Off-grid-energiajärjestelmän suunnittelu ja optimointi

Abstract

Tämä opinnäytetyö keskittyy off-grid-energiajärjestelmän suunnitteluun, toteutukseen ja optimointiin pohjoisissa olosuhteissa. Kohteena oli 500 m²:n omakotitalo, joka sijaitsee sähköverkon ulkopuolella, ja tavoitteena tyydyttää kotitalouden vuosittainen sähkön- ja lämmöntarve (26 124 kWh) täysin uusiutuvilla energialähteillä.

Järjestelmän pääasiallisena energiantuotannon lähteenä toimii aurinkosähköjärjestelmä, jota tukevat akustot lyhytaikaiseen energianvarastointiin ja vetyjärjestelmä pidempiaikaiseen varastointiin. Lisäksi maalämpöpumppu ja lämminvesivaraaja hyödyntävät vetyjärjestelmän hukkalämpöä. Biokaasua käytetään varapolttoaineena tilanteissa, joissa aurinkosähkön ja varastoitujen energialähteiden tuotanto ei riitä.

Tulokset osoittavat, että energiajärjestelmä pystyy tuottamaan ja varastoimaan riittävästi energiaa myös kylminä ja pimeinä kuukausina, mutta sen nykyiset elinkaarikustannukset, arviolta 318 000 €, tekevät siitä taloudellisesti haastavan. Teknologian kehitys ja komponenttien hintojen lasku voivat kuitenkin alentaa järjestelmän kustannukset 195 000 €:oon vuoteen 2030 mennessä.

Herkkyysanalyysi paljastaa, että järjestelmän taloudellisuuteen vaikuttavat erityisesti aurinkopaneelien tuotto, energiantarpeen kasvu sekä komponenttien hinnat.

Johtopäätöksenä todetaan, että off-grid-energiajärjestelmät ovat teknisesti toteutettavissa, mutta niiden taloudellinen kannattavuus paranee teknologian kehityksen ja kustannusten laskun myötä. Järjestelmä sopii erityisesti energiatehokkaisiin uudisrakennuksiin, jotka sijaitsevat sähköinfran ulkopuolella.