Aurinkoenergian arvoketjut Suomessa

Aurinkolämmön
kannattavuus
lämpöverkossa
ET:n kaukolämpöpäivät, Oulu, 27.8.2015
FinSolar-hankkeen projektipäällikkö, DI Karoliina Auvinen
Aalto yliopiston kauppakorkeakoulu
Aurinkolämmön
hyödyntäminen Suomessa
• Aurinkolämpö sopii Suomessa osaksi
hybridilämmitysjärjestelmää
• Pariksi lämpömpumpuille, bioenergialle, öljylle tms.
• Muiden tuotantomuotojen rinnalle kauko- tai aluelämpöverkkoon
• Aurinkokeräinten avulla voidaan lämmittää käyttövettä,
teollisuuden prosessivettä sekä rakennuksia.
• Suomessa on otolliset olosuhteet aurinkolämmön
hyödyntämiseksi paikoissa, joissa lämmintä vettä tarvitaan
ympäri vuoden
-
Tilojen lämmitykseen aurinkolämpöä voi hyödyntää keväästä syksyyn,
kosteissa pesu- ja kellaritiloissa pidetään lämmitystä päällä myös kesäisin
2
Aurinkolämmön hyödyntäminen ja
markkinapotentiaali
• Arvioiden mukaan Suomessa oli
v. 2014 yli tuhat asennettua
aurinkolämpöjärjestelmää.
• Monet järjestelmistä ovat olleet
käytössä jo kymmeniä vuosia.
• Suomessa on noin miljoona
omakotitaloa, joista 200 000 on
lämmitetty kevyellä polttoöljyllä
ja 100 000 talossa on
vesikiertoinen sähkölämmitys.
• Llisäksi aurinkolämpöä voidaan
hyödyntää merkittävästi
teollisuudessa ja lämpöverkoissa
28.8.2015
3
Aurinkolämmön yhdistäminen
maalämpöön parantaa lämpöpumpun
hyötysuhdetta ja pidentää järjestelmän
käyttöikää
Aurinkolämmön myötä lämpöpumpun käynnissä oloaika
sekä käynnistysmäärät vähenevät. Esim.
maalämpöjärjestelmän kompressorin (hinta noin 5000 euroa)
käyttöikä pitenee, kun se yleensä pitää vaihtaa noin 10-15
vuoden välein.
28.8.2015
4
Aurinkolämmön avulla voidaan
vähentää bio- ja öljykattiloiden huollon
tarvetta
•
Keväällä, kesällä ja syksyllä
lämmöntarpeen ollessa
vähäisempi kattiloiden polttimet
voivat aiheuttaa nokeentumista
pienellä liekillä ja huonommalla
hyötysuhteella käydessään. Tällöin
huollon tarve on entistä suurempi.
• Aurinkolämmön avulla kattilaa ei
tarvitse pitää käynnissä eikä
huoltaa parhaimmillaan puoleen
vuoteen.
28.8.2015
5
Aurinkolämpö kulkee käsi kädessä
lämmönvarastoinnin kanssa
Lämpöä varastoidaan
suurissa kauko- tai
aluelämpöverkkoon
liitetyissä
aurinkokeräinkentissä
suurten uima-altaiden
kokoisiin eristettyihin
vesisäiliöihin, -altaisiin tai
kallioluoliin.
28.8.2015
6
Aalto-yliopiston FinSolar-hankkeen
kannattavuusselvitykset: tuoretta
tietoa aurinkoenergiamarkkinoista
Aurinkolämpöjärjestelmien hintatasot
ja kannattavuus ks.
http://www.finsolar.net/?page_id=1398
Aurinkosähköjärjestelmien hintatasot
ja kannattavuus ks.
http://www.finsolar.net/?page_id=1363
Aurinkoenergiajärjestelmien hinnat
tulleet alas - kustannuskehitys
noudattaa kansainvälisiä trendejä
Laitoksen nimi
8/28/2015
8
Aurinkolämpöjärjestelmien asennusmäärät ja suhteelliset keräinten tuotantokustannukset 27 EU:n jäsenmaassa 1995-2020.
Lähde: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/FeaturedInsight_HeatingWithoutGlobalWarming_FINAL.pdf
Aurinkolämpöjärjestelmien hintaselvitys
• Aalto-yliopiston hintakooste on
laadittu vakioitujen
aurinkolämpöjärjestelmien pohjalta ->
hintakehityksen seuraaminen
mahdollista.
• Järjestelmä on rajattu
kokonaisuudeksi, johon kuuluu:
•
•
•
•
•
•
•
•
Aurinkokeräimet
Kattokiinnikkeet: jalat ja kiskot
Pumppu ja varolaitteet
Ohjausyksikkö
Paisunta-astia
Lämmönsiirtoputki
Putkiliittimet keräinten ja pumpun välillä
Lämmönsiirtoneste
28.8.2015
9
Laskentaoletuksia
•
•
•
•
•
•
Lämminvesivaraaja on rajattu hintavertailussa
aurinkolämpöjärjestelmän ulkopuolelle
Aurinkolämmön kiinteä tuotantohinta on laskettu seuraavalla
laskentakaavalla: aurinkolämmön tuotantohinta €/MWh =
elinkaarikustannus € / järjestelmän tuotto MWh pitoaikana
Aurinkolämpöjärjestelmän pitoaika 30 vuotta.
Aurinkolämpöjärjestelmän ylläpitokustannus alkuinvestoinnista 5-10%
järjestelmän koosta riippuen kattaen aurinkolämpöjärjestelmän
tarkastukset, ohjausyksikön sekä paisunta-astian vaihdon ja
lämmönsiirtonesteiden vaihdot.
Laadukkaiden aurinkolämpöjärjestelmien vuosituotanto vaihtelee
Suomessa keskimäärin välillä 0,4 – 0,5 MWh/keräin-m2.
Laskelmassa ei ole otettu huomioon vieraan pääoman
korkokustannuksia. Investoitaessa korkokulut tulee laskea
kustannuksiin mukaan käytetyn rahoitusmuodon mukaan.
28.8.2015
10
Suurten aurinkolämpöjärjestelmien
keskimääräiset hinnat v. 2014-2015
• Järjestelmän koko: 100 – 1000 keräinneliötä
• Laitteiston ja asennuksen hankintahinta: 400 – 500
€/keräinneliö
• Ylläpitokulut % alkuinvestoinnista 30 v. käyttöiän
aikana: 5 % eli noin 20 – 25 €/keräinneliö
• Aurinkolämmön tuotantohinta, kun järjestelmän tuotto:
• 0,4 MWh/keräin-m2: 35 – 44 €/MWh
• 0,5 MWh/keräin-m2: 28 – 35 €/MWh
Aurinkolämmön tuotantohinnat on laskettu 30 vuoden ajalle ilman
veroja (alv 0%), korkoja, investointitukia ja lämmön varastointia.
28.8.2015
11
28.8.2015
12
Hintavertailua aurinkolämpö vs.
kaukolämpö
• Aurinkolämmön hinta 28-44 €/MWh
• elinkaarikustannus, joten ei suoraan verrattavissa?
• Kaukolämmön hinta (sis. tehomaksu, energiamaksu
ja verot) keskimäärin 70 – 80 €/MWh vuosina 20122014. Kesän kausihintoja (1.7.2014):
•
•
•
•
•
•
•
Helsingin Energia: listahinta 31,11€/MWh
Kajaanin Lämpö Oy: listahinta 52 €/MWh
Lahti Energia Oy: listahinta Lahti ja Hollola 34,48 €/MWh
Laitilan Lämpö Oy: ryhmässä I energiamaksu 69,10 €/MWh
Lapuan Energia Oy: ryhmässä I energiamaksu 64,48 €/MWh
Tampereen Kaukolämpö Oy: listahinta 55,45 €/MWh
Vantaan Energia Oy: listahinta 40,18 €/MWh
28.8.2015
13
Esimerkkejä
Case: Erämaantien rivitaloyhtiön
aurinkolämpöinvestointi vuonna 2014
•
•
•
•
•
Aurinkolämpövoimalan huipputeho 27,6
kWth ja maalämpöpumpun teho 90 kW.
Keräinten pinta-ala 30 neliötä ja
hinta 582 €/keräin-m2 ilman veroja.
Järjestelmän avaimet käteen hankintahinta taloyhtiölle v. 2014
yhteensä 23 000 € sis. alv 24%.
Tuotetun aurinkolämmön kiinteä hinta
30 vuoden aikana sisältäen 6 %:n
ylläpitolisän: 54 €/MWh sis. alv 24%
Aiempi lämmitysmuoto: öljy, jonka hinta
taloyhtiöille 106 €/MWh v. 2012-2013.
Rahoitus: tasalyhenteisellä laina, korko
3% ja laina-aika 15 vuotta
Kohde: 25 asunnon ja 70 asukkaan
rivitaloyhtiö Kangasalalla
Karoliina Auvinen
28.8.2015
15
Sakarinmäen koulun
hybridilämpöinvestointi
•
•
•
•
•
Lämmitysratkaisu, jossa maalämpö, aurinkolämpö,
lämpökeskus ja lämmön varastointi;
Tilaaja Helsingin Energia ja toimittaja Oilon
Scancool avaimet käteen –ratkaisuna
Pilottihanke, jossa testataan uudenlaisia
energiaratkaisuja
80 % energiasta uusiutuvilla:
• 16 aurinkolämpökeräintä, joiden tuotantoteho 150 kW
• 21 maalämpökaivoa, lämpöpumppujen mitoitusteho 275 kW
Öljylämpökeskuksella lämmitetään koulua kovalla pakkassäällä,
kun maalämpö ja aurinkolämpö eivät riitä kattamaan kulutusta
Kuva: helen.fi
Lisätietoja: https://www.helen.fi/kotitalouksille/neuvoa-jatietoa/ajankohtaista/sakarinmaki/
28.8.2015
16
Aurinkolämmön hyödyntäminen
Tanskassa
• Tanskassa on asennettu noin 630 000
m2 isoja aurinkolämpökeräinkenttiä
osaksi kaukolämmitystä, yhteensä
noin 60 kpl.
• Vuonna 2016 tullaan asentamaan
uusia keräinkenttiä yli 520 000 m2
(lähde: Danish District Heating
Association)
• Suurin projekti Silkeborg 150 000 m2
• Järjestelmän toisena lämmönlähteenä
käytetään yleensä puuhaketta tai
pellettejä, mutta myös olemassa olevia
kaasu- ja biokaasulaitoksia
Main
SUNSTORE 4 – EU project,
Marstall, Denmark
components:
• 33,000 m2
solar collectors
Heat pump
Exchange station
Wood chip boiler
• 4 MW biomass
boiler
O.R.C.
• 1.5 MW heat
pump
• 75,000 m3
Energy storage
heat storage
facility
Solar field
Marstall – Over 50% of the Annual Heating from
Solar Energy, Energy Cost ca. 30 €/MWh
SUNSTORE 4 – EU project,
Marstall, Denmark
Key figures:
• Size: 33 000 m2
• Max. load: 24 MW
Heat pump
Exchange station
Wood chip boiler
• Heat storage:
87 100 m3
O.R.C.
• CO2 reduction:
5 636 tons
Energy storage
• Oil savings:
1 745 tons/year
Solar field
Aurinkolämpökenttien mitoitus
•
Kaukolämpöyhtiö tekee tarkan strategian
suunnitteluvaiheessa, milloin hybridienergialaitoksessa
kannattaa käyttää mitäkin energiaa ja millä tavalla
(laitoksen optimointi)
Kenttien koot riippuvat kaukolämmön asiakasmäärästä ja
lämmönkäyttöprofiilista.
Kaksi yleistä mitoitustapaa Tanskassa:
•
•
1.
Kentän ja vesivaraajan avulla tuotetaan aurinkolämmöllä noin 20%
vuotuisesta lämmitysenergiatarpeesta kaukolämpöverkossa.
Tyypillisesti kenttien koot ovat silloin 2000 – 5000 (jopa 10 000
m2). Vesivaraajien koot tyypillisesti 4 000 – 5 000 m3.
2. Kenttä ja varaaja mitoitetaan niin, että noin 50 – 60% vuotuisesta
tarpeesta tuotetaan aurinkolämmöllä. Kenttien koot silloin yleensä
15 000 m2 – 50 000 m2. Varaajien koot 50 000 m3 – 200 000 m3.
28.8.2015
Miksi aurinkolämpö on Tanskassa
suosittua?
•
•
•
•
•
Tanskassa on asetettu kunnianhimoinen tavoite päästöjen ja
fossiilisten polttoaineiden vähentämiseksi.
Tanskassa käytetään edelleen paljon hiiltä, joten tehtävää riittää.
Haluttua muutosta on ohjattu polttoaineiden verotuksella: öljylle,
hiilelle ja kaasulle on säädetty korkeampia veroja ja samalla
kaukolämpöyhtiöt ovat saaneet myös tukia uusiutuviin
energiamuotoihin siirtymiseksi.
Toteutetaan hajautettua energiantuotantoa teollisessa
mittakaavassa, ei talo kerrallaan
Kotimaisen vientiteollisuuden edistäminen
• Uusiutuvaan energiaan liittyvät verot ja tuet on kohdennettu niin,
että niillä on autettu kotimaista teollisuutta rakentamaan
tuotantolaitteita ja myös kasvamaan vientikykyisiksi.
• Myös muuta lainsäädäntöä on muokattu tältä pohjalta.
28.8.2015
22
Miksi tanskalaiset kunnat investoivat
uusiutuvaan energiaan?
• Valtaosa Tanskan kaukolämpöyhtiöistä on kunnan
omistamia yhtiöitä tai osuuskuntia
• Tärkein tavoite on energian saatavuuden varmistamisen
lisäksi alentaa pitkällä tähtäimellä asiakkaiden
energialaskuja.
• Tavoitteen saavuttamiseksi on valmius tehdä isoja ja
erittäin kauaskantoisia investointeja.
• Lämpöenergian tuotantokustannus auringolla
kilpailukykyinen 30 – 50 €/MWh
• Laskelmassa investoinnin käyttöaika 20 vuotta,
korkokanta markkinoiden mukaan ja käyttökustannus
investointikustannuksesta noin 1%/vuosi.
28.8.2015
23
Suomessa on keräinvalmistusta ja
osaamista
Lähde: http://www.solarthermalworld.org/content/demonstration-project-finnish-collector-fieldoperating-denmark
Mikä kunta tai energiayhtiö tekee
aluelämpöverkkoon Suomessa
aurinkolämpökentän ensimmäisenä?
• Tanskassa
aurinkolämpötekniikka
kaukolämmössä on
testattu ja toimivaksi
todettu
• Onnistuneiden hankkeiden
toteuttaminen Suomessa
täysin mahdollista
28.8.2015
25
Kiitos!
Lisätietoja:
www.finsolar.net
DI Karoliina Auvinen,
karoliina.auvinen@aalto.fi,
050 462 4727
Aurinkoenergiainvestointitapausten
arvoketjuanalyysi
Tutkimustapauksina neljä investointia,
joista kaksi olivat aurinkolämpökohteita:
1. Porilaisen omakotitalon
aurinkolämpöinvestoinnin kotimaisuusaste
48% (keräimet ulkomailta)
2. Sakarinmäen koulun
aurinkolämpöinvestoinnin kotimaisuusaste
71% (keräimet kotimaasta)
• Hankekehityksen ja asennuksen
osuus arvoketjusta merkittävä.
Lisätietoja:
http://www.finsolar.net/?page_id=2415
Investoinnin kannattavuuden arviointi
Yleisperiaatteena
aurinkoenergiainvestointi on
kannattava jos:
• Järjestelmän sijoitus, mitoitus ja
hankinnan kilpailutus on tehty
onnistuneesti
• Aurinkoenergialla korvataan
kalliimpaa (osto)energiaa
• Investoinnin sisäinen korkokanta
(%) tai nettonykyarvo on
positiivinen (takaisinmaksuaika
ei ole oikea kannattavuuden
arviointimenetelmä)
FinSolar
20.1.2015