Aurinkolämmitys

Aurinkolämmitys tai aurinkolämpö tarkoittaa auringon energian käyttöä lämmitykseen. Aurinkoenergiaa otetaan talteen aurinkokeräimellä, joka muuntaa auringon säteilyä teknisesti käyttökelpoiseksi lämmöksi. Aurinkolämpökeräimet vastaanottavat hajasäteilyä ja keräävät lämpöä myös pilvisellä säällä. 

Aurinkolämmityksessä energiaa käytetään suoraan lämpönä muuttamatta se sähköksi. Aurinkolämpöjärjestelmällä voidaan lämmittää käyttövettä, teollisuuden prosessivettä sekä rakennuksia. Aurinkolämpöä käytetään esimerkiksi huoneistojen ilman sekä käyttöveden ja uima-altaiden lämmitykseen. 

Uusiutuvan aurinkolämmön avulla voidaan korvata esimerkiksi öljyn, hiilen ja kaasun käyttöä lämmitysenergian tuotannossa.

Tekniikka

Aurinkolämpö otetaan talteen aurinkokeräimellä, josta lämpö siirretään käyttökohteeseen välinesteellä tai ilmalla. Aurinkokeräimistä suurin osa on levykeräimiä. Vakuumikerääjä on kalliimpi, mutta sillä päästään korkeampiin lämpötiloihin.

Aurinkolämpöjärjestelmä sisältää seuraavat osat ja komponentit: 
 Aurinkokeräimet 
 Katto- tai maakiinnikkeet
 Jalat ja kiskot 
 Pumppu ja varolaitteet 
 Ohjausyksikkö 
 Paisunta-astia 
 Lämmönsiirtoputki 
 Putkiliittimet keräinten ja pumpun välillä 
 Lämmönsiirtoneste 
 Lämminvesivaraaja (mahdollisesti)
Lämminvesivaraajan sisältyminen järjestelmään vaihtelee asennuskohteista riippuen: monissa kohteissa vesivaraaja on valmiina, kun toisiin se pitää hankkia osana aurinkolämpöjärjestelmää. Olemassa olevaa varaajaa hyödynnettäessä pitää tapauskohtaisesti ratkaista lämmön siirtäminen aurinkolämpöpiiristä lämmitysverkkoon.

Aurinkolämpöön liittyy olennaisena osana myös lämmönvarastointi. Esimerkiksi omakotitaloissa aurinkolämpöä varastoidaan vesivaraajaan sekä suurissa kauko- tai aluelämpöverkkoon liitetyissä aurinkokeräinpuistoissa suurten uima-altaiden kokoisiin eristettyihin vesisäiliöihin tai kallioluoliin. 

Aurinkolämpöä voidaan varastoida varaajaan, rakenteisiin tai maaperään myöhempää käyttöä varten. Ilmakiertoisilla aurinkokeräimillä lämpöä tuodaan suoraan lämmitettävään tilaan tai lämpövarastoon. Ilmakiertoinen aurinkolämmitys toimii ilman patteriverkostoa tai erillistä aurinkovaraajaa.

Aurinkolämmityksen kombijärjestelmä mahdollistaa samanaikaisesti lämpimän veden ja tilan lämmityksen. Rakennusten lämmittämisessä paras hyötysuhde saavutetaan yhdistämällä aurinkokeräin ja varaaja vesikiertoiseen lattialämmitykseen, joka ei vaadi yhtä korkeaa lämpötilaa kuin patterilämmitys.

Aurinkolämmön hyödyntäminen Suomessa 
Suomessa on otolliset olosuhteet aurinkolämmön hyödyntämiseksi, koska lämmintä vettä tarvitaan ympäri vuoden. Käyttöveden lämmitys tai esilämmitys on hyvä tapa hyödyntää aurinkolämpöä. Tilojen lämmitykseen aurinkolämpöä voi hyödyntää keväästä syksyyn, lisäksi kosteissa pesu- ja kellaritiloissa pidetään lämmitystä päällä yleensä myös kesäisin. Suomen olosuhteisiin sopii erinomaisesti hybridienergiajärjestelmät, joissa tarvittava lämpö tuotetaan usealla toisiaan tukevalla energialähteellä. Hybridienergiajärjestelmässä aurinkolämmön rinnalla voi olla kohteesta riippuen mm. lämpöpumppu, vesitakka tai -kiuas, bioenergiaa, öljyä ja/tai kaukolämpöä. Aurinkolämmön yhdistäminen maalämpöön parantaa lämpöpumpun hyötysuhdetta ja pidentää järjestelmien käyttöikää. Aurinkolämpö voi kaksinkertaistaa lämpöpumpun hyötysuhdetta kuvaavan COP (Coefficient Of Performance) - luvun, joka kertoo kuinka tehokkaasti kulutettu sähköenergia saadaan muutettua lämpöenergiaksi. Aurinkolämmön myötä maa- sekä ilma-vesi-lämpöpumpun käynnissäoloaika sekä käynnistysmäärät vähenevät. Esimerkiksi maalämpöjärjestelmän kompressorin käyttöikä pitenee, kun se yleensä pitää vaihtaa noin 10–15 vuoden välein. Aurinkolämmön avulla voidaan vähentää myös bio- ja öljykattiloiden huollon tarvetta. Keväällä, kesällä ja syksyllä lämmöntarpeen ollessa vähäisempi kattiloiden polttimet voivat aiheuttaa nokeentumista pienellä liekillä ja huonommalla hyötysuhteella käydessään, jolloin huollon tarve on entistä suurempi. Aurinkolämmön avulla polttokattiloita ei tarvitse pitää käynnissä eikä huoltaa parhaimmillaan puoleen vuoteen.

ESTIFin mukaan Suomessa tyypillinen omakotitalon aurinkokerääjä on 5–8 m² ja lämminvesivaraaja 300–400 litraa. Vuonna 2007 Suomessa oli asukasta kohti aurinkolämmitystä 4 % ja Tanskassa 63 % Saksaan verrattuna. Suomen markkinat kasvoivat 2005/2006 43 %.

Aurinkolämmön hyödyntäminen maailmalla
Aurinkolämmitys lämmittää jo 10 miljoonaa eurooppalaista kotia. Silti monet EU-maat ovat vielä lähtöruudussa. ESTIF:in mielestä se on este tekniikan taloudelliselle kilpailukyvylle, koska se jarruttaa massatuotannon etujen saavuttamista. Valtioiden tulisi asettaa kansalliset tavoitteet ja toimintasuunnitelmat uusiutuvien energiamuotojen käytöstä lämmitykseen ja jäähdytykseen.

Itävallassa 15 %:ssa omakotitaloista on aurinkolämmitys. Kasvupotentiaali on valtava mukaan lukien toimistorakennukset ja teollisuusrakennukset. ESTIF ehdottaa uusiin taloihin ja korjausrakentamiseen aurinkolämmitystä pakolliseksi. Barcelonassa siitä on hyviä kokemuksia vuodesta 1999. Israelissa se on ollut pakollista vuodesta 1980. Israel oli ensimmäinen ja Espanja toinen maa, joissa kansallisena politiikkana aurinkolämmön käyttö on velvoittavaa uusissa rakennuksissa.

Aurinkolämmön kapasiteetti käyttöveden ja rakennusten lämmittämiseen maailmassa: 128 GWth (2007) ja 103 GWth (2006). Lisäys 2006 (2005): Kiina 12,4 GWth (10 GWth) ja EU 2,3 GWth (1,3 GWth). Kapasiteetti alueittain (2006): Kiina 64 %, EU-maat 13 %, Turkki 6 %, Japani 4,5 % ja Israel 3,6 %. Aurinkolämmityksen määrä kasvoi 22 % 2006–7. Kiinan aurinkolämmityksestä 95 % tuottaa vain lämmintä vettä. Itävallassa, Saksassa ja Ruotsissa yli 50 % järjestelmistä lämmittävät myös huonetilaa. Kiinan aurinkokeräinten hinta-arvio on 210 $/m2 ja Euroopan 800 $/m2. Saksassa aurinkolämpö työllistää 12 500 ihmistä (2005).

EU-markkinat 

EU:n aurinkolämmityksen markkinat kaksinkertaistuivat kolmessa vuodessa. Vuonna 2006 kasvu oli 47 %. Euroopan talojen aurinkolämmitys korvaa vuosittain 820 000 tonnia lämmitysöljyä (2006). Merkittävimmät syyt kasvuun ovat öljyn hinnan nousu, ilmastonmuutos ja yleinen kannatus. 

Saksassa on määrällisesti eniten aurinkolämmitystä: 5,6 GWth ja lisäys (2006) 1,05 GWth. Henkeä kohti Saksan asennusmäärä on kuitenkin vain puolet Itävallasta: 12,7 vs. 25,2 kWth per 1 000 asukasta. Siten Saksalta odotetaan paljon enemmän tulevaisuudessa. Itävalta on Manner-Euroopan johtaja asukasta kohti asennetussa aurinkolämmössä. Ranskassa aurinkolämpö kaksinkertaistui 2004–2005 ja kasvu oli 81 % vuonna 2006. Kasvu perustui yksinkertaiseen ja epäbyrokraattiseen tukijärjestelmään. Vuonna 2006 kokonaislisäys jakautui maittain: Saksa 50 %, Itävalta 10 %, Kreikka 8 %, Ranska 7 %, Italia 6 % ja Espanja 6 %. Ruotsiin on asennettu noin kymmenen kertaa enemmän aurinkolämpöä kuin Suomeen, ja pieneen Tanskaan asennetaan enemmän kuin koko Ruotsiin. Suomen ja Tanskan väkiluku on miltei sama, joten luvut ovat vertailukelpoisia. EU:n keskiarvo on 27 kWth/1 000 asukasta. Kypros on siinä johtava: 530 kWth/1 000 as, Itävalta 225 ja Kreikka 208. Seuraavat ovat Saksa, Tanska ja Sveitsi.

Lait

Seuraavat maat ovat asettaneet uusille rakennuksille velvoitteen lämmittää tietyn määrän vedestä aurinkolämmityksellä:
Israel 30–70 %
Espanja 30–70 %
Vuonna 2007:
Intia 20 %
Korea 5 % investoinneista
Kiina (suunnitelma)
Saksa 14 % uudisrakennus, 10 % muut (alkaen 2009)

Espanja päätti maaliskuussa 2006, että uusissa ja korjattavissa rakennuksissa 30–70 % lämpimästä kotitalousvedestä on lämmitettävä aurinkolämmityksellä tai jollakin muulla uusiutuvalla energialla. Portugali suunnitteli samankaltaisia tavoitteita. Portugalissa aurinkolämmitysvaatimus on ehdollinen rakennuksen sijaintipaikan perusteella (1 neliö/asukas). Italiassa on valmisteilla uusille ja korjattaville omakoti- ja toimistotaloille vaatimus lämmittää 50 % lämpimästä vedestä aurinkolämmityksellä.

Markkinoiden kasvu laskisi menetelmän kustannuksia. Muiden maiden kokemusten mukaan asentajat harvoin oma-aloitteisesti hankkivat lisäkoulutusta, jos markkinat eivät sitä vaadi.

Eurooppalaisia yrityksiä

Suluissa pinta-ala m2 2006
 Green One Tec, Itävalta, 800 000
 KBB Kollektorbau, Saksa, 400 000
 Viessmann, Saksa, 250 000
 BBT Thermotechnik, Saksa, 200 000
 Ritter Solar, Saksa, 102 000
 Thermomax, Pohjois-Irlanti, 80 000
 Clipsol, Ranska, 30 000
 Isofotón, Espanja, 29 000

Katso myös 

 Uusiutuva energia
 Aurinkoenergia
 Aurinkoarkkitehtuuri
 Kestävä kehitys alueittain ja maittain

Lähteet

Aiheesta muualla

IEA Task26: Solar Combisystems
 Solar Thermal Markets in Europe – Trends and Market Statistics 2009 ESTIF 2010
 Potential of solar thermal in Europe ESTIF 2010 (kirjautuminen)

Aurinkoenergia
Rakennuksen lämmitysjärjestelmät