Sähkölämmitteisen talon energiaremontin suunnittelu ja kannattavuuden arviointi

Abstract

Opinnäytetyön tilaaja on Keski-Pohjanmaan alueella sähkötöitä ja sähkösuunnitelmia tarjoava PKK Sähkö Oy. Opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella energiaremontti yrityksen omistamaan paritaloon energiakustannusten pienentämiseksi. Työn tilanneen yrityksen tavoitteena on hyödyntää opinnäytetyössä käytettyjä menetelmiä ja tuloksia myös muissa kohteissa tulevaisuudessa.

Korkean sähkön hinnan ja sen vaihteluiden takia sähkölämmitteisten asuntojen omistajat ovat miettineet ratkaisuja sähkölaskun pienentämiseen. Saatavilla olevien ratkaisujen yhteisvaikutusten arviointi ei ole yksinkertaista, ja niillä voi olla negatiivisia sivuvaikutuksia toisiinsa. Mahdolliset säästöt ovat riippuvaisia sähkön hinnasta ja säästä, mikä vaikeuttaa kannattavuuden arvioimista. Tämän lisäksi markkinoilla olevien ratkaisujen korkea hinta nostaa kynnystä investoimiselle. Opinnäytetyön teoriana käytettiin markkinoilla olevia sähkölaskua pienentäviä sähköllä toimivia ratkaisuja.

Opinnäytetyössä arvioitiin pörssisähkön optimointia hyödyntävien älykkäiden termostaattien, aurinkosähköjärjestelmän sekä energiavarastona toimivan akuston soveltuvuutta kohteeseen. Yksittäisen järjestelmän aikaansaamien hyötyjen selvittämisen lisäksi opinnäytetyössä arvioitiin järjestelmien toisilleen aiheuttamia positiivisia ja negatiivisia sivuvaikutuksia. Mitoitus- ja arviointityökaluna käytettiin opinnäytetyön aikana kehitettyä optimointiohjelmaa. Optimointiohjelman antamista tuloksista laskettiin tasoitettu tuotantokustannus ja arvioitiin takaisinmaksuaika.

Opinnäytetyön lopputuloksesta selviävät kohteeseen suunniteltujen järjestelmien kannattavuus, kustannukset ja yhteisvaikutukset. Toimeksiantajana oleva yritys voi harkita investointia energiaremonttiin opinnäytetyön pohjalta. Opinnäytetyö antaa tietoa markkinoilla olevista yleisimmistä sähkötoimisista ratkaisuista ja niiden mitoitusperusteista. Energiaremontin kannattavuuteen vaikuttaa kohteen ominaisuuksien lisäksi monia vaikeasti ennustettavia asioita, kuten sähkön hinta ja sää. Mitoittamista varten kehitetty optimointiohjelma parantaa energiaremonttien suunnittelutyön tehok-kuutta ja tarkkuutta. Opinnäytetyössä käytettyjä mitoitusperusteita, tuloksia ja optimointiohjelmaa voidaan hyödyntää tulevaisuudessa energiaremonttien suunnittelussa ja kannattavuuden arvioimisessa.

The commissioner of this thesis was PKK Sähkö Oy, which offers electrical installations and electrical design solutions in Central Ostrobothnia. The purpose of this thesis was to plan the energy renovation for a semi-detached house owned by the client to reduce energy costs. The objective of the commissioning company is to utilize the methods and results from this thesis in other sites.

Due to the high price of electricity and its fluctuations, owners of electrically heated houses have been considering solutions to reduce their electricity bill. Evaluating the combined effects of available solutions is not simple and they can also have negative side effects on each other. Potential savings are dependent on the price of electricity and the weather, which makes it difficult to estimate profitability. In addition, the high price of solutions on the market raises the threshold for investment. The theoretical basis of this thesis was the use of electrically operated solutions on the market that reduce electricity bills.

In this thesis work, the suitability of smart thermostats, photovoltaic system and battery energy storage for the renovation site were assessed. In addition to investigating the benefits of an individual system, the thesis assessed the positive and negative side effects that different systems cause each other. An optimization tool developed during this thesis was used as a calculation and effect evaluation tool. The levelized cost of electricity and payback period were calculated from the results given by the optimization tool.

The outcome of this thesis determines the profitability, costs and cumulative effects of systems designed for the site of the renovation. The company that commissioned the thesis work may consider investing in energy renovation based on the thesis. The thesis provides information on the most common electrically operated solutions on the market and their design criteria. In addition to the characteristics of the property, the energy renovation’s profitability is affected by many factors that are difficult to predict, such as the price of the electricity and the weather. The optimization tool developed for system sizing improves the efficiency and accuracy of energy renovation design. Design criteria, results and optimization tool used in the thesis can be utilized in designing energy renovations and evaluating profitability in the future.