Sähkön pientuotanto ja varastointi asuinkiinteistössä
Severi, Hakonen (2023)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023060722385
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023060722385
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä perehdytään sähkön pientuotantoon ja näiden tuotantomenetelmien teoriaan sekä sähköenergian varastoinnin mahdollisuuksiin ja kannattavuuteen kuluttajan näkökulmasta. Idea työhön syntyi mielenkiinnosta aiheeseen sekä todellisesta tarpeesta erään asuinrakennuksen sähkön ostohinnan optimoimiseen sekä mahdollisuudesta sähköenergian pientuotannon lisäämiseen asuinrakennuksen yhteydessä.
Työssä esitetään laskelmat tuulivoimalaitoksen ja aurinkovoimalan potentiaalisesta sähköntuotannosta kohderakennuksessa sekä tuotetun energian varastoinnista akustoon. Tuuli ja aurinkovoimalan tuotannon laskelmissa on käytetty hyväksi mm. Tuuliatlaksesta saatuja tietoja paikallisesta tuulen nopeudesta eri aikoina sekä JRC:n PVGIS työkalua, jolla on laskettu aurinkopaneelien keskimääräinen tuotto.
Työssä tehdään suunnitelma kohderakennuksen nykyisen sähköntuotantojärjestelmän päivittämiseksi hankkimalla rakennukseen aurinkovoimala ja akusto. Suunnitellun järjestelmän aurinkopaneelien määrä on vakioitu, mutta työssä on laskettu kustannusarviot useammalla akustotyypillä ja kapasiteetilla, ja lisäksi esitetään laskelmat sähkön hankintahinnan optimoinnista ja sen tuomista säästöistä.
Tehdyn tutkimuksen ja laskelmien perusteella sähkön pientuotanto ei aurinkovoimalan lisäksi ole kohderakennuksessa kannattavaa. Tuulivoimalat vaativat 10–12 m/s tuulennopeuden tuottaakseen sähköä täydellä teholla ja vaativat käynnistyäkseen 2–3 m/s tuulennopeuden. Tuulivoimalan tuotanto laskee huomattavasti tätä pienemmillä tuulennopeuksilla. Kohderakennuksen alueella keskimääräinen tuulennopeus 125 m korkeudella on 6,4 m/s. Myöskään rakennusluvan saaminen näin korkealle mastolle ei ole mahdollista tällä alueella. Vesivoiman hyödyntäminen kohteessa ei ole mahdollista.
Sähkön varastointi erilliseen akustoon työssä esitetyssä mittakaavassa ei myöskään ole kannattavaa akkujen korkean hankintahinnan vuoksi ja koska akustoa ei pystytä lataamaan aurinkovoimalla kesäkuukausien ulkopuolella. Akuston lataaminen verkkovirrasta edullisella yösähköllä ei tuota vuositasolla juurikaan säästöjä koska sähköstä on maksettava verot ja sähkönsiirtomaksu.
Pienimuotoinen sähkön varastointi 10–15 kWh mittaluokan akustoon voi olla perusteltua, etenkin jos akustoa halutaan käyttää myös varavirtalähteenä sähkökatkosten aikana.
Työssä esitetään laskelmat tuulivoimalaitoksen ja aurinkovoimalan potentiaalisesta sähköntuotannosta kohderakennuksessa sekä tuotetun energian varastoinnista akustoon. Tuuli ja aurinkovoimalan tuotannon laskelmissa on käytetty hyväksi mm. Tuuliatlaksesta saatuja tietoja paikallisesta tuulen nopeudesta eri aikoina sekä JRC:n PVGIS työkalua, jolla on laskettu aurinkopaneelien keskimääräinen tuotto.
Työssä tehdään suunnitelma kohderakennuksen nykyisen sähköntuotantojärjestelmän päivittämiseksi hankkimalla rakennukseen aurinkovoimala ja akusto. Suunnitellun järjestelmän aurinkopaneelien määrä on vakioitu, mutta työssä on laskettu kustannusarviot useammalla akustotyypillä ja kapasiteetilla, ja lisäksi esitetään laskelmat sähkön hankintahinnan optimoinnista ja sen tuomista säästöistä.
Tehdyn tutkimuksen ja laskelmien perusteella sähkön pientuotanto ei aurinkovoimalan lisäksi ole kohderakennuksessa kannattavaa. Tuulivoimalat vaativat 10–12 m/s tuulennopeuden tuottaakseen sähköä täydellä teholla ja vaativat käynnistyäkseen 2–3 m/s tuulennopeuden. Tuulivoimalan tuotanto laskee huomattavasti tätä pienemmillä tuulennopeuksilla. Kohderakennuksen alueella keskimääräinen tuulennopeus 125 m korkeudella on 6,4 m/s. Myöskään rakennusluvan saaminen näin korkealle mastolle ei ole mahdollista tällä alueella. Vesivoiman hyödyntäminen kohteessa ei ole mahdollista.
Sähkön varastointi erilliseen akustoon työssä esitetyssä mittakaavassa ei myöskään ole kannattavaa akkujen korkean hankintahinnan vuoksi ja koska akustoa ei pystytä lataamaan aurinkovoimalla kesäkuukausien ulkopuolella. Akuston lataaminen verkkovirrasta edullisella yösähköllä ei tuota vuositasolla juurikaan säästöjä koska sähköstä on maksettava verot ja sähkönsiirtomaksu.
Pienimuotoinen sähkön varastointi 10–15 kWh mittaluokan akustoon voi olla perusteltua, etenkin jos akustoa halutaan käyttää myös varavirtalähteenä sähkökatkosten aikana.