Moderni asuminen ja teho-omavaraisuus

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin, kuinka olisi mahdollista kattaa pientalon sähkö- ja lämpöenergian tarve uusiutuvalla energiantuotannolla. Kohteeksi valittiin teoreettinen pientalo, sisältäen tyypilliseen nykyaikaiseen asuinrakennukseen asennettavat laitteet ja koneet. Kohteessa asuu kuvitteellisesti 4-henkinen perhe, jossa on kaksi lasta.

Kohteen vuosittainen energiantarve on arvioitu neljän todellisen pientalon vuosittaisen energiantarpeen mukaan. Kohteen sähkönkulutuksen profiili määriteltiin yhden pientalon vuosittaisen kulutuksen perusteella.

Kohteen lämmöntuotanto suoritetaan mikro-CHP-laitoksen, aurinkokeräinjärjestelmän sekä vesikiertoisen takan avulla ja lämpö jaetaan kiinteistöön vesikiertoisella lattialämmityksellä. Sähköä kohteessa tuotettiin aurinkosähkövoimalalla, tuulivoimalalla ja mikro-CHP-laitoksella. Sähköntuotannon hätävarana oli aggregaatti. Energian varastointiin varattiin riittävä akkukapasiteetti, jolla voitiin hallitusti suorittaa kiinteistön sähköenergian tarve kolmen päivän ajan.

Kohteen energiantuotanto on mietitty myös uusiutuvien energioiden näkökulmasta. Aurinkosähkövoimala, aurinkokeräinjärjestelmä sekä tuulivoimala ovat päästöttömiä uusiutuvan energian tuottajia. Mikro-CHP-laitos tuottaa lämpö- ja sähköenergiansa biokaasun avulla, joka luetaan uusiutuviin polttoaineisiin. Energian tuotantotekniikoiden taloudelliset kustannustekijät, kuten hankintakustannukset sekä takaisinmaksuaika, on rajattu tämän työn ulkopuolelle.

This thesis studied how it would be possible cover electrical and heating energy needs of a single-family household with renewable energy sources. A theoretical single-family house was planned so that it equipped with standard modern appliances. This household was sized to accommodate a family of four, father, mother and two children.

The yearly electrical energy consumption of this house was estimated in accordance with yearly electrical energy consumption of four actual single-family households. Based on this information, one household was selected to reflect whole year’s energy consumption.

The heating energy of the theoretical household was produced using MicroCHP-plant, solar thermal collector unit and water-heating fireplace. Produced heating energy was distributed by water-circulation under floor heating system. Electrical energy was supplied by photovoltaic system, wind turbine and MicroCHP-plant. An internal combustion engine generator unit was placed to provide emergency power as a backup system. A substantially large electrical energy storage unit was utilized to provide enough energy to cover the energy needs of the household during three days.

The energy production of this theoretical household has also been considered from the perspective of a renewable energy sources. Photovoltaic system, solar thermal collector unit and wind turbine are emission-free renewable energy producers. Micro-CHP-plant generates heat and electricity with biogas, which is listed as a renewable fuel. The financial aspect of the technologies and the payback time of the selected technical solutions have not been considered in this thesis.