Energieffektivisering av bostad med hjälp av solenergi och energilager

Abstract

Solcellsanläggningar har blivit allt vanligare i Finland de senaste åren både i större och mindre skala, men eftersom deras elproduktion är beroende av vädret har även intresset för att lagra energin från deras överproduktion växt. En annan anledning till intresset av att lagra energin är även de ostadiga elpriserna på marknaden, genom att lagra överskottet blir man mer självförsörjande på el och kan undvika tillfälliga höga elpriser vilket inte bara hjälper en själv utan även elnätet som blir mindre belastat.

Syftet med examensarbetet var att för Kustens Elteknik Ab skapa ett system för en bostad där man med hjälp av solenergi, batterilager och olika styrningar tar vara på så mycket som möjligt av överproduktionen från solpanelerna samt minskar på elförbrukningen under dyra timmar för att göra fastigheten mer självförsörjande och minska elräkningarna.

I examensarbetet behandlas elmarknaden, elprisets uppkomst och vad som påverkar priserna samt ges information om solenergi, dess komponenter och olika möjligheter för att lagra energi. I den praktiska delen ges relevant information om arbetsobjektet följt av en systembeskrivning samt komponentval, installation och kostnadsberäkning.

Resultatet av arbetet är en solcellsanläggning som på olika sätt tar vara på överproduktionen från solcellerna och minskar fastighetens elanvändning när elpriset är högt. På detta sätt har fastigheten blivit mera självförsörjande på el och elräkningarna kommer att minska. Bostaden kan även fungera off-grid vid strömavbrott och batterierna kan laddas upp eller ur även med elnätet vilket gör att de kan utnyttjas även när solen inte lyser.

Aurinkovoimaloiden suosio on yleistynyt Suomessa viime vuosina sekä suuremmassa että pienemmässä määrin. Koska niiden sähkötuotanto riippuu säästä, kiinnostus niiden ylijäämäenergian varastointiin on myös kasvanut. Toinen syy energian varastointiin ovat sähkömarkkinoiden epävakaat hinnat. Ylijäämän varastoinnin avulla omavarainen sähkötuotanto kasvaa ja siten vältetään väliaikaisia korkeita sähköhintoja. Tämä auttaa myös sähköverkkoa pienempää kuormitusta ajatellen.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli luoda Rannikon Sähkötekniikka Ab:lle järjestelmä asuinrakennukseen, jossa hyödynnetään aurinkoenergiaa, akkujen varastointia ja erilaisia ohjauksia mahdollisimman paljon aurinkopaneelien ylijäämästä, samalla kun vähennetään sähkönkulutusta kalliina aikoina, jotta kiinteistöstä tulee enemmän omavarainen sähköstä ja sähkölaskut pienenevät.

Opinnäytetyössä käsitellään sähkömarkkinoita, sähkön hinnan syntyä ja hintoihin vaikuttavia asioita sekä annetaan tietoa aurinkoenergiasta, sen komponenteista ja erilaisista energian varastointimahdollisuuksista. Käytännön osiossa annetaan relevantteja tietoja työkohteesta ja sen jälkeen järjestelmän kuvaus sekä osien valinta, asennus ja kustannuslaskenta.

Työn tuloksena on aurinkovoimala, joka hyödyntää aurinkopaneelien ylijäämää eri tavoin ja vähentää kiinteistön sähkönkulutusta, kun sähkön hinta on korkea. Tällä tavalla kiinteistö on tullut itsenäisemmäksi sähkön suhteen, ja sähkölaskut pienenevät. Asunto voi toimia myös verkosta riippumattomasti sähkökatkoksen aikana, ja akkuja voidaan ladata tai tyhjentää jopa sähköverkosta, mikä mahdollistaa niiden käytön myös, kun aurinko ei paista.

Solar power installations have become increasingly common in Finland in recent years, both on a larger and smaller scale. However, since their electricity production depends on the weather, interest in storing the excess energy from their production has also grown. Another reason for the interest in energy storage is the volatile electricity prices in the market. By storing the surplus, one becomes more self-sufficient in electricity and can avoid temporary high electricity prices, which not only helps oneself but also the electricity grid, which becomes less burdened.

The purpose of the thesis was to create a system for a residence for Kustens Elteknik Ab, where, with the help of solar energy, battery storage, and various controls, as much as possible of the overproduction from the solar panels is utilized, while reducing electricity consumption during expensive hours to make the property more self-sufficient and reduce electricity bills.

The thesis discusses the electricity market, the emergence of electricity prices, and what influences electricity prices, as well as providing information about solar energy, its components, and various energy storage possibilities. In the practical part, relevant information about the work object is provided, followed by a system description, component selection, installation, and cost estimation.

The result of the work is a solar power installation that utilizes the overproduction from the solar panels in various ways and reduces the property's electricity consumption when the electricity price is high. In this way, the property has become more self-sufficient in electricity, and electricity bills will decrease. The residence can also function off-grid during power outages, and the batteries can be charged or discharged even with the electricity grid, allowing them to be utilized even when the sun is not shining.