Pientalon aurinkovoimalassa valmiudet tulevaisuuden ratkaisuihin

Jari ja Arja Nyyssölä rakensivat Kempeleeseen vuonna 2018 sähkölämmitteisen omakotitalon, jonka E-luvuksi tuli 108 ja energialuokaksi B. He halusivat kuitenkin nostaa energialuokkansa A:han ja asettivat tavoitteeksi vähintään 20 %:n pienennyksen E-lukuun. Nyyssölöiden teettämien E-lukulaskelmien mukaan tämä olisi mahdollista saavuttaa pienentämällä ostosähkön kulutusta vähintään 2 000 kWh. Kulutusta päätettiin alentaa investoimalla aurinkovoimalaan.

Nyyssölät hankkivat aluksi 3,3 kWp aurinkopaneeliston ja lisäsivät paneeleja myöhemmin vielä 2,0 kWp:n edestä. Paneeleista 12 asennettiin talon katolle lounaaseen ja 6 autokatoksen seinälle kaakkoon. Haasteena voimalan suunnittelussa oli paneeleiden tuottaman energian saaminen omaan käyttöön. Ilman ohjaustoimenpiteitä valtaosa tuotetusta sähköstä olisi jouduttu myymään pienellä korvauksella sähköverkkoon.

12 aurinkopaneelia katolla ja 6 autokatoksen seinällä

 

Aurinkovoimalaan kuuluvan vaihtosuuntaajan eli invertterin valintaan vaikutti mahdollisuus varastoida ja ohjata sähköä. ”Valitsin aurinkovoimalaan 4,2 kW hybridi-invertterin akkuvalmiudella ja hyvillä ohjausmahdollisuuksilla tulevaisuuden tarpeita silmällä pitäen”, Jari kertoo. Hän työskentelee autoteollisuudessa sähkötekniikan parissa ja arvioi täyssähköautojen yleistyvän lähitulevaisuudessa. ”Järjestelmän on hyvä kyetä hyödyntämään itse tuotettua sähköä tehokkaasti myös sähköauton lataukseen” Jari täydentää.

Invertteri ulkoseinään asennettuna

 

Tuotetun sähkön omakäyttöosuuden kasvattamiseksi Jari Nyyssölä suunnitteli talon 300 litraiselle käyttövesivaraajalle ja varaavalle lattialämmitykselle ohjauksen. Sään suosiessa, niin sanotussa ylituotantotilanteessa, voimalan tuottamaa sähköä käytetään ohjausten avulla veden ja lattian lämmitykseen. Aurinkosähkö nostaa varaajan lämpötilan enintään 80 °C:een asti, ja tämän jälkeen kulutuksen yli menevä sähkö ohjautuu valtakunnan verkkoon. Varaajan lämpötila pidetään muulloin 55 °C:ssa.

”Toteutin varaajan ja lattian lämmityksen ohjauksen älytermostaatin ja invertterin yhdistelmällä.  Aurinkosähköä varastoidaan varaavaan lattialämmitykseen, jos lämmitykselle on tarvetta. Invertteri käynnistää lämminvesivaraajan ja lattialämmityksen ohjauksen, kun aurinkopaneeleiden teho ylittää asetetun tehorajan, esim. 1 kW”, Jari valottaa järjestelmän toimintaa.

Varaajaan asennettu lisätermostaatti ohjaa yhtä kilowatin vastusta. Kokonaisuudessaan ohjausten tarvitsemat lisälaitteistot maksoivat alle 300 €.

Ohjauksilla varmistettiin, että voimalan tuottamasta sähköstä saadaan omaan käyttöön minimissäänkin 2 000 kWh. Järjestelmän tarkat mittaukset osoittavat ohjauksen tehokkuuden käytännössä. Ennen ohjausten käyttöönottoa lämminvesivaraajan lämmittämiseen kulunut ostosähkön määrä oli toukokuussa noin 10-15 kWh/päivä. Ohjausten avulla varaajaan kuluva ostosähkö on jäänyt sopivissa sääolosuhteissa alle 1 kWh/päivä tasolle. Aurinkovoimala pienentää sähköverkosta ostettavaa sähkönkulutusta toki myös muiden laitteiden osalta.

 

Kuvassa vihreällä ohjausten käyttöönoton vaikutus lämminvesivaraajassa kuluvaan ostosähköön

 

Tulevaisuudessa sähkön hintavaihteluiden ja tehohuipuista veloitettavien kustannusten odotetaan kasvavan samalla, kun kotiakkujen hinnat laskevat. Älytermostaatit osaavat jo seurata sähkön markkinahintaa ja energiasääennusteita sekä ohjata sähköä taloudellisen edun mukaisesti käyttöön tai varastoon. Järjestelmä olisi siis jo valmis hyödyntämään akkuja.

Kuvassa älytermostaatti.

 

”Akustot voivat lähivuosina kiinnostaa kotitalouksia, kun niistä saadaan kaikki hyöty irti. Akusto mahdollistaa itse tuotetun sähkön varastoinnin lisäksi edullisten tuntien verkkosähkön varastoinnin ja auttaa sähkön kulutushuippujen tasaamisessa”, Jari arvioi.

Nyyssölät pohtivat myös pientuulivoimalan hankintaa lisäämään sähköntuotantoa etenkin ajankohtina, jolloin aurinkovoimala ei tuota sähköä.

”Pienvoimaloiden kehitys antaa syytä optimismiin. Sähköverkon siirtokuluissa ja energiainvestointien wattihinnoissa aurinkovoima on joka tapauksessa suuri askel taloudellisempaan suuntaan. Jopa paljon puhuttanut säätövoimaongelma voisi ratketa pienvoimaloiden ja akkujen verkostolla”, Jari miettii.