ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Aurinkolampöä sähkölämmittäjille

•
•
Markku Tahkokorpi
Markku Tahkokorpi

Esityksseni aurinkolämmöstä sähkölämmityspäivillä marraskuussa 2012.

1 of 26
Download to read offline
Aurinkolämpö sähkölämpötalon lisälämmönlähteenä Sähkölämpöpäivät 2012 26.11.2012 Markku Tahkokorpi Aurinkoteknillinen yhdistys ry 1
Esityksen rakenne ● 1. Yleistä aurinkotekniikasta ● 2. Aurinkolämpö ● Hyödyntämistavat ● Keräinteknologiat ● 3. Tulevaisuuden näkymiä ● 4. Linkkejä 2
Esityksen rakenne ● 1. Yleistä aurinkotekniikasta ● 2. Aurinkolämpö ● Hyödyntämistavat ● Keräinteknologiat ● 3. Tulevaisuuden näkymiä ● 4. Linkkejä 3
1. Yleistä aurinkoenergiasta 4
Yleistä aurinkotekniikasta ● Auringon säteilymäärä maapallolle ~ 10 000 X ihmiskunnan energiakulutus ● Aurinkovakio 1367 W/m2 ● Käytännössä ehtymätön ● Käyttökustannus lähellä nollaa ● Saatavuus vaihtelee vuosi- ja vuorokausitasolla 5
Auringon säteily Suomessa ● Kokonaissäteilyn määrä Etelä-Suomessa noin 1000 kWh/(m2 a) optimiasennossa olevaa kiinteää keräinneliömetriä kohti ● Suomessa säteilystä merkittävä osa on epäsuoraa ● Keskittävien järjestelmien hyöty jää pieneksi ● Keräinten suuntaus ja kallistuskulma tärkeä tuoton ajallisen jakauman kannalta 6
Auringon säteily Suomessa 7
2. Aurinkolämpö 8
öԳäٲᲹ sähkölämmitetyissä tiloissa ● Passiivinen aurinkolämpö ● Lämpimän käyttöveden tuottaminen ● Lämmitys vesikiertoisissa järjestelmissä ● Ilmalämmitys kylmissä tiloissa 9
Aurinkolämpöjärjestelmät ● Nestekiertoiset järjestelmät – Termosifoni – Suljettu järjestelmä ● Suomessa lähes pelkästään näitä ● Ilmankiertoon perustuvat – Hybridikeräimet (Ilma + sähkö) – Aurinkoseinä 10
Termosifoni 11
Suljettu järjestelmä 12
Nestekeräintyypeistä ● Lasitettu tasokeräin – Yleisin tyyppi Euroopassa ● Tyhjöputkikeräin – Kiinan (ja maailman) yleisin keräintyyppi ● Lasittamattomat keräimet – Käytetään pääasiassa USA:ssä uima-altaiden lämmitykseen sekä sekä maalämpöpumppujen yhteydessä ● Lisäksi aurinkolämpöä voidaan kerätä rakenteista kuten julkisivuista tai parkkipaikoista 13
Tasokeräimen rakenne 14
Tasokeräimen lämmöntuotto Tasokeräimen vuosituotto Helsingissä [kWh/m2 a] ● Tyypillisen 900 tasokeräimen 800 tuotto 700 600 Helsingissä kWh/m2 a 500 lämpötilaeron 400 funktiona 300 200 [kWh/ m2a] 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140 dT K 15
ղǰääٱä hyötysuhdepohdintaa ● Aurinkolämpöjärjestelmän tuotto on sitä parempi mitä lähempänä keräimen lämpötila voidaan pitää ympäristön lämpötilaa ● Tämä toteutuu hyvin esilämmitettäessä pienitehoisella aurinkolämpöjärjestelmällä kylmää käyttövettä ● Myös lämmitettäessä varaajaa matalalämpöisessä kiertovesijärjestelmässä, esimerkiksi lattialämmityksessä ● Periaatteessa aurinkokeräimellä voitaisiin erittäin tehokkaasti lämmittää maaperää maalämpöä varten 16
Tyhjöputkikeräimiä katolla 17
Tyhjöputkikeräimen rakenne 18
Tyhjöputki- vs. tasokeräin ● Tyhjöputkikeräimen hyötysuhde on parempi kuin tasokeräimen suurilla lämpötilaeroilla => Soveltuu korkealämpöisiin sovelluksiin paremmin ● Sopivassa asennossa kerää tehokkaasti hajavaloa, mahdollisesti myös ”takapuolelta” ● Mekaaninen kestävyys historiallisesti jonkin verran huonompi ● Hinta laskenut suurten valmistusmäärien ansiosta käytännössä samalle tasolle tasokeräinten kanssa pienissä järjestelmissä ● Tasokeräimistä on helpompi rakentaa suurkeräimiä, joilla saadaan yksikkökustannusta alas suurissa järjestelmissä 19
Järjestelmän ohjaus ● Aurinkolämpöjärjestelmissä on ohjain joka ohjaa keräinjärjestelmän pumppua keräimessä ja varaajassa olevien lämpötila-antureiden ohjaamana ● Ohjausparametreja on yleensä mahdollista muokata ● Pumppauksen käynnistys/pysäytysvaihe voi aiheuttaa merkittäviä häviöitä jos säteilytilanne muuttuu nopeasti 20
Lämpövaraajat ● ܰ԰DZäö käyttö edellyttää suhteellisen suuria varaajia vuo- rokausivaihtelun tasaamiseksi ja koska lämmön tuotto ei ole lyhyel- lä aikavälillä ennustettavaa ● Varaajien tulee olla hyvin kerrostavia jotta aurinkolämmönvaihdin saadaan mahdollisimman kylmäksi ● Tyypillinen koko esimerkiksi 4 henkisen perheen käyttövesivaraa- jaksi on 200-300 l ● Lämmityskäytössä puhutaan jo 1000 – 2000 l:n varaajista omakoti- talomittakaavassa ● Perinteisessä vesikiertoisessa puulämmityksessä on jo luonnois- taan suuret varaajat. Lisättäessä öljylämmitykseen aurinkolämpö, joudutaan usein lisäämään varaajakapasiteettia 21
Lämpökeräinten kustannuksista 22
ܰ԰DZäö kausivarastointi ● Suomen olosuhteissa erittäin suotavaa ● Toistaiseksi kannattavaa vain suuressa mittakaavassa (kaukolämpöjärjestelmissä) ● Uusia varastointitekniikoita kehitteillä (esimerkiksi termokemiallisia) omakotitalomittakaavaa varten ● Suomessa harkinnan arvoinen vaihtoehto on aurinkolämmön ja maalämmön yhdistelmänä 23
3. Tulevaisuudennäkymiä ● ܰ԰DZäö kustannus laskee jonkin verran ● Rakennusten energiamääräykset edellyttävät jatkossa paikallista uusiutuvaa energiaa ● Suomeenkin rakennetaan suuria aurinkolämpö- järjestelmiä ● Suomen olosuhteissa lämmön kausivarastointi vaatii uusia ratkaisuja 24
4. Linkkejä ● Aurinkoenergian tuottolaskin http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pve st.php ● Aurinkoteknillinen yhdistys ry http://www.aurinkoteknillinenyhdistys.fi/i ndex.php ● markku.tahkokorpi@sci.fi ● info@aurinkoteknillinenyhdistys.fi 25
Kiitos ! 26

More Related Content

Aurinkolampöä sähkölämmittäjille

  • 1. Aurinkolämpö sähkölämpötalon lisälämmönlähteenä Sähkölämpöpäivät 2012 26.11.2012 Markku Tahkokorpi Aurinkoteknillinen yhdistys ry 1
  • 2. Esityksen rakenne ● 1. Yleistä aurinkotekniikasta ● 2. Aurinkolämpö ● Hyödyntämistavat ● Keräinteknologiat ● 3. Tulevaisuuden näkymiä ● 4. Linkkejä 2
  • 3. Esityksen rakenne ● 1. Yleistä aurinkotekniikasta ● 2. Aurinkolämpö ● Hyödyntämistavat ● Keräinteknologiat ● 3. Tulevaisuuden näkymiä ● 4. Linkkejä 3
  • 5. Yleistä aurinkotekniikasta ● Auringon säteilymäärä maapallolle ~ 10 000 X ihmiskunnan energiakulutus ● Aurinkovakio 1367 W/m2 ● Käytännössä ehtymätön ● Käyttökustannus lähellä nollaa ● Saatavuus vaihtelee vuosi- ja vuorokausitasolla 5
  • 6. Auringon säteily Suomessa ● Kokonaissäteilyn määrä Etelä-Suomessa noin 1000 kWh/(m2 a) optimiasennossa olevaa kiinteää keräinneliömetriä kohti ● Suomessa säteilystä merkittävä osa on epäsuoraa ● Keskittävien järjestelmien hyöty jää pieneksi ● Keräinten suuntaus ja kallistuskulma tärkeä tuoton ajallisen jakauman kannalta 6
  • 9. öԳäٲᲹ sähkölämmitetyissä tiloissa ● Passiivinen aurinkolämpö ● Lämpimän käyttöveden tuottaminen ● Lämmitys vesikiertoisissa järjestelmissä ● Ilmalämmitys kylmissä tiloissa 9
  • 10. Aurinkolämpöjärjestelmät ● Nestekiertoiset järjestelmät – Termosifoni – Suljettu järjestelmä ● Suomessa lähes pelkästään näitä ● Ilmankiertoon perustuvat – Hybridikeräimet (Ilma + sähkö) – Aurinkoseinä 10
  • 13. Nestekeräintyypeistä ● Lasitettu tasokeräin – Yleisin tyyppi Euroopassa ● Tyhjöputkikeräin – Kiinan (ja maailman) yleisin keräintyyppi ● Lasittamattomat keräimet – Käytetään pääasiassa USA:ssä uima-altaiden lämmitykseen sekä sekä maalämpöpumppujen yhteydessä ● Lisäksi aurinkolämpöä voidaan kerätä rakenteista kuten julkisivuista tai parkkipaikoista 13
  • 15. Tasokeräimen lämmöntuotto Tasokeräimen vuosituotto Helsingissä [kWh/m2 a] ● Tyypillisen 900 tasokeräimen 800 tuotto 700 600 Helsingissä kWh/m2 a 500 lämpötilaeron 400 funktiona 300 200 [kWh/ m2a] 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140 dT K 15
  • 16. ղǰääٱä hyötysuhdepohdintaa ● Aurinkolämpöjärjestelmän tuotto on sitä parempi mitä lähempänä keräimen lämpötila voidaan pitää ympäristön lämpötilaa ● Tämä toteutuu hyvin esilämmitettäessä pienitehoisella aurinkolämpöjärjestelmällä kylmää käyttövettä ● Myös lämmitettäessä varaajaa matalalämpöisessä kiertovesijärjestelmässä, esimerkiksi lattialämmityksessä ● Periaatteessa aurinkokeräimellä voitaisiin erittäin tehokkaasti lämmittää maaperää maalämpöä varten 16
  • 19. Tyhjöputki- vs. tasokeräin ● Tyhjöputkikeräimen hyötysuhde on parempi kuin tasokeräimen suurilla lämpötilaeroilla => Soveltuu korkealämpöisiin sovelluksiin paremmin ● Sopivassa asennossa kerää tehokkaasti hajavaloa, mahdollisesti myös ”takapuolelta” ● Mekaaninen kestävyys historiallisesti jonkin verran huonompi ● Hinta laskenut suurten valmistusmäärien ansiosta käytännössä samalle tasolle tasokeräinten kanssa pienissä järjestelmissä ● Tasokeräimistä on helpompi rakentaa suurkeräimiä, joilla saadaan yksikkökustannusta alas suurissa järjestelmissä 19
  • 20. Järjestelmän ohjaus ● Aurinkolämpöjärjestelmissä on ohjain joka ohjaa keräinjärjestelmän pumppua keräimessä ja varaajassa olevien lämpötila-antureiden ohjaamana ● Ohjausparametreja on yleensä mahdollista muokata ● Pumppauksen käynnistys/pysäytysvaihe voi aiheuttaa merkittäviä häviöitä jos säteilytilanne muuttuu nopeasti 20
  • 21. Lämpövaraajat ● ܰ԰DZäö käyttö edellyttää suhteellisen suuria varaajia vuo- rokausivaihtelun tasaamiseksi ja koska lämmön tuotto ei ole lyhyel- lä aikavälillä ennustettavaa ● Varaajien tulee olla hyvin kerrostavia jotta aurinkolämmönvaihdin saadaan mahdollisimman kylmäksi ● Tyypillinen koko esimerkiksi 4 henkisen perheen käyttövesivaraa- jaksi on 200-300 l ● Lämmityskäytössä puhutaan jo 1000 – 2000 l:n varaajista omakoti- talomittakaavassa ● Perinteisessä vesikiertoisessa puulämmityksessä on jo luonnois- taan suuret varaajat. Lisättäessä öljylämmitykseen aurinkolämpö, joudutaan usein lisäämään varaajakapasiteettia 21
  • 23. ܰ԰DZäö kausivarastointi ● Suomen olosuhteissa erittäin suotavaa ● Toistaiseksi kannattavaa vain suuressa mittakaavassa (kaukolämpöjärjestelmissä) ● Uusia varastointitekniikoita kehitteillä (esimerkiksi termokemiallisia) omakotitalomittakaavaa varten ● Suomessa harkinnan arvoinen vaihtoehto on aurinkolämmön ja maalämmön yhdistelmänä 23
  • 24. 3. Tulevaisuudennäkymiä ● ܰ԰DZäö kustannus laskee jonkin verran ● Rakennusten energiamääräykset edellyttävät jatkossa paikallista uusiutuvaa energiaa ● Suomeenkin rakennetaan suuria aurinkolämpö- järjestelmiä ● Suomen olosuhteissa lämmön kausivarastointi vaatii uusia ratkaisuja 24
  • 25. 4. Linkkejä ● Aurinkoenergian tuottolaskin http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pve st.php ● Aurinkoteknillinen yhdistys ry http://www.aurinkoteknillinenyhdistys.fi/i ndex.php ● markku.tahkokorpi@sci.fi ● info@aurinkoteknillinenyhdistys.fi 25
  • 26. Kiitos ! 26