Yrityksemme haluaa olla ajassa mukana ja tutkii aktiivisesti uusiutuvan energian käyttöä rakentamisessa. Tähän kuuluvat erityisesti aurinkoenergia sähkön tuottamiseen, aurinkokeräimet lämmön tuottamiseen sekä tuulivoimaan liittyvät ratkaisut. Nämä asuin- ja yrityskiinteistöihin mutta yleensä kaikkeen, missä sähköä tarvitaan muuten kuin teollisesti tuotettuna, joko yksinomaan – tai kuten yleensä – täydentävänä sähkön käyttötapana.
Näin voidaan alentaa huomattavasti sähkön käyttökustannuksia, vähentää riippuvuutta suurjänniteverkoista sekä parantaa yksityistalouden huoltovarmuutta.
Olemme tutkimassa myös akkuteknologian hyväksikäyttöä joko uusilla akuilla tai lähitulevaisuudessa kierrätysakustoilla. Kierrätyksellä pidennetään huomattavasti akkujen käyttöikää ja samalla vähennetään niiden purkutarvetta. Näin säästetään uusiutumattomia luonnonvaroja, joita kuluu esimerkiksi akkujen valmistuksessa sekä niiden materiaaleissa.
Akkuteknologia on viimeisten vuosikymmenien aikana edistynyt huomattavasti, joskin isompi läpimurto kohti vielä parempaa energiatiheyttä on vielä edessä. Asiaa on kuitenkin selvitettävä lähitulevaisuutta varten jo nyt. Pienehköt sähkönkäyttöyksiköt (esimerkiksi omakotitalot) voivat kuitenkin jo nykyistäkin akkutekniikkaa hyödyntämällä saada selkeitä säästöjä energiakustannuksissa koska akkujen idea on nimenomaan varastoida sähköenergiaa sitä hetkeä varten, kun sitä eniten tarvitaan. Esimerkiksi kuluttaja on ehkä päivällä muualla, illalla otetaan sähköä ”varastosta” käyttöön. Lataamisesta ei tarvitse huolehtia eikä siitä, mitä sähkö kulloinkin on käytössä. Powerbank -tekniikka huolehtii siitä puolestasi.
Valmista kuluttajatuotetta ei vielä ole tarjolla, mutta yrityksemme tekee kehitystyötä tällaista ympäristöystävällistä ja taloudellista energian käyttöä kohti.
Kehittämishankkeen kuvaus
Tehokkaiden ajoneuvoakkujen uusiokäyttö energian varastoimiseen ns. Powerbank -ratkaisulla on kiinnostava sähkön varastoimisen ratkaisu pienissä kiinteistöissä. Ajoneuvojen ajoakut poistetaan ajoneuvokäytöstä silloin, kun ne eivät enää ota vastaan latausenergiaa kuin enintään 80 prosenttisesti. Tällöin niiden nykytiedon mukainen käyttöikä olisi ollut jo n. 10 vuotta. Powerbank-ratkaisussa aurinkopaneelit lataisivat akustoa päivisin, ja tätä varastoitua sähköenergiaa purettaisiin illalla, jolloin kiinteistöjen sähköntarve on suurimmillaan. Käytetyissäkin ajoneuvoakuissa olisi vielä esimerkiksi kiinteistöjen käyttöön lataustehoa jäljellä n. 64-80 %, jolloin ne sopisivat hyvin uusiokäyttöön, jossa niiden käyttöikä voisi olla vielä toiset 10 vuotta. Tämä pidentäisi kalliiden akkujen uusimissykliä huomattavasti. Näin myös verkkosähkön tarve pienenisi, joka olisi kuluttajalle edullista ja lisäisi myös kansantalouden huoltovarmuutta.
Hankkeen selvitystyö kuitenkin osoitti, ettei aika ole vielä kypsä ajoneuvoakkujen uusiokäyttöön, vaan niille on luotu keräysjärjestelmä, jossa ne menevät kaikki murskauskierrätykseen. Luultavasti uusiokäyttö Powerbank -järjestelmässä on siitä huolimatta tulevaisuutta, sillä sähköajoneuvojen määrä tulee lähivuosina lisääntymään maailmanlaajuisesti huomattavasti.
Tämän kehittämishankkeen painopistettä siirrettiin kuitenkin teollisuusakkujen suuntaan, joilla saadaan lähes yhtä hyvin toteutettua hankkeessa tarkoitettu Powerbank -järjestelmä, vaikkakaan ei toivotulla tavalla ajoneuvoakkujen uusiokäytön kautta. Teollisuusakkujen laatu on kehittynyt nopeasti ja hinnat ovat laskeneet. Powerbank -järjestelmän ostajalle (kuluttajalle) on ainakin tällä hetkellä toimivuus ja kustannukset ensisijaisia, joten luultavasti teollisuusakkuja käyttävälle Powerbank -järjestelmälle on tässä vaiheessa helposti kysyntää. Kehittämishankkeella tutkittiin akkujen teknologiaa ja kapasiteettia, aurinkopaneeleita yleisellä tasolla, invertterien lähdekoodien tilannetta sekä visioitiin lähitulevaisuuden näkymiä tällaisen energian hyödyntämiseksi.
Lopputulos on se, että teollisuusakkuja käyttämällä voidaan saada kohtalaiseen edullisesti toteutettua omakotitalon tai muun vastaavan pienehkön sähkönkuluttajan päästötön lisäenergia. Rakennustoimisto Hämeen Varma Oy voi hankeselvityksestä saaduilla tiedoilla lähteä sopivan tilaisuuden/asiakkaan kohdalla rakentamaan ensimmäistä prototyyppiä.
8.6.2022
Kehittämishanke jatkui – Powerbank jatko
Hankkeessa oli tarkoituksena rakentaa toimivan laitteiston prototyyppi. Sähkö tuotettaisiin aurinkopaneeleilla, joilla ladataan akustoja, joista se invertterin kautta suunnataan omaan käyttöön. Periaate on yksinkertainen, käytännön toteutus huomattavasti monimutkaisempi vaatien tietokoneohjelmistojen tuntemusta ja laitteiden yhteensovittamista, jolloin niiden ohjelmistojen on tuettava toisiaan.
Ensimmäinen prototyyppi kärsi edellä mainituista ongelmista mm. komponenttivalmistajien ohjelmistojen keskeneräisyydestä johtuen. Laitteisto saatiin kyllä toimimaan suunnitelulla tavalla, mutta se vaati jatkuvaa päivitystä ja valvontaa. Tällainen laite ei sovellu kaupalliseksi kuluttajatuotteeksi.
Toiseen prototyyppiin löytyi vihdoin vaatimukset täyttävät laitevalmistajat ja yhteensopivat komponentit ja laitteistot. Tämä laitekokoonpano on toiminut jo useiden kuukausien ajan pientalon sähköntuotannossa täysin häiriöttä. Kokeiluissa havaittiin, että se häiriötilanteessa palauttaa itse itsensä uudelleen toimivaksi. Se on myös täyttänyt sille alun perin asetetut tuottovaatimukset. Laitteisto on lähitulevaisuudessa valmis kaupalliseen käyttöön esimerkiksi omakotitalon sähkön käytön osana. Se voidaan integroida rakennukseen jo suunnittelu- ja rakennusvaiheessa, mikä on tietenkin parempi ratkaisu kuin jälkiasennus. Jälkiasennus on tietenkin aina mahdollinen.
Hankkeen aikana nousi ongelmaksi komponenttien saatavuus ja niiden huomattavasti nousseet hinnat. Komponenttien toimitusajat eräin osin ovat jopa yhden vuoden pituisia.
On selvää, että laitteistoinvestoinnin takaisinmaksuaika on asiakkaalle vielä pitkähkö. Esimerkiksi rakennuksen kokonaishinnan lisäyksenä se on kuitenkin melko vähäinen. Lisäksi ilmastonmuutos aiheuttaa lähitulevaisuudessa lisääntyvää painetta uusiutuvien energiamuotojen suuntaan. Tällaisen laitteiston hankinta on erityisesti ilmastoteko. Kuitenkin kohonnut verkkosähkön hinta lyhentää takaisinmaksuaikaa.
Tässä ei esitetä laskelmia laitteiston hankintakustannuksista tai sen tuomasta sähkönsäästöstä, sillä muuttuvia tekijöitä on paljon. Lisäksi käyttökohde ja sen olosuhteet vaihtelevat. Ajan mittaan näitä voidaan esittää esimerkkilaskelmin, mutta pitkäaikaisempi testikäyttö edelleen on välttämätöntä.
Prototyyppi kakkosen suunnittelu-, asennus- ja ohjelmointityön yhteydessä kävi selväksi, että samaa tai samantapaista laitekokonaisuutta voidaan käyttää myös isommissa voimalayksiköissä, koska laitteiston koko voidaan kertoa isommaksi tarpeen mukaan. Silloin voidaan kehittää voimalayksikkö, jolla saadaan uusiutuvaa sähköenergiaa esimerkiksi rivitaloihin, autojen latausasemiksi, syrjäisille työmaille tai puolustusvoimien (viranomaisten) tarpeisiin. Tällaiset asemat olivat helposti siirrettäviä. Lisäksi niissä voitaisiin käyttää tilapäisesti aggregaattienergiaa tai muuta vastaavaa lisäenergiaa silloin kun aurinkoenergialla ei saada tuottoa. Ajatus on, että tällainen voimalayksikkö olisi jopa kokonaan itsenäinen ja valtakunnan verkosta riippumaton.