Antti Pilvilampi
Ville Peltola
Valtteri Saviluoto
Viime vuosien epävarmuus energiamarkkinoilla on voinut herättää monia miettimään omavaraisuuden tarkistamista. Liikennesektorin siirtyessä sähköisiin menopeleihin voi mietityttää kyydistä jääminen. Oletko itse pohtinut puhdasta energiasiirtymää elinolojemme turvaamiseksi tai ajatellut vihreää siirtymää maapallon pelastamiseksi? Tai ratkaiseeko järjestelmäinvestoinnilla ansaittu säästö?
Hybridijärjestelmät lämmitykseen ja sähköntuotantoon
Hybridilämmitysjärjestelmä on kannattava paitsi muokattavuudeltaan, mutta myös koska hankkija varmistaa lämmitystuotannon kestävyyden. Tilanteessa, jossa yksi osapuoli ei pysty tuottamaan lämpöä, voi varalla oleva täyttää lämmön tarpeen puutteen aikana. Lisäksi oma verkkosähkön kulutus kevenee ja hiilidioksidipäästöt vähenevät, kun liitetään uusiutuva energianlähde osaksi järjestelmää. Hybridiratkaisuissa pyritään lämmitysenergiantarpeesta kattamaan suurin osa omavaraisesti. (Balk.)
Suomessa kaukolämmön ja sähkölämmityksen jälkeen suosituimpia ovat olleet puun- ja öljynpoltto, kun taas maalämmön suosio asumislämmityksessä on melkein kolminkertaistunut 2012–2022 (Tilastokeskus). Aurinkoenergian käyttö on viime aikoina kaksinkertaistunut vuosittain (Suomen ympäristökeskus 2021), mutta sen osuus koko sähköntuotannosta on Helenin (2023) mukaan silti alle yhden prosentin.
Aurinkoenergian hyödyntäminen on Suomessa kannattavaa erityisesti kesäisin säteilyn määrän ollessa suurimmillaan. Talvella taas voi auttaa asennuskulmien salliessa lumesta heijastunut säteily, tosin vain hetkellisesti (Motiva 2024). Järjestelmään tulee harkita akun lisäystä, jotta energia voidaan kerätä talteen kattamaan vähätuottoisen ajan tarpeet (Suodenjoki 2025).
Aurinkovoimalan suunnittelu
Harkittaessa paneelijärjestelmää kannattaa perehtyä asiaan hakukoneella. Verkosta löytyy paljon tietoa muiden kokemuksista, sekä arvioita koko järjestelmän hinnasta. Jos nämä eivät riitä hillitsemään tiedonnälkää ja haaveilua, kannattaa kokeilla järjestelmän suunnittelua verkkosovelluksilla.
Geoenergialoikka-hankkeessa toteutettiin kokeilu aurinkoenergian järjestelmien suunnittelusovelluksista, jotka auttavat kiinnostuneita käyttäjiä arvioimaan kannattavuutta omalla katolla tai tontilla. Kokeilussa käytettiin maksuttomia sovelluksia. Saatavilla on myös maksullisia, enemmän ominaisuuksia tarjoavia sovelluksia.
Suunnitteluohjelmat ovat yksinkertaisimmillaan simulointityökaluja, joilla voidaan tutkia järjestelmän tehokkuutta vaadituilla syöttöarvoilla koordinaattien lähialueella, tuloksena siis ns. pistearviot. Monissa näistä sovelluksista on myös mahdollista laskea kannattavuus ja takaisinmaksuaika, jos tutkija on tehnyt arvion järjestelmän kokonaishinnasta sekä rahoituksen koosta. Sovelluksilla on hyvä arvioida järjestelmän kannattavuutta ennen suurempaa suunnittelua tai investointeja.
Sovellukset voidaan jakaa pääasiassa kahteen eri kategoriaan, pistepohjaiseen ja komponenttipohjaiseen. Sovelluksella suunniteltu ja toteutettu aurinkoenergiajärjestelmä voidaan yhdistää kiinteistön lämmitykseen hybridilämmitysjärjestelmän luomiseksi.
Pistepohjainen suunnittelusovellus
Pistepohjainen sovellus ennustaa tietyntehoisen järjestelmän tuotantoa annetuilla koordinaateilla, tarkkuusasteen ollessa neliökilometrin kokoinen. Kaikkien järjestelmän komponenttien ominaisuuksien oletetaan olevan samat. Pistepohjaisia suunnittelusovelluksia ovat esimerkiksi PVGIS ja PV*SOL.
Photovoltaic Global Information System (PVGIS)
PVGIS-sovellus tai PVGIS-työkalu on Euroopan komission yhteisen tutkimuskeskuksen (JRC) kehittämä ja ylläpitämä verkkosovellus, jolla voidaan simuloida järjestelmän toimintaa napoja lukuun ottamatta missä tahansa pisteessä maapalloa. Sovellus laskee käyttäen eri tietokantoja aurinkosäteilyn peitosta. Alueista on apua antava kartta ohjeissa.
Simulaatiota voidaan tarkentaa lisäarvoilla. Järjestelmän kokoa säädetään sen huipputeholla (kWp), joka tarkoittaa, kuinka paljon se voi tuottaa maksimissaan parhaimmissa olosuhteissa. Järjestelmän häviö on prosenttiarvio tehosta, joka menetetään. Sovelluksen voi antaa laskea optimaaliset kulmat säteilyn nappaamiseen, tai ne voi määritellä itse. Sovellus määrittelee varjostukseen horisontin omilla arvoillaan, mutta on mahdollista antaa omaa kulmatietoa tiedostomuodossa.
Perusasetuksilla haetaan verkkoon kytketyn järjestelmän tuotantoa. Tässä tilassa sovellus olettaa, että järjestelmään ei liitetä akkuja ja että paneelien asennuskulmat ovat staattisia. Vasemman puolen valikosta voi vaihtaa aurinkoa seuraavaan tai verkosta irtonaiseen järjestelmän simulointiin, mutta näillä vaihtoehdoilla ei voi laskea kustannuskatetta.
Komponenttipohjainen suunnittelusovellus
Komponenttipohjainen sovellus soveltuu käyttäjille, jotka haluavat itse tarkemmin suunnitella jokaisen paneeliryhmän omat ulottuvuudet ja paikat, tai asentaa vaikkapa ryhmiä, joissa on eri mallisia tai tehoisia paneeleita. Alueen mallinnuksen tarkkuus vaihtelee, mutta useassa sovelluksessa voi asettaa paneelien lisäksi talon mitat sekä lisätä ympäröivää mahdollista varjostavaa kohdetta. Komponenttipohjaisia suunnittelusovelluksia ovat esimerkiksi Open Solar, Sunny Design ja Fronius Solar.creator.
Open Solar
Kattavampaa järjestelmänsuunnittelua voi toteuttaa Open Solar -ohjelmistolla. Ohjelmisto on samannimisen yrityksen tuotos. Ominaisuuksiensa perusteella se on tarkoitettu alan ammattilaisille, kuten järjestelmien myyjien käytettäväksi. Tarjolla on tarjousten luomista ja muuta kirjanpitoa. Käyttäjä voi kasvattaa tuotevalikoimaa lisäämällä komponentteja tietokantaan, asettaa toisia käyttäjiä osaksi yritystä sekä hallita asiakkaitten tietoja ja projektien tilaa.
Sijainnin valinta aloitetaan osoitteen syötöllä ja aluetta rajataan tarkennusasteen avulla. Tämä on luultavasti kolmiulotteista mallinnusta varten ja sillä pitäisi olla mahdollista muodostaa mallinnus joko karttadatan perusteella tai oman mallin luomisella. Ominaisuudet eivät toimineet kohteissamme kertaakaan, joten keskityimme kaksiulotteiseen näkymään. Suunnittelussa on mahdollista sijoittaa esteitä ja katto, ja määritellä niiden mitat. Näiden ominaisuudet eivät kuitenkaan vaikuttaneet tuloksiin kokeiluissa.
Paneelien asettelussa luodaan ensin uusi ryhmä, valitaan ryhmälle paneeli ja valitaan kartalta paikka ensimmäiselle paneelille. Tämän jälkeen voi paneelin ympärillä olevia neliöitä klikkaamalla lisätä kopioita. Ryhmän paneelien tulee olla samat, samoin niiden kulmat ja välit. On mahdollista asetella jokainen paneeli yksitellen tekemällä yhden paneelin ‘ryhmiä’.
Hybridilämmityksellä vihreään alkuun
Hybridilämmitysjärjestelmän toteutus on hyvä tapa aloittaa siirtymä esimerkiksi öljystä tai toisesta uusiutumattomasta energianlähteestä uusiutuvaan energianlähteeseen. Siirtymä voidaan aloittaa tasaisesti korvaamaan uusiutumatonta uusiutuvalla. Näin koko lämmitysjärjestelmää ei tarvitse uusia yhdellä kerralla, mikä kohottaisi siirtymän kustannuksia. Lisänä omavaraisuus kasvaa, jolloin esimerkiksi sähkön tai lämmönsiirron katkokset ja hinnan vaihtelupiikit voidaan välttää.
Kokeilluilla aurinkoenergian suunnittelusovelluksilla saadaan hyvä kuva siitä, miten paljon aurinkoenergiaa voisi käyttää kiinteistöllä ja kuinka paljon sillä voisi korvata olemassa olevaa lämmitysjärjestelmää ja miksei myös sähkön kulutusta.
Geoenergialoikka-hankkeessa pyritään edistämään maakuntien kykyä saavuttaa kansainvälisesti esitettyjä ilmastotavoitteita hiilivapaasta energiantuotannosta, erityisesti geotermisen energian avulla. Tavoitteena on muodostaa projektijäsenten maakuntiin Kotkaan, Kokkolaan ja Ouluun opetuskeskittymiä. Kokkolassa on osana tätä suunniteltu rakennukseen yhdistettävä lämpöenergiaa tuottava kaivo ja sen ympärille toteutettava tutkimusympäristö.
Lähteet
Balk, K. Hybridilämmitys pähkinänkuoressa. EkoLammox Oy. Saatavissa: https://ekolammox.fi/artikkeli/hybridilammitys/. Viitattu 17.3.2025.
Helen. 2023. Suunnaton energialähde. Saatavissa: https://www.helen.fi/artikkelit/2023/suunnaton-energialahde. Viitattu 8.4.2025.
Motiva. 2024. Auringonsäteilyn määrä Suomessa. Saatavissa: https://www.motiva.fi/ratkaisut/uusiutuva_energia/aurinkosahko/aurinkosahkon_perusteet/auringonsateilyn_maara_suomessa. Viitattu 8.4.2025.
Open Solar. 2025. Media kit. Saatavissa: https://www.opensolar.com/media-kit/. Viitattu 10.4.2025.
PVGIS. JRC.2025. Photovoltaic geographical information system. Saatavissa: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/ Viitattu 26.3.2025.
Suodenjoki, J. 2025. Aurinkopaneeli akku – kannattaako Suomessa? Solle. Saatavissa: https://solle.fi/aurinkopaneelien-akut/ Viitattu 16.5.2025.
Suomen ympäristökeskus.2021. Ilmasto-opas: Aurinkoenergian käyttö Suomessa lisääntyy nopeasti. Saatavissa: https://www.ilmasto-opas.fi/artikkelit/aurinkoenergian-kaytto-suomessa-lisaantyy-nopeasti. Viitattu 7.4.2025.
Tilastokeskus. 13qk – Asunnon pääasiallinen lämmitystapa talotyypeittäin, 2012–2022. Saatavissa: https://pxdata.stat.fi/PxWeb/pxweb/fi/StatFin/StatFin__ktutk/statfin_ktutk_pxt_13qk.px/. Viitattu 7.4.2025.
Antti Pilvilampi
TKI-kehittäjä
Centria-ammattikorkeakoulu
P. 050 340 8536
Ville Peltola
TKI-asiantuntija
Centria-ammattikorkeakoulu
P. 040 143 4617
Valtteri Saviluoto
TKI-asiantuntija
Centria-ammattikorkeakoulu
P. 050 470 3837
