valittu järjestelmä olisi kannattava. Takaisinmak- suaika olisi noin kymmenen vuotta, jonka jälkeen paneeleiden käyttöikää on jäl- jellä vielä useampi vuosikymmen.
Avainsanat aurinkosähköjärjestelmä, aurinkopaneelit
ABSTRACT
Author Teemu Stenman
Title Dimensioning of a Solar Electric System for a Semi-detached Apartment
Year 2022
Language Finnish
Pages 44 + 1 Appendices
Name of Supervisor Jukka Hautala
This thesis was made to map and dimension a solar electric system for a semide- tached apartment. The apartment is home for a family of three.
When installing solar electric systems, the legal regulations governing the field and the manufacturer's instructions regarding the installation and use of the sys- tem must be observed. The compatibility of the components and the dimension- ing of the need for electricity must also be done carefully so that the right amount of electricity is produced to meet the needs of the economy. The survey was carried out according to previous electricity consumption and dimensioned to cover a part of the consumption.
It was stated in the thesis that the chosen system would be profitable. The pay- back period would be about ten years, after which there will be several more decades of panels left over.
Keywords a solar electric system, solar panels,
TIIVISTELMÄ ABSTRACT
1 JOHDANTO ... 8
2 AURINKOSÄHKÖ ... 9
2.1 Toimintaperiaate... 9
2.2 Yksi- ja monikiteiset aurinkopaneelit ... 10
2.3 Invertteri ... 12
2.4 Energian mittaus ... 13
3 LUVAT JA LAINSÄÄDÄNTÖ ... 14
3.1 Sähköturvallisuuslaki... 15
3.2 Standardit ja ohjeet ... 15
3.3 Sähkön pientuotantoa koskevat lait, määräykset ja ohjeet ... 16
3.4 Verkkoyhtiön määräykset ... 16
4 MITOITUS ... 18
4.1 Sähkönkulutus 2019 ... 19
4.2 Uuden asunnon arvioitu sähkönkulutus ... 19
4.2.1 Käyttövedenlämmitys ... 20
4.2.2 Ilmastointi ... 21
4.2.3 Sähköauton lataus ... 21
4.3 Sähköntarve kesäkuukausina ... 22
4.4 Säteilyresurssien määrittäminen ... 22
4.5 Järjestelmä ... 23
5 KOMPONENTTIEN VALINTA ... 25
5.1 Aurinkopaneelit ... 25
5.2 Aurinkopaneelien kiinnikkeet ... 25
5.3 Invertteri ... 26
5.4 Kaksisuuntainen mittaus ... 27
5.5.2 Fronius wattpilot -autonlataus ... 29
6 ASENNUS ... 30
6.1 Paneelien asennus ... 30
6.2 Invertterin asennus ... 31
6.3 Smart meter ... 32
6.4 Ohmpilot ... 33
6.5 Wattpilot ... 34
7 KÄYTTÖÖNOTTO ... 35
7.1 Paneelipiirin tarkastus ... 35
8 KANNATTAVUUS ... 37
8.1 Järjestelmän hinta. ... 37
8.2 Takaisinmaksuaika ... 38
9 JOHTOPÄÄTÖKSET ... 39
10 POHDINTA ... 40
LÄHTEET ... 41
LIITTEET ... 45
Kuva 1. On-grid-järjestelmän kokoonpano. ... 9
Kuva 2. Aurinkokennon tuottama jännite ja virta. ... 11
Kuva 3. Yksi- ja monikidepiikennon ero ... 12
Kuva 4. Aurinkosähköjärjestelmän varoitus merkki. ... 17
Kuva 5. Sähkönkulutus 2019. ... 19
Kuva 6. Atsimuuttikulman vaikutus tuottoon. ... 23
Kuva 7. Tuotannon ja kulutuksen vertailu. ... 24
Kuva 8. Asennustarvikkeet... 26
Kuva 9. Solar.web Classic. ... 27
Kuva 10. Järjestelmän sisältöä. ... 28
Kuva 11. Aurinkopaneelien teline. ... 30
Kuva 12. Invertterin asennukseen liittyviä vaatimuksia. ... 32
Kuva 13. Smart Meter kytkentäkaavio. ... 33
Kuva 14. Fronius ohmpilot havainnollistava kuva. ... 33
Taulukko 1. Alle 10 kWp -järjestelmän eristysvastus arvot. ... 36
Taulukko 2. Järjestelmän hinta. ... 37
LIITE 1. Finsolar.net aurinkosähkön kannattavuuslaskuri.
1 JOHDANTO
Energian hintojen odotetaan nousevan tulevaisuudessa. Tämän työn tarkoitus on mitoittaa sopiva aurinkosähköjärjestelmä uuden paritaloasunnon tarpeeseen ja saada täten säästöä tulevaisuuden sähkölaskuissa. Työssä keskitytään ensimmäi- sen sukupolven aurinkopaneeleihin, jotka ovat valmistettu yksi- tai monikide pii- kennoilla, sekä järjestelmään, joka kytketään verkkoon liitettävään aurinkosähkö- järjestelmään. Jakeluverkkoon liitettävästä aurinkosähköjärjestelmästä puhutta- essa puhutaan on-grid järjestelmästä. Talon rakentamista ei ole vielä aloitettu, jo- ten tässä opinnäytetyössä arvioidaan kolmihenkisen perheen energiankulutusta nyt ja tulevaisuudessa.
Työssä esitellään aurinkosähköjärjestelmän komponenttien toimintaperiaatetta, turvallisuutta ja lainsäädäntöä, huomioidaan erilaisia asennustapoja, sekä mitoi- tetaan aurinkopaneelit ja otetaan kantaa järjestelmän taloudellisen kannattavuu- den näkökulmista.
2 AURINKOSÄHKÖ
Aurinkosähköksi kutsutaan auringonsäteilyn avulla tuotettua sähköenergiaa. Au- ringon säteily muutetaan aurinkopaneeleilla sähköenergiaksi.1 Kuvassa 1 esitetään on-grid-aurinkosähköjärjestelmän kokoonpano2. Tässä kappaleessa esitellään au- rinkosähköjärjestelmään valikoidut komponentit yksitellen.
Kuva 1. On-grid-järjestelmän kokoonpano.
2.1 Toimintaperiaate
Auringonsäteilyn osuessa aurinkopaneeleihin syntyy valosähköinen ilmiö, aurinko- kennojen puolijohdemateriaalissa auringosta tuleva fotoni luovuttaa energiansa elektronille, tämän seurauksena elektroni vapautuu. 3
Aurinkopaneeleissa käytetään puolijohteita. Puolijohteet johtavat johteita huo- nommin sähkövirtaa, olematta kuitenkaan eristeitä. Aurinkokennojen puolijoh- teina käytetään yleisimmin piitä (Si), puolijohteena voidaan käyttää alkuaineita tai niiden yhdisteitä, jotka johtavat johteita huonommin sähkövirtaa.
1 https://www.solarigo.fi/perustietoa-aurinkos%C3%A4hk%C3%B6st%C3%A4 Viitattu 15.12.2021
2https://www.motiva.fi/ratkaisut/uusiutuva_energia/aurinkosahko/jarjestelman_valinta/tarvit- tava_laitteisto/verkkoon_liitetty_aurinkosahkojarjestelma Viitattu 15.12.2021
3https://www.motiva.fi/ratkaisut/uusiutuva_energia/aurinkosahko/aurinkosahkojarjestelmat/au- rinkosahkoteknologiat Viitattu 18.12.2021
Puolijohteita seostamalla saadaan aikaan P- ja N-materiaalit. P-materiaali saadaan aikaiseksi seostamalla alkuaineella, jossa on vähemmän elektroneja, kun puolijoh- teen muilla atomeilla. N-materiaali saadaan aikaiseksi seostamalla alkuaineella, jossa on enemmän elektroneja, kun puolijohteen muilla atomeilla. P-N-liitos saa- daan asettamalla materiaalit vierekkäin. Auringonsäteilystä tuleva fotonin virittää elektronin puolijohteessa, virittynyt elektroni lähtee liikkeelle ja muodostaa uuden elektroniaukkoparin. Elektronit lähtevät liikkumaan sisäisen sähkökentän vaiku- tuksesta kohti N-materiaalia (positiivista) sekä aukon P-ainetta (negatiivista). Säh- kövirta syntyy fotonin virittämän elektronin erotessa aukosta, kun se ei yhdisty sisäisen sähkökentän johdosta. Kaukana tyhjennysalueesta tapahtuvassa viritty- misessä elektroni ja aukko yhdistyvät, tämän vuoksi aurinkokennoja suunnitelta- essa pyritään saamaan säteily tyhjennysalueelle. Aurinkokennoihin lisätään kon- takti, että elektronit saadaan talteen ja näin muodostettua sähkövirtaa.4
2.2 Yksi- ja monikiteiset aurinkopaneelit
Aurinkopaneeli koostuu useista aurinkokennoista. Kuvassa 2 esitetään yhden ken- non tuottama jännite. Jännite nousee säteilyn kasvaessa nopeasti kennossa lähelle huippuarvoa, joka on ~ 0,5–0,6 V. Kennon tuottamaan sähkövirtaan vaikuttaa ken-
4 Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu ja toteutus. ST-käsikirja 40 Viitattu 18.12.2021
non elektroniaukkojen lukumäärä, kennon pinta-ala ja auringonsäteilyn voimak- kuus. Kennot kytketään sarjaan. Yhdessä aurinkopaneelissa on yleensä 36 kappa- letta sarjaan kytkettyjä kennoja.5
Kennoina käytetään normaalisti yksi- tai monikiteisiä piikennoja. Kuvasta 3 näh- dään mitä eroa yksi- ja monikidepiikennojen ulkonäöllä on6. Monikidepiikennojen valmistusmenetelmässä syntyy kidevirheitä piin kiderakenteessa, kidevirheiden vuoksi kennojen hyötysuhde kärsii, koska kidevirheet voivat estää elektronien poistumisen kidevirheen alueelta.7
5https://www.youtube.com/watch?v=WEovzMerfA0&list=PLagrwS-nST- dvwfW6mz7cWM_L3SUJlbWel&index=6 Viitattu 29.12.2021
6 https://www.asennustekniikkalyytinen.com/aurinkopaneelijarjestelmat/ Viitattu 31.12.2021
7 Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu ja toteutus. ST-käsikirja 40
Kuva 2. Aurinkokennon tuottama jännite ja virta.
Yksikideaurinkopaneelin hyötysuhde on monikidepaneelia parempi. Suomen olo- suhteissa ero on kuitenkin pieni säteilymäärän vuoksi. Kokonaisuuden oikealla so- vittamisella on kohteeseen suurempi vaikutus.8
2.3 Invertteri
Tässä työssä invertterillä tarkoitetaan verkkoinvertteriä, joka mm. muuntaa aurin- kopaneeleista saatavan tasasähkön vaihtosähköksi. Invertterillä ohjataan aurinko- paneeleista saatava sähkö kiinteistön sähköverkkoon, sekä ylimääräinen sähkö ja- keluverkkoyhtiön sähköverkkoon. Kotikäyttöön sopivia inverttereitä on eri tehoi- sia, pienimmät ovat 1-vaiheisia 1,5–2,5 kVA tehoisia, 3-vaiheiset ovat 3–10 kVA, suurimmat niistä sopivat jopa pienen maatilan tarpeisiin.
Hyvän invertterin hyötysuhde on n.96,5–98,2 %. Hukkaan menevä osuus muuttuu hukkalämmöksi.9
8 https://www.asennustekniikkalyytinen.com/aurinkopaneelijarjestelmat/ Viitattu 31.12.2021
9 https://www.aurinkovirta.fi/aurinkosahko/aurinkovoimala/invertteri/ Viitattu 31.12.2021
Kuva 3. Yksi- ja monikidepiikennon ero
2.4 Energian mittaus
Sähkönmittaustapa vaihtelee sähköverkkoyhtiöstä riippuen. Mittaustapoja on kolme, mittaus voi olla vaihekohtainen, vaihenetottava tai tuntinetottava.
Vaihekohtaisessa mittaustavassa sähkömittari mittaa vaiheittain ostettavan ja siir- rettävän sähkön määrän. Verkosta ostetaan sähköä tietty kWh, mutta ylijää- mäsähköstä saadaan hyvitys takaisin.
Vaihenetottavalla mittaustavalla tarkoitetaan tapahtumaa, jossa mittari laskee, eli netottaa hetkellisesti eri vaiheiden myydyn ja ostetun sähkön määrän.
Tuntinetottavalla mittaustavalla kulutus ja tuotanto netotetaan jokaiselta tun- nilta. Ylijäämäsähköllä saadaan korvattua verkosta siirretty sähkö ja kulutusseu- rannassa ylijäämäsähköllä korvatun tunnin kohdassa ilmoitetaan joko myyty tuo- tanto, tai verkosta ostettu sähkö.10
10https://www.lumme-energia.fi/blogi/mittaustavan_vaikutus_aurinkosahkojarjestelman_kan- nattavuuteen#24eb6180 Viitattu 9.2.2022
3 LUVAT JA LAINSÄÄDÄNTÖ
Sähkötöistä puhuttaessa on aina huomioitava alaa säätelevät lait, luvat ja asetuk- set. Aurinkosähköjärjestelmiä asentavalla asennusliikkeellä tulee olla sähkötöi- denjohtaja, jolla on riittävät pätevyystodistukset. Asennusliikkeellä täytyy olla li- säksi:
• Mittalaitteet ja muut työvälineet.
• Pääsy sähköturvallisuusmääräyksiin ja ohjeisiin.
• Y-tunnus.
• S2- tai S1-luvat.11
Aurinkosähköjärjestelmien asennuksessa on huomioitava tiettyjä lupa-asioita ja noudatettava lakeja. Asentamiseen vaadittavat luvat saattavat vaihdella sen mu- kaan, minne tai minkälaiseen rakennukseen järjestelmä asennetaan. Vaasassa vaaditaan toimenpidelupa aina kun aurinkopaneelit asennetaan:
• Asemakaava alueelle.
• Yleiskaava alueelle.
• Rakennus on suojeltu lailla.
• Suojellulla alueella oleva rakennus tai muutoin suojeluarvoja omaava ra- kennus.
• Aurinkopaneeleiden yhteispinta-ala on yli 6 m2.12
11 https://tukes.fi/sahko/sahkotyot-ja-urakointi#ecd5012d Viitattu 3.1.2022
12https://www.vaasa.fi/uploads/2019/05/9f7723cc-vaasan_kaupungin_rakennusjarjes- tys_1.2.2019_alkaen.pdf Viitattu 3.1.2022
3.1 Sähköturvallisuuslaki
Asennuksessa on noudatettava sähköturvallisuuslakia (1135/2016). Lailla varmis- tetaan mm. sähkölaitteen ja -laitteiston käytön turvallisuus, sekä sähkölaitteiden vaatimuksenmukaisuus ja vapaa liikkuvuus13. Sähköturvallisuuslain noudattami- sen varmistumiseksi on syytä noudattaa turvallisuus- ja kemikaaliviraston laatimaa standardiluetteloa sekä sen muita ohjeita.14
3.2 Standardit ja ohjeet
Aurinkosähköjärjestelmän suunnittelussa ja asennuksessa on syytä perehtyä säh- köasennuksiin liittyviin SFS 6000 -standardin vaatimuksiin, sekä huomioida eten- kin standardi SFS 6000-7-712, joka keskittyy vaatimuksiin erikoistilojen ja -asen- nusten vaatimuksille koskien aurinkosähköjärjestelmiä15. Standardisarjan ensim- mäisessä osassa SFS-EN 62446 on määritelty vaatimukset asiakkaalle luovutetta- vien dokumenttien ja informaation sisällöstä16. Standardin SFS-EN 62446 toisessa osassa käsitellään ennakoivan, korjaavan ja suorituskyvyn ylläpidolle suosituksia ja vaatimuksia17. SFS-EN 50438 käsittelee mm. pienjänniteverkon kanssa rinnan kyt- kettyjen mikrogeneraattorien yksityiskohtaisemmista teknisistä vaatimuksista18.
13 https://finlex.fi/fi/laki/alkup/2016/20161135 Viitattu 3.1.2022 14Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu ja toteutus. ST-käsikirja 40
15 https://sales.sfs.fi/fi/index/tuotteet/SFSsahko/SFS/ID2/6/534587.html.stx Viitattu 3.1.2022
16https://sales.sfs.fi/fi/index/tuotteet/SFSsahko/CENELEC/ID2/6/422615.html.stx Viitattu 3.1.2022
17https://sales.sfs.fi/fi/index/tuotteet/SFSsahko/CENELEC/ID2/6/935140.html.stx Viitattu 3.1.2022
18https://sales.sfs.fi/fi/index/tuotteet/SFSsahko/CENELEC/ID6/5/374188.html.stx Viitattu 6.1.2022
3.3 Sähkön pientuotantoa koskevat lait, määräykset ja ohjeet
Nämä lait, määräykset ja ohjeet koskevat on-grid -aurinkosähköjärjestelmiä, jotka kytketään jakeluverkon kanssa rinnan. Sähkömarkkinalaki 588/2013 käsittelee mm. sähkönjakelun toimintavarmuutta, kustannustehokkuutta sekä kuinka koh- tuulliset palveluperiaatteet varmistetaan sähkön käyttäjälle19. Sähköverkkolaki 30.12.1996/60 sekä laki lain muuttamisesta 480/2016 käsittelee sähkön sekä säh- köntuotannossa käytettävien polttoaineiden valmisteveroa. VNa 66/2009 sekä asetus asetuksen muuttamisesta 217/2016 käsittelee sähköntoimituksen selvittä- mistä ja mittausta20.
3.4 Verkkoyhtiön määräykset
Aurinkosähköjärjestelmälle, joka liitetään jakeluverkkoon, on haettava lupa alu- een sähköverkkoyhtiöltä. Aurinkosähköjärjestelmä tulee olla erotettavissa lukitta- valla vaihtovirtapiirin turvakytkimellä sähköverkosta niin että verkkoyhtiöllä on va- paa pääsy erotuskohtaan.21 Invertterin on kytkettävä automaattisesti sähkön- syöttö pois sähkökatkon aikana, tällä turvataan mm. sähköverkossa työskentele- vien turvallisuus. Huolto- ja pelastushenkilöstöä varten rakennukset, joissa on au-
19 https://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2013/20130588#O1L1P1 Viitattu 6.1.2022
20 https://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2009/20090066 Viitattu 6.1.2022
21https://www.motiva.fi/ratkaisut/uusiutuva_energia/aurinkosahko/jarjestelman_valinta/tarvit- tava_laitteisto/verkkoon_liitetty_aurinkosahkojarjestelma Viitattu 6.1.2022
rinkosähköjärjestelmä tulee merkittävä kuvan 4 mukaisella varoitusmerkillä. Mer- kintä on asennettava sähköasennuksen liittymiskohtaan, energian mittauskoh- taan ja sähkökeskukseen, jota syötetään aurinkosähköjärjestelmällä.22
22 https://tukes.fi/sahko/sahkotyot-ja-urakointi/aurinkosahkojarjestelmat Viitattu 6.1.2022
Kuva 4. Aurinkosähköjärjestel- män varoitus merkki.
4 MITOITUS
Aurinkosähköjärjestelmän mitoittaminen on hankkeen kannattavuuden näkökul- masta yksi tärkeimpiä tekijöitä. Aurinkosähköjärjestelmän käyttöikä on pitkä, jo- ten tulevaisuuden sähkönkulutus on otettava huomioon. Tässä työssä mitoitetaan aurinkosähköjärjestelmä asuntoon, joka ei ole vielä valmistunut. Mitoittamisessa otetaan huomioon kuvitteellisen käyttäjän tämänhetkinen sähkönkulutuksen tot- tumus, järjestelmä mitoitetaan kattamaan lämpöisen käyttöveden tarve kesällä, sekä huomioidaan asunnon viilennykseen tarvittava energia.
Aurinkosähköjärjestelmä mitoitetaan niin, että sen tuottama sähköenergia voi- daan käyttää pääasiassa itse. Aurinkosähköjärjestelmällä tuotetun ylijäämä sähkö- energian myyminen on mahdollista, mutta järjestelmää ei kannata ylimitoittaa sähkön myymistä varten. 23 Myymisestä saatu taloudellinen hyöty on verrattain pientä, sillä siitä maksetaan vain energian hinta. Verkosta ostettaessa sähköstä maksetaan energian hinnan lisäksi sähkövero ja siirrosta aiheutuvat kustannukset.
23 https://finsolar.net/kannattavuus/aurinkosahkon-hinnat-ja-kannattavuus/ Viitattu 9.1.2022
4.1 Sähkönkulutus 2019
Perheen nykyinen sähkölämmitteinen asunto on energiatehokkuusluokaltaan D2018, jonka lämmitetty nettoala on 142,1 m2, vuoden 2019 sähkönkulutus on ollut 12 811 kWh, kuvasta 5 nähdään kuukausittainen sähkönkäyttö. Kesällä suurin osa kulutuksesta kuluu käyttöveden lämmittämiseen ja talon viilennykseen, tätä tietoa hyödynnetään järjestelmän mitoittamisessa. 24
4.2 Uuden asunnon arvioitu sähkönkulutus
Perheen uudessa asunnossa sähkönkulutus tulee olemaan myös kesäkuukausina hieman suurempi, kuin edellisessä asunnossa vuonna 2019. Kesän suurin sähkön- kulutus johtuu käyttöveden lämmittämisestä ja asunnon viilennyksestä.
24 https://online.vaasansahko.fi/Reporting/CustomerConsumption Viitattu 12.1.2021
Kuva 5. Sähkönkulutus 2019.
4.2.1 Käyttövedenlämmitys
Vuonna 2019 taloudessa oli 3 henkilöä, veden kokonaiskulutus oli 117 165 litraa, eli 321 l/vrk. Motivan vuonna 2020 tehdyn tutkimuksen mukaan veden kokonais- kulutuksesta 35 % on lämmintä vettä25. Koska taloudessa ei ole lämpöisen veden mittausta käytän laskennassa lämpöisen veden osuutena 35 % kokonaiskulutuk- sesta, eli lämmintä vettä on kulunut vuonna 2019
35/100* 117 165 l/v = 41 007,75 l/v ja lämmintä vettä kului päivässä 41 007,75 l/365 vrk = 112,35 l/vrk
Tämän vesimäärän lämmittämiseen käytetty energia lasketaan kaavalla
Q = ρcpV(t2-t1) /3600 Q = Veden lämmittämiseen kuluva energia (kWh) (1) ρ = Veden tiheys (1 000 kg/m3)
cp = Veden ominaislämpökapasiteetti (4,2 kJ/kg°C) V = Vedenkulutus (m3)
t2 = Lämmitetyn veden lämpötila (55 °C) t1 = Lämmitettävän veden lämpötila (5 °C) 3600 = yksikkömuunnoskerroin (kJ->kWh)26
25https://www.motiva.fi/koti_ja_asuminen/taloyhtiot_-_yhdessa_energiatehokkaasti/vesi_ja_ve- denkulutus?gclid=CjwKCAjwz5iMBhAEEiwAMEAwGOhIqrkiR_zQTiuA98t-f82pOgiP-
KFlnw21LV6rfe9CKyGHp-TNg5RoCaK0QAvD_BwE Viitattu 12.1.2022
26https://www.motiva.fi/julkinen_sektori/kiinteiston_energiankaytto/kulutuksen_normitus/las- kukaavat_lammin_kayttovesi Viitattu 12.1.2022
𝑄 =
1000𝑘𝑔 𝑚3 × 4,2
𝑘𝑗
𝑘𝑔°𝐶× 0,112𝑚3 × (55 − 5)°𝐶
3600 = 6, .53 𝑘𝑊ℎ/𝑣𝑟𝑘
Vuodessa vedenlämmittämiseen kuluu 365 vrk*6,53 kWh/vrk = 2 383,5 kWh Kuukaudessa vedenlämmittämiseen kuluu 2 383,5 kWh/12 kk = 198,63 kWh/kk.
Aurinkosähköjärjestelmä ohjataan lämmittämään lämminvesivaraajaa, kun aurin- kosähkön tuotto ylittää sähkönkulutuksen. Automaattisista ohjauksista kerrotaan enemmän kohdassa 5.5.
4.2.2 Ilmastointi
Kodin jäähdytyksessä riittää, kun ilmalämpöpumpun lämpötila asetetaan n.24 cel- siusasteeseen. Ilmalämpöpumpulla jäähdytyksessä ilman viilennys sekä kosteu- denpoisto yhdessä tekevät asunnon sisäilman viileämmäksi. VTT:n selvityksessä pientalon viilennyksessä kuluu 100–1 500 kWh sähköä kesänaikana. Tässä opin- näytetyössä käytetään aurinkosähköjärjestelmän mitoittamisessa 200 kWh/kk kesä-elokuun ajanjaksolle.27
4.2.3 Sähköauton lataus
Vuonna 2019 taloudessa ei ollut sähköautoa, joten sähköauton lataamisesta ei ai- heudu sähkönkulutusta kuvassa 5 esitetyssä laskelmassa. Normaalikokoinen säh- köauto kuluttaa energiaa ilman olosuhteista riippuen 15–30 kWh/100 km. Tässä opinnäytetyössä käytetään aurinkosähköjärjestelmän mitoittamisessa 20 kWh/100 km. Vuodesta 2020 eteenpäin kuvitteellisessa taloudessa ajetaan sähkö- autolla 15 000 km/v, eli kuukaudessa 15 000 km/12 kk = 1 250 km/kk
27https://www.daikin.fi/fi_fi/ratkaisut/lampopumput-kotiin/kodin-jaahdytys-lampopum- pulla.html Viitattu 14.1.2022
Sähköauto kuluttaa sähköä siis vuodessa 0,2 kWh/km*15 000 km = 3 000 kWh, eli sähköauto kuluttaa sähköä kuukaudessa 3 000 kWh/12 kk = 250 kWh/kk.28
4.3 Sähköntarve kesäkuukausina
Kohdassa 4.1 esittämäni kuva 5. mukaan kesä-elokuun sähkönkulutus on ollut hie- man alle 500 kWh/kk, laskettu vedenlämmitys ja ilmastointi kuluttaa yhteensä 398,63 kWh, eli arviot vedenlämmittämiseen ja ilmastoinnin tarpeeseen ovat riit- tävän lähellä todellista. Kulutus voi tietenkin vaihdella eri vuosina erilaisten ulko- lämpötilojen mukaan.
Työssä oli tarkoitus mitoittaa aurinkosähköjärjestelmä uuteen asuntoon, sähköau- ton hankinnan myötä kesäaikainen sähkönkulutus tulee nousemaan n. 250 kWh/kk. Kesä-heinäkuun arvioitu sähkönkulutus tulee siis olemaan n. 750 kWh/kk.
Aurinkosähköjärjestelmä mitoitetaan niin että suurin osa sähköntuotannosta saa- daan hyödynnettyä itse. Mitoituksen pohjakulutuksena käytetään siis 750 kWh/kk.
4.4 Säteilyresurssien määrittäminen
Koska rakennusta ei ole vielä aloitettu rakentamaan eikä tonttia ole varattu, ra- kennuspaikaksi valitaan talon suunniteltu sijainti. Säteilymäärän selvittämiseksi käytetään Euroopan komission ylläpitämää PVGIS-laskuria (Photovoltaic Geo- graphical Information System). Ohjelma kertoo aurinkopaneeleiden optimaalisim- mat asennuskulmat, optimaalisesti asennetut paneelit olisi suunnattu 48° kallistus kulmaan ja atsimuutti kulma on 0°. Laskurilla pystyy selvittämään valitun sijainnin säteilymäärän kWh/m2, valitun sijainnin vuotuinen säteilymäärä 1 m2 alueella on
28https://www.motiva.fi/ratkaisut/kestava_liikenne_ja_liikkuminen/valitse_auto_viisaasti/ajo- neuvotekniikka/moottoritekniikka/sahkoautot Viitattu 14.1.2022
981 kWh/m2.29 Kuvassa 6 esitetään atsimuuttikulman vaikutuksia aurinkopanee- lien tuottoon. Kuvassa 6 pohjoinen on ylhäällä.30
4.5 Järjestelmä
Järjestelmäksi valikoitui 5,3 kWp järjestelmä. Aurinkovoimala kasataan seuraa- vista komponenteista
• 14 kpl JAsolar MONO 380 Wp aurinkopaneeleit.
• Froniuksen Symo 6 kW 6.0–3.M invertteri.
• Fronius Wattpilot Go 22J sähköauton latausasema.
• Fronius Ohmpilot -kuormanohjauslaite.
• Fronius Smart Meter.
Valituista komponenteista kerrotaan tarkemmin kohdassa 5.
29 https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html Viitattu 16.1.2022
30https://www.aurinkopaneelikauppa.fi/WebRoot/vilkas04/Shops/20120903-11092-142553- 1/MediaGallery/pdf/Info_kasikirja/Aurinkosahkosuunnittelun_kasikirja_16.3.pdf Viitattu 16.1.2022
Kuva 6. Atsimuuttikulman vaikutus tuottoon.
Aurinkopaneelit asennetaan katon mukaisesti 34° kallistuskulmaan ja atsimuutti- kulma on 0◦, eli aurinkopaneelit ovat etelää kohden. Kuvassa 7 esitetään järjestel- män kuukausittainen tuotanto ja kulutus, kuvassa vertaillaan tuotantoa ja kulu- tusta kuukausittaisella tuntitason keskiarvolla. Vertailussa ei ole huomioitu älyk- käällä ohjauksella saatuja hyötyjä, eli todellisuudessa omakäyttöaste tulee ole- maan suurempi. Älykkäällä ohjauksella ohjataan ylituotanto lämminvesivaraajaan tai sähköauton akkuihin.31
31 https://online.vaasansahko.fi/Reporting/CustomerConsumption Viitattu 8.2.2022
Kuva 7. Tuotannon ja kulutuksen vertailu.
Tam miku u
Helmi kuu
Maali skuu
Huhti kuu
Touk okuu
Kesäk uu
Heinä kuu
Eloku u
Syysk uu
Lokak uu
Marr askuu
Joulu kuu Kulutus 2,05 2,45 2,05 1,49 1,09 0,64 0,64 0,67 1,06 1,65 2 1,84 Tuotanto 0,07 0,27 0,68 0,93 1,07 1,11 1,02 0,86 0,64 0,34 0,10 0,03
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
24 h keskiarvo kuukaudessa
Tuotannon ja kulutuksen vertailu
5 KOMPONENTTIEN VALINTA
Komponenttien valinnassa otetaan huomioon tehon tarve ja tarvittavat ohjaus- mahdollisuudet. Kotitalouksiin asennettavien aurinkopaneelien tehot ovat ylei- simmin 270–325 Wp:n välillä, valikoidun paneelin teho vaikuttaa asennettavan au- rinkovoimalan pinta-alaan32. Ylijäämä sähköenergia pyritään ohjaamaan lämmin- vesivaraajaan ja sähköauton akkuihin.
5.1 Aurinkopaneelit
Aurinkopaneeleiksi valikoitui yksikiteinen JAsolar MONO 380 Wp. Aurinkopaneeli on uutta Half-cut-tekniikkaa, sillä saavutetaan tehokas energiantuotanto. Half-cut- aurinkopaneeleissa on puolitettu kennot, puolittamisen etuna on pienempi huk- kalämmöntuotto ja ne ovat sen ansiosta energiatehokkaampia. Kennoja on tu- plasti verrattuna full-cell-paneeliin ja ne ovat yhdistetty niin että puolitetun ken- non osat eivät ole riippuvaisia toisistaan. Half-cut tekniikan ansiosta paneeli tuot- tavat paremmin sähköä, vaikka osa paneelista olisi peitettynä tai varjossa. Kennot ovat pienempiä sekä niitä on kaksinkertainen määrä verrattuna full-cell-kennos- toon. Pienempien kennojen ansiosta mikrohalkeamien vaara on pienempi, tämä vaikuttaa positiivisesti kennojen käyttöikään.33
5.2 Aurinkopaneelien kiinnikkeet
Aurinkopaneelit asennetaan kiskokiinnityksellä konesaumakattoon. Kiskokiinni- tykseen tarvitaan seuraavia osia
• Asennuskisko.
32https://www.helen.fi/globalassets/aurinko/aurinkopaneeleiden_hankintaopas.pdf Viitattu 16.1.2022
33https://oomi.fi/aurinkopaneelit/aurinkopaneelipaketit/half-cut-ja-lasi-lasi-paneelit/ Viitattu 19.1.2022
• Aurinkopaneelin päätykiinnike.
• Aurinkopaneelin välikiinnike.
• Konesaumakiinnike alumiinikiskolle.
• Yhdistyskappale alumiinikiskolle.
Kuvassa 8 esitetään edellä mainitut kiinnitystarvikkeet. 34 5.3 Invertteri
Invertteriksi valikoitui Fronius Symo 6 kW 6.0–3-M. Invertterin ominaisuuksia
• Integroitu tietojenkoonti.
• WLAN.
• Ethernet.
• Energianhallinta.
• Web-server.
34 https://www.aurinkopaneelikauppa.fi/ Viitattu 19.1.2022
Kuva 8. Asennustarvikkeet.
Fronius on kehittänyt Solar.web Classic -palvelun, jonka kautta on mahdollista mm. määrittää asetuksia, valvoa ja analysoida dataa. Palvelua voidaan käyttää mo- biilisovelluksella tai verkkoselaimenkautta. Kuvassa 9 esitellään Solar.web Classic visuaalista näkymää.35
Kuva 9. Solar.web Classic.
5.4 Kaksisuuntainen mittaus
Järjestelmään asennetaan Fronius Ohmpilot -tehonsäädin, sitä varten tarvitaan Fronius Smart Meter TS 65A-3-älymittari. Kaksisuuntaisella älykkäällä mittauksella voidaan optimoida aurinkosähkön omantuotannon käyttöä. Kaksisuuntainen mit- taus mahdollistaa virrankulutuksen seurannan ja optimoinnin. Mittauksella mah- dollistetaan dynaaminen kuormanohjaus tai energiavarastoon ohjaus.36
35 http://www.arevasolar.fi/sites/default/files/fronius_esite_fi_2019.pdf Viitattu 21.1.2022
36 https://nordsolar.fi/tuote/fronius-smart-meter-ts-65a-3/ Viitattu 21.1.2022
5.5 Kuormanohjaus
Järjestelmään asennetaan älykäs kuormanohjaus ja sähköauton latausasema, la- tausasemalla ja kuormanohjauksella saavutetaan parempi omakäyttöaste, kun jär- jestelmän ylituotanto voidaan ohjata esimerkiksi lämminvesivaraajaan. Kuvassa 10 esitetään järjestelmän sisältöä.37
Kuva 10. Järjestelmän sisältöä.
5.5.1 Fronius Ohmpilot
Fronius Ohmpilot yhdessä Fronius SmartMeterin kanssa toimii älykkäänä ohjaus- järjestelmänä ylituotantotilanteissa. SmartMeterin havaitessa ylituotanto tilanne, Ohmpilot kytkee ylituotannon ohjauksen määrätylle kuormalle. Ylituotanto pysty- tään ohjaamaan resistiiviselle kuormalle portaattomasti 9 kW asti.38
37 https://nordsolar.fi/tuote/fronius-wattpilot-go-11-j-latausasema/ Viitattu 22.1.2022
38 https://www.fronius.com/en/solar-energy/installers-partners/technical-data/all-products/solu- tions/fronius-solution-for-heat-generation/fronius-ohmpilot/fronius-ohmpilot Viitattu 22.1.2022
5.5.2 Fronius wattpilot -autonlataus
Järjestelmään valittiin sähköautonlatauslaitteeksi Fronius Wattpilot GO 22J. Jär- jestelmässä pystytään hyödyntämään ylijäämätuotantoa ohjaamalla sitä auton la- taukseen. Latausteho vaihtelee asetusten ja ylijäämätuotannon mukaan 1,38–22 kW välillä. Wattpilotin käyttöön tarvitaan RFID-kortti, joten ulkopuoliset eivät pääse lataamaan luvatta autojaan. 39
39 https://nordsolar.fi/tuote/fronius-wattpilot-go-22-j-latausasema/ Viitattu 22.1.2022
6 ASENNUS
Komponenttien asennuksessa tulee huomioida valmistajien ohjeet. Nämä ohjeet ovat yksilölliset riippuen valmistajasta, laitteesta ja asennustavasta.
6.1 Paneelien asennus
Aurinkopaneelit asennetaan talon katolle, kattoon asennetaan telineet aurinkopa- neeleja varten. Telineet kiinnitetään kattoon katon tyypin mukaan valittavilla kiin- nikkeillä. Kohteessa tulee olemaan konesaumattu peltikatto, kiinnikkeet kiinnite- tään peltikatossa oleviin saumoihin. Kuvassa 11 esitetään aurinkopaneeleita var- ten asennettava 1-kerrosteline, kuvassa nähdään peltikattoon soveltuvat kiinnik- keet, kiskosto ja kuinka johdotus on mahdollista kiinnittää telineen runkoon joh- dinsiteillä.
Kuva 11. Aurinkopaneelien teline.
Kohteessa asennetaan 1-kerrosteline, se on edullinen ja helposti asennettava. Yh- den aurinkopaneelin alle asennetaan kaksi kiskoa, kiskojen väli on 1 m.
Paneelit asennetaan kahteen riviin, kahden vierekkäin olevan paneelin väliin asen- netaan välikiinnike ja päätyihin asennetaan päätykiinnikkeet. Aurinkopaneeleiden kiinnikkeissä on tärkeää, että ne sallivat paneeleiden lämpölaajenemisesta johtu- van pienen liikkeen.40
Aurinkopaneeleja kytketään kahteen sarjaan, varjostumien haittojen minimoi- miseksi. Järjestelmä sisältää 2x7 kpl, sarjaan kytkettyjä aurinkopaneeleita, yhden sarjan vapaa jännite on 41,62 V*7 = 291,34 V, valitun invertterin max. vapaa jän- nite on 1 000V.41
6.2 Invertterin asennus
Fronius Symo 6 kW 6.0–3-M-invertteri voidaan asentaa sisätiloihin tai ulkotiloihin, invertterin suojausluokitus on IP65, eli se on pölytiivis ja vesisuihkulta suojattu42. Invertteriä ei suositella asennettavaksi mm. suoraan auringonvaloon (kuumene- misen vuoksi), oleskelutilojen läheisyyteen (meluhaitta) eikä sitä suositella asen- nettavaksi hyötyeläinten tiloihin normaalia suuremman tapaturmavaaran vuoksi.
Suositeltu ympäristön lämpötila on -25 °C / +60 °C. Invertteri voidaan asentaa kyt- kinkaappiin tai suljettuun tilaan, mikäli tilassa on koneellinen ilmanvaihto. Invert- teri voidaan asentaa seinään tai pylvääseen, erikseen myytävällä asennusteli- neellä. Kuvassa 12 nähdään invertterin asennukseen liittyviä vaatimuksia.
40 https://www.aurinkovirta.fi/aurinkosahko/aurinkovoimala/kiinnitysteline/ Viitattu 29.1.2022
41https://nordsolar.fi/download/fronius-symo-asennusohjeet/?wpdmdl=41669&ref- resh=61f4701e0fb031643409438 Viitattu 29.1.2022
42 https://stek.fi/perustietoa-sahkosta/sahkojarjestelmat/ip-luokitus/ Viitattu 29.1.2022
Invertterin ominaisuuksiin kuuluu Multi MPP Tracker, eli siihen voidaan kytkeä kaksi eri DC-tuloa. Kohteessa tullaan hyödyntämään tätä ominaisuutta, useam- malla paneeliketjulla pystytään vähentämään aurinkopaneeleihin kohdistuvien varjostumien haittoja.43
6.3 Smart meter
Smart Meter asennetaan mittarikeskukseen kaksisuuntaisen tariffimittarin jäl- keen. Mittalaite asennetaan DIN-kiskoon. Smart Meter ja Ohmpilot keskustelevat max. 300 m pitkällä CAT5- tai CAT6-luokan kaapelilla. Kuvassa 13 esitetään Smart Meterin kytkentäkaavio.44
43https://nordsolar.fi/download/fronius-symo-asennusohjeet/?wpdmdl=41669&ref- resh=61f4701e0fb031643409438 Viitattu 29.1.2022
44https://www.fronius.com/~/downloads/Solar%20Energy/Technical%20Arti-
cles/SE_TEA_Quick_Guide_How_to_install_a_Fronius_Smart_Meter_EN.pdf Viitattu 30.1.2022
Kuva 12. Invertterin asennukseen liittyviä vaatimuksia.
6.4 Ohmpilot
Fronius Ohmpilot voidaan kiinnittää seinään, esimerkiksi teknisessä tilassa. Asen- nuksessa on huomioitava valmistajan antamat turvaetäisyydet ja tilan vaatimat olosuhteet, esimerkiksi lämpötila tulisi olla 0 °C / +40 °C välillä. Kuvassa 14 havain- nollistetaan Ohmpilot kytkennän periaatetta.45
45 https://www.fronius.com/en/solar-energy/installers-partners/technical-data/all-products/solu- tions/fronius-solution-for-heat-generation/fronius-ohmpilot/fronius-ohmpilot Viitattu 30.1.2022
Kuva 13. Smart Meter kytkentäkaavio.
Kuva 14. Fronius ohmpilot havainnollistava kuva.
6.5 Wattpilot
Fronius Wattpilot GO 22 J on mukaan otettava latauslaite, sitä ei tarvitse asentaa kiinteästi kiinteistön sähköverkkoon. Latauslaite on varustettu 32 A voimavirtapis- totulpalla, lisävarusteena saa adapterin, joka voidaan kytkeä 10 A Suko -pistokkee- seen.46
46 https://www.fronius.com/en/solar-energy/installers-partners/technical-data/all-products/solu- tions/fronius-wattpilot/fronius-wattpilot/wattpilot-go-22-j Viitattu 31.1.2022
7 KÄYTTÖÖNOTTO
Sähkölaitteistojen käyttöönotossa on tehtävä tiettyjä mittauksia ja tarkistuksia en- nen käyttöönottoa, aurinkosähköjärjestelmän käyttöönotossa on noudatettava sähköturvallisuuslakia, sekä tehtävä tarkastukset paneelipiiriin ja vaihtosähköpii- riin.47
7.1 Paneelipiirin tarkastus
Paneelipiiriin tehtävissä tarkastuksissa voidaan käyttää ST 55.36 -pöytäkirjapoh- jaa, tai vastaavaa. Tarkastus ajankohtana pitäisi olla aurinkoinen päivä, sillä sätei- lymäärän suositus on yli 750 W/m2 mittauksen aikana.
Paneeleista tarkistetaan napaisuus. Se voidaan todeta avoimen piirin (Uoc) jännit- teen mittauksella. Paneeliketjujen avoin piiri mitataan paneeliketju kerrallaan, ketjun mitattua jännitettä verrataan laskettuun arvoon. Paneeliketjun avoimen piirin jännite (Uoc) lasketaan kaavalla
Uoc = Säteilymoimakkuus/1000*Uoc(STC) Uoc(STC) = 1000 W/m2 (2)
Mittausarvon poiketessa yli 10 % lasketusta arvosta, tarkastetaan kytkennät, mi- käli kytkennät ovat tehty oikein paneeliketjusta etsitään vika.
Oikosulkuvirta (Isc) mitataan oikosulkemalla paneeliketju, oikosulkuvirta mitataan pihtivirtamittarin avulla. Paneeliketjun oikosulkuvirtaa verrataan laskettuun ar- voon. Paneeliketjun oikosulkuvirta lasketaan kaavalla
47Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu ja toteutus. ST-käsikirja 40 Viitattu 6.2.2022
Isc = Säteilymoimakkuus/1000*Isc(STC) Isc(STC) = 1000 W/m2 (3)
Mittausarvon poiketessa yli 10 % tulee tarkistaa paneeli kerrallaan niiden toimi- vuus. Oikosulkuvirran mittaamisessa on suuret riskit, sen vuoksi oikosulkuvirran määrittämisessä voidaan käyttää valmistajan ilmoittamaa arvoa.
Alle 10 kWp -paneeliketjun eristysresistanssin mittauksessa arvoja voidaan verrata taulukon 1 arvoihin. 48
48Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu ja toteutus. ST-käsikirja 40 Viitattu 6.2.2022
Taulukko 1. Alle 10 kWp -järjestelmän eristysvastus arvot.
Järjestelmän mitoi- tusjännite Uoc(STC)x1,25V
Testijännite V
Restitanssi vähin- tään MΩ
< 120 250 0,5
1 250–500 500 1
> 500 1000 1
8 KANNATTAVUUS
Aurinkosähköjärjestelmän takaisinmaksuaikaan vaikuttaa mm.
• Järjestelmän hinta.
• Järjestelmän mitoitus.
• Paneelien suuntaus.
• Sähkönhinta.49 8.1 Järjestelmän hinta.
Aurinkosähköjärjestelmä kasataan itsevalitsemista komponenteista. Taulukossa 2 on listattuna komponenttien hintoja sekä laskettu järjestelmän hinta.
49 https://finsolar.net/kannattavuus/ Viitattu 31.1.2022
Tuote Määrä kpl/m Hinta/€ €
Jasolar MONO 380 Wp 14 189 2 646
Kiinnikesarja konesaumakatolle 14 46,9 656,6
Fronius Ohmpilot 3-9kW 1 995 995
Fronius Smart Meter 63A-3 1 365 365
Fronius Symo 6kW 6.0–3-M 1 1 690 1 690
Turvakytkin 1 39 39
Aurinkopaneelikaapeli 4mm2 30 1,13 33,9
Liittimet MC4 14 10 140
Huomiotarra 1 9 9
6 574,5 Taulukko 2. Järjestelmän hinta.
8.2 Takaisinmaksuaika
Takaisinmaksulaskelmissa käytetään viimeisimmän sähkölaskun energian, jakelun ja veron hintoja.
• Energiamaksu 4,67 snt/kWh
• Jakelumaksu 4,09 snt/kWh
• Energiavero 2,79 snt/kWh
• Yht 11,55 snt/kWh
Finsolar.net aurinkosähkön kannattavuuslaskurin mukaan tämän järjestelmän ta- kaisinmaksuaika on 11 vuotta. Liitteestä 1 löytyy Finsolarin kannattavuustaulukko täytettynä. Laskurissa ei ole huomioitu älykkäällä ohjauksella saavutettavia hyö- tyjä.
Näiden laskelmien mukaan, kohteen aurinkosähköjärjestelmä on maksettu yhdes- sätoista vuodessa, jonka jälkeen sen tuottama sähkö on asukkaille ilmaista. 30 vuoden käyttöiällä investoinnin nettonykyarvo on 801 € Paneeleiden oletettu käyttöikä on yli 30 vuotta. Osa komponenteista vaatii huoltoa ja vaihtoa sitä aiem- min.
9 JOHTOPÄÄTÖKSET
Opinnäytetyön tarkoitus oli kartoittaa ja mitoittaa aurinkosähköjärjestelmä pari- taloasuntoon kolmihenkisen perheen tarpeisiin. Järjestelmä kannattaa kartoittaa niin, että se kattaa perheen tarpeet, mutta ei tuota ylijäämäenergiaa.
Järjestelmän asennuksessa on käytettävä alan yritystä, jolla on tarvittavat luvat ja aurinkosähköjärjestelmiä tunteva työnjohto. Lisäksi suunnittelussa ja asennuk- sessa on syytä perehtyä sähköasennuksiin liittyviin SFS 6000 -standardin vaatimuk- siin, sekä huomioida etenkin standardi SFS 6000-7-712. Näin varmistetaan turval- linen laitteen käyttö.
Aurinkosähköjärjestelmä kasataan itsevalitsemista komponenteista. Järjestel- mäksi valikoitui 5,3 kWp:n järjestelmä. Aurinkopaneelit asennetaan 34° kallistus- kulmaan ja atsimuuttikulma on 0◦, eli aurinkopaneelit ovat etelää kohden. Tuotan- non optimoimiseksi tarvitaan älykäs ohjausjärjestelmä. Älyohjaus -järjestelmällä pystytään ohjaamaan ylijäämätuotto lämminvesivaraajaan sekä sähköauton la- taukseen. Aurinkopaneeleiksi valikoitui yksikiteinen JAsolar MONO 380 Wp, jolla saavutetaan tehokas energiantuotanto.
Valittujen komponenttien yhteen laskettu hinta on 6574,5 €. Kannattavuuslasku- rin mukaan valitun aurinkosähköjärjestelmän takaisinmaksuaika olisi 11 vuotta.
Aurinkopaneeleiden oletettu käyttöikä on yli 30 vuotta. Järjestelmä on siis kannat- tava tähän asuntoon ja perheen tämänhetkisiin tarpeisiin nähden.
10 POHDINTA
Tulevaisuudessa perheen tarpeet voivat muuttua hyvinkin paljon. Esimerkiksi säh- köautojen yleistyessä sähkön tarve voi kasvaa, jolloin mitoitusta täytyisi pohtia uu- delleen. Myös perheenjäsenten määrä vaikuttaa oleellisesti sähköntarpeeseen.
Voisi olla myös kiinnostavaa verrata samanlaisen järjestelmän toimimista esimer- kiksi Keski-Euroopassa, jossa säteilyn määrä vuodessa on suurempi.
Toinen kiinnostava jatkotutkimus tälle opinnäytetyölle olisi ottaa aurinkosähköjär- jestelmä yhteiskäyttöön paritalon toisen asunnon kanssa, tai myydä asunnon au- rinkosähköjärjestelmän sähkö ylituotanto seinänaapurille. Energiayhteisöt tulevat todennäköisesti yleistymään tulevaisuudessa, jolloin niistä tehty selvitys olisi kiin- nostava tutkimusaihe.
Opinnäytetyön johtopäätösten mukaan aurinkosähköjärjestelmä olisi kohteeseen kannattava sijoitus. Tulevaisuudessa aurinkosähkön käyttö kotitalouksien sähkön- tuottajana tulee näiden tulosten perusteella toivon mukaan lisääntymään.
LÄHTEET
Älykkäät aurinkopaneelit parantavat paneelijärjestelmien tuottavuutta. Viitattu 31.12.2021. https://www.asennustekniikkalyytinen.com/aurinkopaneelijarjestel- mat/
Aurinkosähköjärjestelmät. Vaatimukset dokumentaatiolle, kunnossapidolle ja tes- taamiselle. Osa 1. Viitattu 3.1.2022. https://sales.sfs.fi/fi/index/tuot- teet/SFSsahko/CENELEC/ID2/6/422615.html.stx
Aurinkosähköjärjestelmät. Vaatimukset dokumentaatiolle, kunnossapidolle ja tes- taamiselle. Osa 2. Viitattu 3.1.2022. https://sales.sfs.fi/fi/index/tuot- teet/SFSsahko/CENELEC/ID2/6/935140.html.stx
Tekniset vaatimukset yleisen pienjännitejakeluverkon kanssa rinnan toimiville mikrogeneraattoreille. Viitattu 6.1.2022. https://sales.sfs.fi/fi/index/tuot- teet/SFSsahko/CENELEC/ID6/5/374188.html.stx
Aurinkosähköjärjestelmien hintatasot ja kannattavuus. Viitattu 9.1.2022.
https://finsolar.net/kannattavuus/aurinkosahkon-hinnat-ja-kannattavuus/
Seuraa Online-palvelussa kulutustasi tai katso viimeisimmät laskusi. Viitattu 12.1.2021. https://online.vaasansahko.fi/Reporting/CustomerConsumption Half-cut parantaa aurinkopaneelin hyötysuhdetta, suorituskykyä ja kestävyyttä.
Viitattu 19.1.2022. https://oomi.fi/aurinkopaneelit/aurinkopaneelipaketit/half- cut-ja-lasi-lasi-paneelit/
Aurinkosähköjärjestelmien suunnittelu ja toteutus. Viitattu 6.2.2022. ST-käsikirja 40
L 5.2.2009/66. Valtioneuvoston asetus sähköntoimitusten selvityksestä ja mittauk- sesta. Finlex. Viitattu 6.1.2022. https://www.finlex.fi/fi/laki/ajan- tasa/2009/20090066
L 16.12.2016/1135/2016 Sähköturvallisuuslaki. Finlex. Viitattu 3.1.2022.
https://finlex.fi/fi/laki/alkup/2016/20161135
Kolme tapaa mitata sähkönkulutusta ja -tuotantoa. Viitattu 9.2.2022.
https://www.lumme-ener-gia.fi/blogi/mittaustavan_vaikutus_aurinkosahkojar- jestelman_kannattavuuteen#24eb6180
Perustietoa aurinkosähköstä. Viitattu 15.12.2021. https://www.solarigo.fi/perus- tietoa-aurinkos%C3%A4hk%C3%B6st%C3%A4
Verkkoon liitetty aurinkosähköjärjestelmä. Viitattu 15.12.2021. https://www.mo- tiva.fi/ratkaisut/uusiutuva_energia/aurinkosahko/jarjestelman_valinta/tarvit- tava_laitteisto/verkkoon_liitetty_aurinkosahkojarjestelma
Aurinkosähköteknologiat. Viitattu 18.12.2021. https://www.motiva.fi/ratkai- sut/uusiutuva_energia/aurinkosahko/aurinkosahkojarjestelmat/aurinkosahko- teknologiat
Auringon säteily ja valosähköinen ilmiö. Viitattu 29.12.2021. https://www.you- tube.com/watch?v=WEovzMerfA0&list=PLagrwS-nSTdvwfW6mz7cWM_L3SUJlb- Wel&index=6
Invertteri. Viitattu 31.12.2021. https://www.aurinkovirta.fi/aurinkosahko/aurin- kovoimala/invertteri/
Sähkötyöt ja -urakointi. Viitattu 3.1.2022. https://tukes.fi/sahko/sahkotyot-ja-ura- kointi#ecd5012d
Lupajärjestelmä. Viitattu 3.1.2022.
https://www.vaasa.fi/uploads/2019/05/9f7723cc-vaasan_kaupungin_rakennus- jarjestys_1.2.2019_alkaen.pdf
Pienjännitesähköasennukset. Osa 7–712. Viitattu 3.1.2022. https://sa- les.sfs.fi/fi/index/tuotteet/SFSsahko/SFS/ID2/6/534587.html.stx
L 9.8.2013/588. Sähkömarkkinalaki. Finlex. Viitattu 6.1.2022. https://www.fin- lex.fi/fi/laki/ajantasa/2013/20130588#O1L1P1
Aurinkosähköjärjestelmät. Viitattu 6.1.2022. https://tukes.fi/sahko/sahkotyot-ja- urakointi/aurinkosahkojarjestelmat
Vedenkulutus taloyhtiössä. Viitattu 12.1.2022. https://www.mo- tiva.fi/koti_ja_asuminen/taloyhtiot_-_yhdessa_energiatehokkaasti/vesi_ja_ve- denkulutus?gclid=CjwKCAjwz5iMBhAEEiwAMEAwGOhIqrkiR_zQTiuA98t- f82pOgiPKFlnw21LV6rfe9CKyGHp-TNg5RoCaK0QAvD_BwE
Lämmin käyttövesi. Viitattu 12.1.2022. https://www.motiva.fi/julkinen_sek- tori/kiinteiston_energiankaytto/kulutuksen_normitus/laskukaavat_lam-
min_kayttovesi
Jäähdytä järkevästi. Viitattu 14.1.2022. https://www.daikin.fi/fi_fi/ratkaisut/lam- popumput-kotiin/kodin-jaahdytys-lampopumpulla.html
Sähköautot. Viitattu 14.1.2022. https://www.motiva.fi/ratkaisut/kestava_lii- kenne_ja_liikkuminen/valitse_auto_viisaasti/ajoneuvotekniikka/moottoritek- niikka/sahkoautot
Interactive tools. Viitattu 16.1.2022. https://re.jrc.ec.eu- ropa.eu/pvg_tools/en/tools.html
Aurinkosähköjärjestelmän hankkijan käsikirja. Viitattu 16.1.2022.
https://www.aurinkopaneelikauppa.fi/WebRoot/vilkas04/Shops/20120903- 11092-142553-1/MediaGallery/pdf/Info_kasikirja/Aurinkosahkosuunnittelun_ka- sikirja_16.3.pdf
Aurinkopaneelien hankintaopas. Viitattu 16.1.2022. https://www.helen.fi/globa- lassets/aurinko/aurinkopaneeleiden_hankintaopas.pdf
Aurinkosähkö kotiin 230V. Viitattu 19.1.2022. https://www.aurinkopaneeli- kauppa.fi/
Fronius ohmpilot. Viitattu 21.1.2022. http://www.arevasolar.fi/sites/default/fi- les/fronius_esite_fi_2019.pdf
Fronius Smart Meter. Viitattu 21.1.2022. https://nordsolar.fi/tuote/fronius-smart- meter-ts-65a-3/
Fronius Wattpilot GO. Viitattu 22.1.2022. https://nordsolar.fi/tuote/fronius- wattpilot-go-11-j-latausasema/
Brochure fronius ohmpilot b2c. Viitattu 22.1.2022. https://www.fro- nius.com/en/solar-energy/installers-partners/technical-data/all-products/soluti- ons/fronius-solution-for-heat-generation/fronius-ohmpilot/fronius-ohmpilot Fronius Wattpilot GO. Viitattu 22.1.2022. https://nordsolar.fi/tuote/fronius- wattpilot-go-22-j-latausasema/
Kiinnitysteline. Viitattu 29.1.2022. https://www.aurinkovirta.fi/aurinkosahko/au- rinkovoimala/kiinnitysteline/
Fronius Symo 3–8,2 kW. Viitattu 29.1.2022. https://nordsolar.fi/download/fro- nius-symo-asennusohjeet/?wpdmdl=41669&refresh=61f4701e0fb031643409438 IP-luokitus. Viitattu 29.1.2022. https://stek.fi/perustietoa-sahkosta/sahkojarjes- telmat/ip-luokitus/
How to install a fronius smart meter. Viitattu 30.1.2022. https://www.fro- nius.com/~/downloads/Solar%20Energy/Technical%20Arti-
cles/SE_TEA_Quick_Guide_How_to_install_a_Fronius_Smart_Meter_EN.pdf Fronius ohmpilot. Viitattu 30.1.2022. https://www.fronius.com/en/solar- energy/installers-partners/technical-data/all-products/solutions/fronius-solu- tion-for-heat-generation/fronius-ohmpilot/fronius-ohmpilot
Fronius wattpilot. Viitattu 31.1.2022. https://www.fronius.com/en/solar- energy/installers-partners/technical-data/all-products/solutions/fronius-wattpi- lot/fronius-wattpilot/wattpilot-go-22-j
Kannattavuus. Viitattu 31.1.2022. https://finsolar.net/kannattavuus/
