Aurinkolämmitys

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Aurinkoenergia
Photovoltaikanlage.jpg
Aurinkokennostoa
Fysikaalisia perusteita

Aurinko · Auringon säteily · Absorptio · Valosähköinen ilmiö

Aurinkolämmitys

Aurinkokeräin · Aurinkokeitin

Aurinkosähkö

Aurinkokenno · Aurinkolämpövoima · Ilmavirtavoimala

Aurinkolämmitys tai aurinkolämpö tarkoittaa auringon energian käyttöä lämmitykseen. Aurinkoenergiaa otetaan talteen aurinkokeräimellä, joka muuntaa auringon säteilyä teknisesti käyttökelpoiseksi lämmöksi. Aurinkolämpökeräimet vastaanottavat hajasäteilyä ja keräävät lämpöä myös pilvisellä säällä.

Aurinkolämmityksessä energia käytetään suoraan lämpönä muuttamatta sitä sähköksi. Aurinkolämpöjärjestelmällä voidaan lämmittää käyttövettä, teollisuuden prosessivettä sekä rakennuksia. Aurinkolämpöä käytetään esimerkiksi huoneistojen ilman sekä käyttöveden ja uima-altaiden lämmitykseen.

Uusiutuvan aurinkolämmön avulla voidaan korvata esimerkiksi öljyn, hiilen ja kaasun käyttöä lämmitysenergian tuotannossa.

Tekniikka[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkokeräimiä australialaisen pesulan katolla.
Pääartikkeli: Aurinkokeräin

Aurinkolämpö otetaan talteen aurinkokeräimellä, josta lämpö siirretään käyttökohteeseen välinesteellä tai -ilmalla. Aurinkokeräimistä suurin osa on levykeräimiä. Vakuumikerääjä on kalliimpi, mutta sillä päästään korkeampiin lämpötiloihin.

Aurinkolämpöjärjestelmä sisältää seuraavat osat ja komponentit:

  • Aurinkokeräimet
  • Katto- tai maakiinnikkeet
  • Jalat ja kiskot
  • Pumppu ja varolaitteet
  • Ohjausyksikkö
  • Paisunta-astia
  • Lämmönsiirtoputki
  • Putkiliittimet keräinten ja pumpun välillä
  • Lämmönsiirtoneste
  • Lämminvesivaraaja (mahdollisesti)

Lämminvesivaraajan sisältyminen järjestelmään vaihtelee asennuskohteista riippuen: monissa kohteissa vesivaraaja on valmiina, kun toisiin se pitää hankkia osana aurinkolämpöjärjestelmää. Olemassa olevaa varaajaa hyödynnettäessä pitää tapauskohtaisesti ratkaista lämmön siirtäminen aurinkolämpöpiiristä lämmitysverkkoon.

Aurinkolämpöön liittyy olennaisena osana myös lämmönvarastointi. Esimerkiksi omakotitaloissa aurinkolämpöä varastoidaan vesivaraajaan sekä suurissa kauko- tai aluelämpöverkkoon liitetyissä aurinkokeräinpuistoissa suurten uima-altaiden kokoisiin eristettyihin vesisäiliöihin tai kallioluoliin. [1]

Aurinkolämpöä voidaan varastoida varaajaan, rakenteisiin tai maaperään myöhempää käyttöä varten. Ilmakiertoisilla aurinkokeräimillä lämpöä tuodaan suoraan lämmitettävään tilaan tai lämpövarastoon. Ilmakiertoinen aurinkolämmitys toimii ilman patteriverkostoa tai erillistä aurinkovaraajaa.

Aurinkolämmityksen kombijärjestelmä mahdollistaa samanaikaisesti lämpimän veden ja tilan lämmityksen. Rakennusten lämmittämisessä paras hyötysuhde saavutetaan yhdistämällä aurinkokeräin ja varaaja vesikiertoiseen lattialämmitykseenlähde?, joka ei vaadi yhtä korkeaa lämpötilaa kuin patterilämmitys.

Aurinkolämmön hyödyntäminen Suomessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suomessa on otolliset olosuhteet aurinkolämmön hyödyntämiseksi, koska lämmintä vettä tarvitaan ympäri vuoden. Käyttöveden lämmitys tai esilämmitys on hyvä tapa hyödyntää aurinkolämpöä. Tilojen lämmitykseen aurinkolämpöä voi hyödyntää keväästä syksyyn, lisäksi kosteissa pesu- ja kellaritiloissa pidetään lämmitystä päällä yleensä myös kesäisin. Suomen olosuhteisiin sopii erinomaisesti hybridienergiajärjestelmät, joissa tarvittava lämpö tuotetaan usealla toisiaan tukevalla energialähteellä. Hybridienergiajärjestelmässä aurinkolämmön rinnalla voi olla kohteesta riippuen mm. lämpöpumppu, vesitakka tai -kiuas, bioenergiaa, öljyä ja/tai kaukolämpöä. Aurinkolämmön yhdistäminen maalämpöön parantaa lämpöpumpun hyötysuhdetta ja pidentää järjestelmien käyttöikää. Aurinkolämpö voi kaksinkertaistaa lämpöpumpun hyötysuhdetta kuvaavan COP (Coefficient Of Performance) - luvun, joka kertoo kuinka tehokkaasti kulutettu sähköenergia saadaan muutettua lämpöenergiaksi. Aurinkolämmön myötä maa- sekä ilma-vesi-lämpöpumpun käynnissäoloaika sekä käynnistysmäärät vähenevät. Esimerkiksi maalämpöjärjestelmän kompressorin käyttöikä pitenee, kun se yleensä pitää vaihtaa noin 10–15 vuoden välein. Aurinkolämmön avulla voidaan vähentää myös bio- ja öljykattiloiden huollon tarvetta. Keväällä, kesällä ja syksyllä lämmöntarpeen ollessa vähäisempi kattiloiden polttimet voivat aiheuttaa nokeentumista pienellä liekillä ja huonommalla hyötysuhteella käydessään, jolloin huollon tarve on entistä suurempi. Aurinkolämmön avulla polttokattiloita ei tarvitse pitää käynnissä eikä huoltaa parhaimmillaan puoleen vuoteen.[1]

ESTIFin mukaan Suomessa tyypillinen omakotitalon aurinkokerääjä on 5–8 m² ja lämminvesivaraaja 300–400 litraa. Vuonna 2007 Suomessa oli asukasta kohti aurinkolämmitystä 4 % ja Tanskassa 63 % Saksaan verrattuna. Suomen markkinat kasvoivat 2005/2006 43 %.[2]

Aurinkolämmön hyödyntäminen maailmalla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkolämmitys lämmittää jo 10 miljoonaa eurooppalaista kotia. Silti monet EU-maat ovat vielä lähtöruudussa. ESTIF:in mielestä se on este tekniikan taloudelliselle kilpailukyvylle, koska se jarruttaa massatuotannon etujen saavuttamista. Valtioiden tulisi asettaa kansalliset tavoitteet ja toimintasuunnitelmat uusiutuvien energiamuotojen käytöstä lämmitykseen ja jäähdytykseen.[3]

Itävallassa 15 %:ssa omakotitaloista on aurinkolämmitys.lähde? Kasvupotentiaali on valtava mukaan lukien toimistorakennukset ja teollisuusrakennukset. ESTIF ehdottaa uusiin taloihin ja korjausrakentamiseen aurinkolämmitystä pakolliseksi. Barcelonassa siitä on hyviä kokemuksia vuodesta 1999. Israelissa se on ollut pakollista vuodesta 1980.[4] Israel oli ensimmäinen ja Espanja toinen maa, joissa kansallisena politiikkana aurinkolämmön käyttö on velvoittavaa uusissa rakennuksissa.[5]

Aurinkolämmityskapasiteetti 2005-2008 (MW)[6]
# Maa 2005 2006 2007 2008
1 Kiina 55,5 67,9 84,0
2 Euroopan unionin lippu EU 11,2 13,5 15,5
3 Turkin lippu Turkki 5,7 6,6 7,1
4 Japani 5,0 4,7 4,9
5 Israelin lippu Israel 3,3 3,8 3,5
6 Brasilian lippu Brasilia 1,6 2,2 2,5
7 Yhdysvaltain lippu Yhdysvallat 1,6 1,8 1,7
8 Australian lippu Australia 1,2 1,3 1,2
9 Intia 1,1 1,2 1,5
Yhteensä (MW) 88 105 126 145

Aurinkolämmön kapasiteetti käyttöveden ja rakennusten lämmittämiseen maailmassa: 128 GWth (2007) ja 103 GWth (2006). Lisäys 2006 (2005): Kiina 12,4 GWth (10 GWth) ja EU 2,3 GWth (1,3 GWth). Kapasiteetti alueittain (2006): Kiina 64 %, EU-maat 13 %, Turkki 6 %, Japani 4,5 % ja Israel 3,6 %. Aurinkolämmityksen määrä kasvoi 22 % 2006-7. Kiinan aurinkolämmityksestä 95 % tuottaa vain lämmintä vettä. Itävallassa, Saksassa ja Ruotsissa yli 50 % järjestelmistä lämmittävät myös huonetilaa. Kiinan aurinkokeräinten hinta-arvio on 210 $/m2 ja Euroopan 800 $/m2.[7] Saksassa aurinkolämpö työllistää 12 500 ihmistä (2005).

EU-markkinat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkolämmitys* (MW lämpöä)[8][9]
# Maa Lisäys
2008
Lisäys
2009
Yhteensä
2008
Yhteensä
2009
1 Saksan lippu Saksa 1 470 1 130 7 766 8 896
2 Kreikka 209 144 2 708 2 852
3 Itävalta 243 250 2 268 2 518
4 Italia 295 280 1 124 1 404
5 Ranskan lippu Ranska 272 234 1 137 1 371
6 Espanjan lippu Espanja 304 274 988 1 262
7 Sveitsin lippu Sveitsi 60 122 416 538
8 Kypros 8 30 485 515
9 Puolan lippu Puola 91 101 256 357
10 Portugalin lippu Portugali 60 122 223 345
11 Yhdistyneen kuningaskunnan lippu Britannia 57 63 270 333
12 Tanskan lippu Tanska 23 38 293 331
13 Alankomaiden lippu Alankomaat 18 31 254 285
14 Ruotsin lippu Ruotsi 19 15 202 217
15 Belgian lippu Belgia 64 16 188 204
16 Tšekin lippu Tšekki 25 32 116 148
17 Slovenian lippu Slovenia 11 6 96 112
18 Bulgarian lippu Bulgaria 3 68 22 90
19 Romanian lippu Romania 6 14 66 80
20 Slovakian lippu Slovakia 9 9 67 76
21 Irlanti 31 23 52 75
22 Unkarin lippu Unkari 8 40 18 58
23 Maltan lippu Malta 4 4 25 29
24 Luxemburg 3 3 16 19
25 Suomen lippu Suomi 3 1 18 19
26 Viron lippu Viro 2
27 Liettua 2
28 Latvia 1
Yht. Euroopan unionin lippu EU 3 350 3000 19 100 22 100
* 1 000 m2 pinta-ala vastaa 0,7 MW lämpöä

EU:n aurinkolämmityksen markkinat kaksinkertaistuivat kolmessa vuodessa. Vuonna 2006 kasvu oli 47 %. Euroopan talojen aurinkolämmitys korvaa vuosittain 820 000 tonnia lämmitysöljyä (2006). Merkittävimmät syyt kasvuun ovat öljyn hinnan nousu, ilmastonmuutos ja yleinen kannatus.

Saksassa on määrällisesti eniten aurinkolämmitystä: 5,6 GWth ja lisäys (2006) 1,05 GWth. Henkeä kohti Saksan asennusmäärä on kuitenkin vain puolet Itävallasta: 12,7 vs. 25,2 kWth per 1 000 asukasta. Siten Saksalta odotetaan paljon enemmän tulevaisuudessa. Itävalta on Manner-Euroopan johtaja asukasta kohti asennetussa aurinkolämmössä. Ranskassa aurinkolämpö kaksinkertaistui 2004-2005 ja kasvu oli 81 % vuonna 2006. Kasvu perustui yksinkertaiseen ja epäbyrokraattiseen tukijärjestelmään. Vuonna 2006 kokonaislisäys jakautui maittain: Saksa 50 %, Itävalta 10 %, Kreikka 8 %, Ranska 7 %, Italia 6 % ja Espanja 6 %. Ruotsiin on asennettu noin kymmenen kertaa enemmän aurinkolämpöä kuin Suomeen, ja pieneen Tanskaan asennetaan enemmän kuin koko Ruotsiin. Suomen ja Tanskan väkiluku on miltei sama, joten luvut ovat vertailukelpoisia. EU:n keskiarvo on 27 kWth/1 000 asukasta. Kypros on siinä johtava: 530 kWth/1000 as, Itävalta 225 ja Kreikka 208. Seuraavat ovat Saksa, Tanska ja Sveitsi.[10]

Lait[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Seuraavat maat ovat asettaneet uusille rakennuksille velvoitteen lämmittää tietyn määrän vedestä aurinkolämmityksellä[7]:

Vuonna 2007:

  • Intia 20%
  • Korea 5 % investoinneista
  • Kiina (suunnitelma)
  • Saksa 14 % uudisrakennus, 10 % muut (alkaen 2009)

Espanja päätti maaliskuussa 2006, että uusissa ja korjattavissa rakennuksissa 30-70 % lämpimästä kotitalousvedestä on lämmitettävä aurinkolämmityksellä tai jollakin muulla uusiutuvalla energialla. Portugali suunnitteli samankaltaisia tavoitteita.[11] Portugalissa aurinkolämmitysvaatimus on ehdollinen rakennuksen sijaintipaikan perusteella (1 neliö/asukas). Italiassa on valmisteilla uusille ja korjattaville omakoti- ja toimistotaloille vaatimus lämmittää 50 % lämpimästä vedestä aurinkolämmityksellä.[12]

Markkinoiden kasvu laskisi menetelmän kustannuksia.[13][14] Muiden maiden kokemusten mukaan asentajat harvoin oma-aloitteisesti hankkivat lisäkoulutusta, jos markkinat eivät sitä vaadi.[10]

Eurooppalaisia yrityksiä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkolämpöä asukasta kohti 2008[15]
# Maa m2/1 000 as. W/as.
1 Kypros 843 590
2 Itävalta 475 333
3 Kreikka 345 241
4 Saksan lippu Saksa 137 96
5 Maltan lippu Malta 89 62
6 Tanskan lippu Tanska 79 55
7 Slovenian lippu Slovenia 67 47
8 Alankomaiden lippu Alankomaat 43 30
9 Ruotsin lippu Ruotsi 42 30
10 Tšekin lippu Tšekki 40 28
11 Portugalin lippu Portugali 37 26
12 Espanjan lippu Espanja 32 23
13 Italia 27 19
14 Ranskan lippu Ranska 27 19
15 Belgian lippu Belgia 26 18
16 Luxemburg 23 16
17 Irlanti 18 13
18 Slovenian lippu Slovenia 17 12
19 Puolan lippu Puola 10 7
20 Bulgarian lippu Bulgaria 8 6
21 Yhdistyneen kuningaskunnan lippu Britannia 6 4
22 Unkarin lippu Unkari 6 4
23 Suomen lippu Suomi 5 3
24 Romanian lippu Romania 4 3
25 Latvia 3 2
26 Viron lippu Viro 1 1
27 Liettua 1 1
EU27 (MW) 57 40
Laskettu kertoimella 1 m2 = 0,7 kW lämpöä

Suluissa pinta-ala m2 2006[12]

  • Green One Tec, Itävalta, 800 000
  • KBB Kollektorbau, Saksa, 400 000
  • Viessmann, Saksa, 250 000
  • BBT Thermotechnik, Saksa, 200 000
  • Ritter Solar, Saksa, 102 000
  • Thermomax, Pohjois-Irlanti, 80 000
  • Clipsol, Ranska, 30 000
  • Isofotón, Espanja, 29 000

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Auvinen, Karoliina ; Lovio, Raimo ; Jalas, Mikko ; Juntunen, Jouni ; Liuksiala, Lotta ; Nissilä, Heli ; Müller, Julia: FinSolar-raportti FinSolar: Aurinkoenergian markkinat kasvuun Suomessa - Liiketoimintaympäristö | Investointien kannattavuus | Rahoitus- ja hankintamallit | Politiikkasuositukset. 1/2016. Aalto University. Viitattu 3.7.2016.
  2. Wind energy barometer 2008 EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 189, 4/2009, s.54, 72
  3. Solar thermal will make a substantial contribution to EU renewables targets ESTIF 19.6.2007
  4. Heating & Cooling from the Sun (PDF) Solar Thermal Action Plan for Europe. European Solar Thermal Industry Federation. Viitattu 5.10.2011. (englanniksi)
  5. 2005: Record year for investments in renewable energy REN21“Renewables Global Status Report 2006 Update”, REN21 sihteeristö (Pariisi) ja Worldwatch-instituutti (Washington, DC), 18.7.2006
  6. Renewables Global Status Report: Energy Transformation Continues Despite Economic Slowdown REN 21 Pariisi 13.5.2009
  7. a b Renewables 2007 Global Status Report, REN21 sihteeristö (Pariisi) ja Worldwatch instituutti (Washington, DC), 2008. s.13, 26-27, 39, 48.
  8. Solar Thermal Markets in Europe 2008, ESTIF May 2009: 2008 tilasto
  9. Solar Thermal Markets in Europe – Trends and Market Statistics 2009 ESTIF June 2010: 2009 tilasto s. 13
  10. a b Solar Thermal Markets in Europe, Trends and market statistics 2006 European Solar Thermal Industry Federation ESTIF kesäkuu 2007
  11. Solar Thermal Markets in Europe 2005 ESTIF
  12. a b Solar thermal barometer Le Journal des Énergies Renouvelables 63-82, no180, 7/2007
  13. Yksityiskohtainen 21 maan markkinakuvaus, ESTIF Sun in Action II – A Solar Thermal Strategy for Europe, vol. 2, The Solar Thermal Sector Country by Country, 21 National Reports, 348 s., 4/2003
  14. Market Overview, Perspectives and Strategy for Growth (pdf) (Yleiskatsaus Euroopan markkinoihin, ESTIF) Sun in Action II – A Solar Thermal Strategy for Europe, vol. 1. 4/2003. European Solar Thermal Industry Federation. Viitattu 5.10.2011. (englanniksi)
  15. Solar thermal energy barometer 2009 EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 191, 4/2009

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]