Aurinkotekniikka.fi logo

AURINKOSÄHKÖVOIMALAN MITOITTAMINEN OMAKOTITALOON

Aurinkopaneeleilla tuotettu sähkö on ilmaista, ja käyttäessäsi tuottamasi sähkön itse, säästät sähkön ostohinnan, sähköveron, arvolisäveron sekä sähkön siirtohinnan. Yhdessä nämä muodostavat noin 14 sentin kustannuksen per kilowattitunti, eli tuottaessasi sata kilowattituntia, säästät 14 euroa. Hyvä kysymys onkin, että kuinka paljon niitä kilowattitunteja sitten kannattaa tuottaa, eli mikä on järkevä määrä paneeleita ja minkälaisella filosofialla mitoittamista tulisi lähestyä?

Välillä törmää ajatukseen, että auringolla tuotettaisiin kaikki kotona tarvittava sähkö. Tämä on ajatuksena toki hieno, mutta valitettavasti se ei ole Suomessa mahdollista. Syy on Pohjolan pimeä talvi, jolloin kirkkautta toimiakseen tarvitsevat aurinkopaneelit eivät tuota sähköä. Samanaikaisesti, vuoden kylmimpänä aikana kotitaloudet kuluttavat lämmittämiseen valtavan määrän sähköä. Tästä muodostuu yhtälö, jonka lopputuloksena on se, ettei aurinkopaneeleista ole apua siihen aikaan vuodesta, kun sähköä eniten tarvitaan - ja tästä syystä aurinkopaneeleilla saavutettava omavaraisuus ei ole Suomessa realistinen tavoite. Tätä ei voi kutsua ongelmaksi, saati kiistää sitä, sillä kyseessä on olosuhde, johon meidän täytyy sopeutua. Maantieteellinen sijaintimme ei kuitenkaan tarkoita sitä, etteikö aurinkopaneelit olisi järkevä investointi. Taloudellinen tuotto on hyvä, kunhan mitoitus tehdään olosuhteet huomioiden. 

Tällä hetkellä Suomessa on järkevintä mitoittaa järjestelmä niin, että mahdollisimman iso osa tuotetusta sähköstä saadaan käytettyä itse. Tällöin tavoitellaan noin 15-30% osuutta vuotuisesta sähkön kulutuksesta. Käytetään seuraavissa esimerkeissä 15000kWh vuodessa kuluttavaa sähkölämmitteistä omakotitaloa. 


Pieni voimala – suurin osa tuotannosta omaan käyttöön

Jos kuvitellaan, että 12-paneelin järjestelmällä, joka lienee Suomen yleisin voimalakoko, tuotetaan vuodessa 2850 kWh, jakautuu tuotanto 10 kuukauden ajalle (helmikuusta marraskuuhun) siten, että kesäkuukausina aurinkopaneeleiden tuotanto vastaa esimerkin mukaisen sähkölämmitteisen omakotitalon sähkön kulutusta. Talvikuukausina sähkö ostetaan valtakunnan verkosta kuten tähänkin asti. 

Mikäli koko tuotanto pystytään käyttämään itse, se tarkoittaa vuodessa noin 400 euron säästöä ja sähkölasku pienenee 19%. Kahdentoista aurinkopaneelin järjestelmä maksaa noin 7000 euroa, josta jää kotitalousvähennyksen jälkeen hieman alle 6000 euroa maksettavaa.

Näillä luvuilla saadaan tulokseksi, että investoimalla 12-paneelin aurinkosähköjärjestelmään, saadaan sijoitukselle 6,8% tuotto. 

Järjestelmä on kooltaan pieni ja hankintahinta on maltillinen, mutta tuotto on siitä huolimatta järkevä. Voidaan sanoa, että kyseessä on hyvin mitoitettu järjestelmä!


Järjestelmän ylimitoittaminen – katto täyteen!

Yksi vaihtoehto on mitoittaa järjestelmä reilusti ylikokoiseksi, jolloin alkukeväästä ja loppusyksystä pystytään tuottamaan enemmän sähköä talon lämmittämiseen. Ison järjestelmän kanssa on selvää, että osan ajasta aurinkopaneelit tuottavat enemmän sähköä, kuin koti pystyy sillä hetkellä kuluttamaan. Ylituotanto ohjataan automaattisesti valtakunnan verkkoon ja sähköyhtiö maksaa siitä sähkön spot-hinnan mukaisen korvauksen. Kuten aiemmin kävimme läpi, käyttäessäsi itse tuottamaasi sähköä, säästät 14 senttiä kilowattitunnilta. Valtakunnan verkkoon myydessä hyvitys on noin 5,5 senttiä kilowattitunnilta. Tästä syystä tuotetut kilowattitunnit on (taloudellisesti) järkevämpi käyttää itse, kuin myydä sähköyhtiölle.

Asia ei kuitenkaan ole täysin mustavalkoinen. Isompi järjestelmä on suhteessa pientä voimalaa edullisempi. Tämä johtuu siitä, että aurinkosähköjärjestelmän hankintahinnasta isoin kustannus muodostuu asennustyöstä, sekä invertteristä. Varsinaiset aurinkopaneelit eivät ole erityisen kalliita - ovathan niiden hinnat tippuneet jo vuosikausia. Hankkiessasi ylisuuren järjestelmän, asennustyön ja invertterin kustannukset eivät nouse merkittävästi, jolloin ”ylimääräisien kilowattituntien” hinnat ovat edullisia.

Käytetään esimerkkinä 36-paneelin aurinkosähkövoimalaa. Eli kolminkertaistamme aiemman esimerkin ”järkevällä mitoituksella” hankitun aurinkosähkövoimalan. Järjestelmän tuottama sähkömäärä nousee samassa suhteessa, eli aurinkopaneelit tuottavat vuodessa 8550 kilowattituntia. Mikäli järjestelmä asennetaan aiemman esimerkin mukaiseen omakotitaloon, jossa vuosittainen sähkönkulutus on 15000kWh, joudutaan osa tuotannosta myymään väistämättä valtakunnan verkkoon. Mikäli 40% tuotannosta myytäisiin ulospäin, se tarkoittaa, että sähkölasku pienenee 5100 kilowattitunnilla, eli noin kolmasosalla. Vuotuinen säästö sähkölaskussa on 714 euroa ja ylituotannosta maksetaan hyvitystä 190 euroa, jolloin kokonaishyöty on noin 900 euroa eli yli kaksinkertainen tuotto pienempään järjestelmään nähden.

Kahdentoista aurinkopaneelin järjestelmä maksoi kotitalousvähennyksen jälkeen hieman alle 6000 euroa. Järjestelmän kolminkertaistaminen ei kolminkertaista hintaa, vaan isomman järjestelmän hankintahinta on noin 14000 euroa ja kotitalousvähennyksen jälkeen maksettavaa jää noin 11500 euroa, eli saat kolme kertaa suuremman järjestelmän hieman alle tuplahinnalla. Osta kolme, maksa kaksi!

Näillä luvuilla saadaan tulokseksi, että investoimalla 36-paneelin aurinkosähköjärjestelmään, saadaan sijoitukselle 7,8% tuotto.

Isosta järjestelmästä saatava sijoitetun pääoman tuotto-% (ROI) on siis 15% parempi, kuin pienessä järjestelmässä! Tämä siitäkin huolimatta, että tuotannosta joudutaan myymään 40% valtakunnan verkkoon! 

Lisäksi on hyvä muistaa, että aurinkosähköjärjestelmän pitoaika on vuosikymmeniä ja maailma tulee tänä aikana muuttumaan hurjasti. Todennäköisesti liikenne sähköistyy ja lämmitysjärjestelmät muuttuvat öljystä tehokkaisiin lämpöpumppuihin, jotka nekin käyttävät sähköä. Kymmenen vuoden kuluttua tilanne voi olla se,  että käytätkin itse kaiken isomman järjestelmän tuottaman sähkön. Mikäli sähkön kokonaishinta on jatkanut nousuaan, on vuosittainen tuotto noussut todennäköisesti yli 10% - ja se on loistava tuotto järjestelmästä, jossa ei ole liikkuvia osia, jolla on pitkä takuuaika ja jonka tuotanto perustuu auringonpaisteeseen.

Maailmalla on kokemuksia tukimuodoista, joissa (kesällä) tuotettu ylimääräinen sähkö laitetaan ”pankkiin” ja kulutetaan myöhemmin (talvella). Mikäli tämänkaltainen tukimuoto tulisi myös Suomeen, se tekisi mitoittamisesta hyvin helppoa; 15000kWh vuodessa kuluttavaan kotiin kannattaisi asentaa voimala, joka tuottaa vuodessa tuon 15000kWh. Tämä tarkoittaa noin seitsemääkymmentä aurinkopaneelia. Tosin, tässä tapauksessa järjestelmäkoot kasvaisivat moninkertaisiksi nykyisiin verrattuna, jolloin myös investoinnit olisivat isompia. Nostaisiko suurempi hankintahinta ihmisten kiinnostusta sijoittaa aurinkosähköön, vaikka kannattavuus olisi parempi? 


Sähkökuorman ohjaus

Aurinkopaneelijärjestelmän kokoa miettiessä on siis olennaisen tärkeää miettiä sitä, kuinka ison osan aurinkopaneeleiden tuotannosta saat itse käytettyä. Puhekielessä tätä kutsutaan omakäyttöosuudeksi, jota pystytään kasvattamaan ohjaamalla sähkökuormaa sille ajankohdalle, jolloin aurinko paistaa. Omakäyttöosuudella on suora vaikutus järjestelmän taloudelliseen kannattavuuteen, joten asiaa kannattaa hieman selvittää ja tehdä mahdollisia toimenpiteitä.

Tässä artikkelissa ei paneuduta sähkökuorman ohjaamiseen sen syvällisemmin, mutta luodaan pikainen vilkaisu siihen, mitä yksinkertaisia keinoja aurinkopaneeleiden omistajalla on omakäyttöosuutensa nostamiseksi.

Aurinkopaneelien omistajat puhuvat usein siitä, kuinka sähkön kulutustottumukset ovat muuttuneet aurinkopaneeleiden myötä. Pyykit ja astiat pestään hankinnan jälkeen päivällä, eli ”aurinkopesulla”, eikä koneita enää käynnistetä nukkumaanmenon yhteydessä kuten yösähkön aikakaudella. Tämä on helpoin ja melko huomaamattomasti tapahtuva sähkökuorman ohjaus.

Omien kulutustottumuksien lisäksi sähkökuormia voidaan ohjata sähkötöitä tekemällä. Veden lämmittäminen on normaalin kotitalouden suurin yksittäinen sähkön kuluttaja ja tähän vaikuttamalla aurinkopaneeleiden taloudellinen kannattavuus nousee selvästi. Lämminvesivaraajan toimintaa saadaan ohjattua helpoiten perinteisellä kellokytkimellä. Siinä missä vuosikymmenet sitten lämminvesivaraajia ohjattiin käyttämään yösähköä, kannattaa aurinkopaneelitaloudessa ajastaa veden lämmitys vuorokauden aurinkoiselle ajankohdalle.

Lämminvesivaraajan lisäksi myös öljy-, pelletti-, hake- tai puulämmitys voidaan muuttaa sähkövastuksilla toimivaksi ja vastusten käyttöaikaa pystytään ohjaamaan erilaisilla menetelmillä. Muuttamalla puukattilan sähkölämmitteiseksi, on puun polttamisesta mahdollista pitää puoli vuotta taukoa aurinkopaneeleiden hoitaessa sähköä vastuksille. Sähkövastuksien toimintaa ohjattaessa voidaan vastuksen tehoa (3kW, 6kW, 9kW…) käyttää aurinkosähkövoimalan mitoituksen perusteena.

Markkinoilla on lukuisia älyjärjestelmiä, esimerkiksi Lappeenrannassa kehitetty GEF Vision, joilla sähkökuormia pystytään ohjaamaan erittäin älykkäästi. GEF Visionin kaltainen kehittynyt järjestelmä huomioi aurinkopaneeleiden tuotannon lisäksi säätilan ennustukset, pörssisähkön hintavaihtelut, sekä siitä löytyy valmius tulevaisuuden kysyntäjoustomarkkinoille. Näin sähkölaitteiden käyttö saadaan automaattisesti ohjattua siihen aikaan vuorokaudesta, kun sähkö on kaikkein edullisinta.

Yksi suosittu tapa arvioida omakäyttöastetta on erilaisien tietokoneohjelmien käyttö, jossa aurinkopaneeleiden tuottoennustetta verrataan esimerkiksi aiemman vuoden tuntikohtaisiin kulutustietoihin. Yrityskohteissa tämä on loistava tapa vertailla eri kokoisien voimaloiden kannattavuuksia, mutta pientalokohteissa simuloinnilla on enemmän sekoittava, kuin selvittävä vaikutus. Edellisen vuoden tuntisarjat ovat hieman kuin peruutuspeiliin tuijottamista; sieltä selviää miten sähköä on kulutettu aiempina vuosina, mutta tulevaisuutta sieltä ei näe. Aurinkopaneeleiden hankinnan myötä kulutustottumuksesi todennäköisesi muuttuvat ja mikäli asennuksen yhteydessä on tarkoitus tehdä sähkökuorman ohjauksia, menettää aiempien vuosien historiadata merkityksensä.

Yhteenveto

Yhteenvetona voidaan sanoa, että yhtä oikeaa tapaa aurinkovoimalan mitoittamiseksi ei ole, mutta hyviä lähestymistapoja on useita. Yllä olevat laskelmat on tehty oletuksella, että kyseessä on 15000kWh vuodessa kuluttava sähkölämmitteinen omakotitalo. Mikäli kyseessä olisi ollut saman verran kuluttava talo, jossa lämmitys hoidetaan maalämmöllä tai öljyllä, olisi lämmitysmuoto pitänyt huomioida mitoituslaskentaa tehtäessä.

Lisäksi mitoituksessa tulee ottaa huomioon yksi erittäin määräävä seikka. Nimittäin käytössä oleva pinta-ala. Katolle ei mahdu määräänsä enempää aurinkopaneeleita ja mahdollisien varjojen vuoksi parastakaan lapetta ei välttämättä voi asentaa ”täyteen”. Pinta-ala on se lopullinen muuttuja, joka viimeistään määrittää ne rajat, joiden sisällä mitoitusta on tehtävä. 

Eri vaihtoehtojen selvittämisessä ja kannattavuuslaskelmien tekemisessä kannattaa kääntyä asiantuntijan puoleen ja selvittää minkälaista filosofiaa hän noudattaa mitoituksissa.

Teksti: Ville Tiainen, Toimitusjohtaja, Suomen Aurinkotekniikka Oy


Luitko jo nämä?