Uusiutuvan energian käyttö pientalossa : kannattavuus- ja omavaraisuustarkastelu
Turpeinen, Paula (2018)
Turpeinen, Paula
Tampereen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201804285806
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201804285806
Tiivistelmä
Tässä työssä tutkittiin pientalon sähkö- ja lämpöenergian tuottamista uusiutuvalla energialla. Tarkoitus oli selvittää, missä määrin itse tuotetulla uusiutuvalla energialla voidaan kattaa pientalon energiatarve. Lämpöenergian osalta tutkittiin maalämmön, aurinkolämmön ja puukattilajärjestelmän käyttöä. Sähköntuotannossa tutkitut vaihtoehdot olivat aurinkosähkö ja puukattilapohjainen Stirling-järjestelmä. Tutkimusta varten kuvitteelliselle uudisrakennuskohteelle laskettiin arvio energiantarpeesta. Kunkin energiantuotantomuodon taloudellista kannattavuutta verrattiin vaihtoehtoon, jossa koko energiantarve katettiin verkkosähköllä. Lisäksi tutkittiin sähköauton akun hyödyntämistä energiavarastona ja sähköauton käytön vaikutusta aurinkosähkön taloudelliseen kannattavuuteen.
Kannattavuuslaskelmien perusteella kaikki tutkitut energiantuotantomuodot ovat oikein mitoitettuina taloudellisesti kannattavia käytettäessä 30 vuoden tarkastelujaksoa. Energiaomavaraisuutta ei yhdelläkään järjestelmällä kuitenkaan saavuteta. Etenkin sähköntuotannossa ongelmana on tuotannon epätasaisuus. Aurinkosähkön tuotanto painottuu kesään ja Stirling-järjestelmän talveen. Stirling-järjestelmän sähköenergian tuotto riippuu kohteen lämmitysenergian tarpeesta, ja tutkitussa järjestelmässä sähkön tuotanto oli pientä suhteessa lämpöenergian tuotantoon. Aurinkosähkön tuotanto vaihtelee vuoden ja vuorokauden ajasta riippuen. Sähkön tuotannon vaihtelua voidaan tasata akustolla. Perinteisen erillisen akuston korvaaminen sähköauton akulla on kuitenkin ongelmallista, koska auto on usein ajossa päivällä, kun aurinkosähköä on eniten saatavilla. Myöskään valmiita edullisia kaksisuuntaisia latausjärjestelmiä ei markkinoilla ole vielä tarjolla, joten sähköauton akun käyttäminen varavoimana tai kohteen sähkönkulutuksen tasaamiseen on hankalaa. Sähköauto lisää kuitenkin kohteen sähkönkulutusta, mikä tekee myös suuremman aurinkosähköjärjestelmän hankkimisesta kannattavaa.
Lähimmäksi pientalon energiaomavaraisuutta lämmön osalta päästään puuenergialla. Sähköntuotannossa energiaomavaraisuuteen tarvitaan vielä uusia ratkaisuja. Lämmön ja sähkön yhteistuotannon mikrotason järjestelmillä voidaan omavaraisuusastetta lisätä, mutta sillä tuskin saavutetaan täydellistä omavaraisuutta. Aurinkosähkö on hyvä ratkaisu, vaikka sen parempi hyödyntäminen edellyttää energiavarastojen kehittymistä.
Kannattavuuslaskelmien perusteella kaikki tutkitut energiantuotantomuodot ovat oikein mitoitettuina taloudellisesti kannattavia käytettäessä 30 vuoden tarkastelujaksoa. Energiaomavaraisuutta ei yhdelläkään järjestelmällä kuitenkaan saavuteta. Etenkin sähköntuotannossa ongelmana on tuotannon epätasaisuus. Aurinkosähkön tuotanto painottuu kesään ja Stirling-järjestelmän talveen. Stirling-järjestelmän sähköenergian tuotto riippuu kohteen lämmitysenergian tarpeesta, ja tutkitussa järjestelmässä sähkön tuotanto oli pientä suhteessa lämpöenergian tuotantoon. Aurinkosähkön tuotanto vaihtelee vuoden ja vuorokauden ajasta riippuen. Sähkön tuotannon vaihtelua voidaan tasata akustolla. Perinteisen erillisen akuston korvaaminen sähköauton akulla on kuitenkin ongelmallista, koska auto on usein ajossa päivällä, kun aurinkosähköä on eniten saatavilla. Myöskään valmiita edullisia kaksisuuntaisia latausjärjestelmiä ei markkinoilla ole vielä tarjolla, joten sähköauton akun käyttäminen varavoimana tai kohteen sähkönkulutuksen tasaamiseen on hankalaa. Sähköauto lisää kuitenkin kohteen sähkönkulutusta, mikä tekee myös suuremman aurinkosähköjärjestelmän hankkimisesta kannattavaa.
Lähimmäksi pientalon energiaomavaraisuutta lämmön osalta päästään puuenergialla. Sähköntuotannossa energiaomavaraisuuteen tarvitaan vielä uusia ratkaisuja. Lämmön ja sähkön yhteistuotannon mikrotason järjestelmillä voidaan omavaraisuusastetta lisätä, mutta sillä tuskin saavutetaan täydellistä omavaraisuutta. Aurinkosähkö on hyvä ratkaisu, vaikka sen parempi hyödyntäminen edellyttää energiavarastojen kehittymistä.