Hybridipaneelit mahdollistavat paremman maalämmön
Suunnitteilla maalämpö, mutta maalämpökaivot eivät mahdu tontille, olemassa olevan maalämpöjärjestelmän kaivot jäähtyvät tai tarkoituksena on hankkia uusi tehokkaampi maalämpöpumppu, jolloin kaivokenttää pitäisi laajentaa? Kaikkiin näihin ongelmiin löytyy ratkaisu nimeltä hybridipaneelit.
Hybridipaneeli on aurinkopaneeli, jonka taustapuolelle on kiinnitetty lämmönvaihdin. Toisin sanoen, se tuottaa sähköä ja lämpöä samanaikaisesti. Se mahdollistaa huomattavasti paremman maalämmön ja ratkaisee monia maalämpöjärjestelmiin liittyviä ongelmia olipa kyseessä uusi tai olemassa oleva maalämpöjärjestelmä.
Tutustutaan tarkemmin tähän mielenkiintoinen hybridiratkaisuun.
Jopa 8 kertaa enemmän energiaa tavanomaiseen aurinkopaneeliin verrattuna
Hybridipaneelissa yhdistyvät siis tavanomaisessa aurinkopaneelissa sähkön keräykseen käytetyt aurinkokennot ja lämmön keräykseen käytettävä eristämätön lämmönvaihdin. Lämmönvaihdin kerää lämpöenergiaa useilla eri tavoilla. Nestekierto jäähdyttää kuumenevia aurinkokennoja parantaen paneelin sähköntuotantoa 7-10%. Läpinäkyvä taustalevy päästää osan säteilystä lävitse suoraan lämmönvaihtimelle. Eristämätön rakenne puolestaan kerää lämpöenergiaa ympäröivästä ilmasta, paneeliin osuvasta sateesta ja jopa kondensoitumisessa absorboituvaa energiaa.
Näistä syistä yksi hybridipaneeli tuottaa jopa 8 kertaa enemmän energiaa tavanomaiseen aurinkopaneeliin verrattuna.
Lämpötilataso huomattavasti tavanomaisia aurinkokeräimiä matalampi
Hybridipaneelien tuottama lämpöenergia on lämpötilaltaan huomattavasti matalämpilämpöistä kuin tavanomaisilla aurinkolämpöä tuottavilla aurinkokeräimillä. Tästä syystä niiden käyttötarkoitus on etenkin Pohjolan oloissa erilainen.
Tavanomaiset aurinkolämpökeräimet tuottavat korkealämpöistä energiaa, joka sopii hyvin esimerkiksi käyttöveden lämmittämiseen. Korkea lämpötilataso aiheuttaa kuitenkin joukon ongelmia. Mikäli järjestelmän nestekierto pysähtyy vaikkapa sähkökatkon takia, alkaa järjestelmä helposti kiehumaan, jolloin keräysnesteet saattavat pilaantua tai järjestelmä alkaa vuotaa. Lämpöenergiaa tulee kesäkuumalla helposti liikaa, jolloin sille ei löydy käyttöä tai sijoituspaikkaa. Lämpötilataso on myös liian korkea, jotta lämpöä voitaisiin ajaa esimerkiksi maalämpöpumpun kylmälle puolelle, jonne voidaan maalämpöpumpusta riippuen vastaanottaa 20-30 asteista keruunestettä.
Hybridipaneelien tilanteessa lämpötilataso on puolestaan sellainen, että se sopii nimenomaan lämpöpumpun kylmälle puolelle. Näin ollen niiden käyttötarkoitus Pohjolan oloissa on käyttöveden lämmittämisen sijaan korvata maalämpökaivoja maalämpöjärjestelmän energianlähteenä suuri osa aika vuodesta.
Korvaa jopa 25 metriä maalämpökaivoa per paneeli
Maalämpökaivosta saadaan tavanomaisesti maksimissaan noin 100 kWh energiaa per kaivometri vuodessa. Suuremmissa kaivokentissä tämä luku voi olla jopa niin alhainen kuin 75 kWh per metri. Mikäli kaivokentästä otetaan enemmän energiaa, alkaa se jäähtyä, sillä kaivoa ympäröivä maaperä ei ehdi uudelleenlatautua tarpeeksi.
Vastaavasti keruunesteen lämpötilatasot, joita maalämpökaivoista saadaan ovat yleensä maksimissaan noin viisi astetta. Jäähtyneissä kaivoissa ollaan jopa nollan tuntumassa.
Hybridipaneeleilla keruunesteen lämpötilatasot ovat puolestaan yleensä 0-20 astetta. Toisin sanoen täydellisiä maalämpöpumpun kylmälle puolelle ja vastaavat tai ylittävät erinomaisesti maalämpökaivojen lämpötilatasoja. Eristämättömän rakenteensa ansiosta, hybridipaneelilla saadaan tuotettua 5 asteista keruunestettä ulkolämpötilan ylittäessä 5 astetta. Näitä tunteja Suomessa on valtavasti. Toisin sanoen hybridipaneelit toimivat myös yöllä. Teho ja lämpötilataso tietenkin kasvaa esimerkiksi keskikesällä päivällä.
Yksi hybridipaneeli tuottaakin 2000-2400 kWh energiaa vuodessa. Tämä vastaa 20-24 metriä maalämpökaivoa 100 kWh per metri lukemalla kun lasketaan varmuuskertoimet mukaan (eli että todellisuudessa kaivoista otetaan esimerkiksi 80 kWh per metri, mutta että ei korvata kaivoja tämän luvun mukaan vaan 100 kWh per metri mukaan).
Luonnollisesti, koska hybridipaneelit eivät toimi kovilla pakkasilla, ei kaikkia kaivokentän kaivoja voida korvata. Yleensä korvataan esimerkiksi 30-40% kaivoista maksimissaan. Tällöin kaivot ohitetaan se aika vuodesta kun hybridipaneelit tuottavat tai mikäli hybridipaneelien tuottamaa lämpöenergiaa ei juuri sillä hetkellä tarvita, ladataan kaivoja toimimaan paremmin paukkupakkasilla. Tämä myös estää kaivojen jäähtymisen pitkällä juoksulla ja näin ollen takaa maalämpöjärjestelmän optimaalisen toimivuuden koko sen elinkaaren aikana.
Milloin hybridipaneelit ovat oikea ratkaisu?
Maalämpökaivot eivät mahdu tontille
Yleinen käyttötarkoitus hybridipaneeleille on etenkin kaupunkialueilla yleinen ongelma, tontti on niin ahdas, että tarpeeksi suuri maalämpökaivokenttä ei mahdu sille. Tai saman ongelman lievemmät muodot, eli järjestelmä mahtuu mikäli osa kaivoista toteutetaan vinoporauksilla tai kaivoja joudutaan poraamaan esimerkiksi rakennuksen ympäri sekä haasteellisiin paikkoihin, jolloin porauksen kustannukset luonnollisesti kasvavat.
Maalämpökaivot jäähtyvät
Tilanteissa, joissa olemassa oleva maalämpökaivokenttä on jäähtynyt, ovat hybridipaneelit huomattavasti uusien maalämpökaivojen poraamista parempi ratkaisu. Niiden avulla saadaan yleensä vastaavalla tai pienemmällä investoinnilla tarvittava lämpöenergianmäärä, mutta investointi tuottaa samalla aurinkosähköä ja uudelleenlataa olemassa olevaa kaivokenttää huomattavasti nopeammin kuin latautuminen tapahtuisi tavanomaisen latautumisen kautta. Lisäksi hybridipaneelit nostavat usein järjestelmän hyötysuhdetta 10-25% kun kylmälle puolelle menevä keruuneste on lämpimämpää.
Hankitaan uusi maalämpöjärjestelmä
Hybridipaneelit kannattavat myös lähes poikkeuksetta silloin kun hankitaan uusi maalämpöjärjestelmä esimerkiksi taloyhtiöön tai teollisuuskohteeseen. Korvaamalla noin kolmannes maalämpökaivoista hybridipaneeleilla saadaan aikaan useita etuja vaikka kaivot saataisiin helposti mahtumaan tontille. Etenkin jos kohteeseen ollaan hankkimassa myös aurinkopaneelit ja tai lämmön talteenottoa.
Hankitaan uusi tehokkaampi lämpöpumppu
Maaläpöjärjestelmän vanha pumppu on tullut tiensä päähän tai kohteen lämmöntarve on kasvanut niin paljon, että nykyisellä pumpulla ei enää yksin pärjätä. Monesti näissä tilanteissa kaivokentän laajentaminen on tarpeen, jotta nykyinen kaivokenttä ei ala jäähtymään. Toinen, usein parempi vaihtoehto on asentaa hybridipaneelit.
Esimerkkejä
Kerrostaloyhtiö
- Maalämpökaivojen tarve ilman hybridipaneeleja 16x300m = 4800m
- Hybridipaneeleja 60 kpl
- Aurinkopaneeleja 60 kpl
- Tällöin 60 hybridipaneelia korvaa 1500 m kaivoa
- Euromääräinen säästö poratuista kaivoista 82 500€
- Investointikustannus 100 000€
- Toisin sanoen 51 kWp aurinkosähköjärjestelmälle jäi hintaa 17 500€ (343€/kWp), kun lasketaan kaivoista säästynyt kustannus.
- Lisäksi SCOP hyötysuhde nousi 12%
Teollisuuskohde
- Maalämpökaivojen tarve ilman hybridipaneeleja 10695m
- Hybridipaneeleja 180 kpl
- Aurinkopaneeleja 408 kpl
- Hybridipaneeleilla korvattava kaivomäärä 3000 m
- Euromääräinen säästö poratuista kaivoista 150 000€
- Aurinkosähköjärjestelmän investointikustannus korkean hybridipaneeleilla kuin tavanomaisilla paneeleilla (180 hybridipaneelia + 408 aurinkopaneelis vs 688 aurinkopaneelia) 93 000€
- Säästö investointivaiheessa 150 000€ - 93 000€ = 57 000€
- Lisäksi SCOP hyötysuhde nousi 12%
- SCOP nousu tarkoittaa yli 6000€ vuotuisia lisäsäästöjä asiakkaan 12,6 senttiä energian kokonaishinnalla
- Esim 25 vuoden aikana 150 000€ ylimääräistä säästöä
Osana suurempaa kokonaisuutta
Kuten kaikki energiaratkaisumme, hybridipaneelit toimivat parhaiten osana suurempaa energiaratkaisujen kokonaisuutta. Hybridipaneelien, aurinkopaneelien ja lämpöpumppujen kokonaisuus kannattaa hyvin usein yhdistää esimerkiksi älykkäisiin akustoihin, jolloin saadaan lämpöpumppujen aikaansaamat kulutuspiikit hallintaan ja valtava määrä muita etuja. Lue lisää älykkäistä akustoista.