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
320px|thumb|Aurinkokeräimiä australialaisen pesulan katolla.

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 %.Wind energy barometer 2008  EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 189, 4/2009, s. 54, 72 

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.Solar thermal will make a substantial contribution to EU renewables targetsESTIF 19.6.2007 

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.2005: Record year for investments in renewable energy REN21 “Renewables Global Status Report 2006 Update”, REN21 sihteeristö (Pariisi) ja Worldwatch-instituutti (Washington, DC), 18.7.2006 

 Aurinkolämmityskapasiteetti 2005-2008 (MW)Renewables Global Status Report: Energy Transformation Continues Despite Economic SlowdownREN 21 Pariisi 13.5.2009  # Maa 2005 2006 2007 2008 1   55,5  67,9  84,0  2    11,2  13,5  15,5  3    5,7  6,6  7,1  4   5,0  4,7  4,9  5   3,3  3,8  3,5  6    1,6  2,2  2,5  7    1,6  1,8  1,7  8    1,2  1,3  1,2  9    1,1  1,2  1,5     Yhteensä (MW)  88  105  126  145

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 
 Aurinkolämmitys* (MW lämpöä)Solar Thermal Markets in Europe 2008, ESTIF May 2009: 2008 tilastoSolar Thermal Markets in Europe – Trends and Market Statistics 2009 ESTIF June 2010: 2009 tilasto s. 13 # Maa Lisäys2008 Lisäys2009 Yhteensä2008 Yhteensä2009 1   1 470  1 130  7 766  8 8962   209  144  2 708  2 852 3   243  250  2 268  2 518 4   295  280  1 124  1 404 5   272  234  1 137  1 371 6  304  274  988  1 262 7   60  122  416  538 8   8  30  485  515 9   91  101  256  357 10   60  122  223  345 11   57  63	 270  333 12   23  38  293  331 13   18  31	 254  285 14   19  15  202  217 15   64  16	 188  204 16   25  32	 116  148 17   11  6	 96  112 18   3  68  22  90 19   6  14	 66  80 20   9  9  67  76 21  31  23  52  75 22    8  40	 18  58 23   4  4  25  29 24   3  3  16  19 25   3  1  18  19 26           2 27         2 28            1 Yht.   3 350  3000  19 100  22 100* 1 000 m2 pinta-ala vastaa 0,7 MW lämpöä

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.Solar Thermal Markets in Europe, Trends and market statistics 2006  European Solar Thermal Industry Federation ESTIF kesäkuu 2007

Lait

Seuraavat maat ovat asettaneet uusille rakennuksille velvoitteen lämmittää tietyn määrän vedestä aurinkolämmitykselläRenewables 2007 Global Status Report , REN21 sihteeristö (Pariisi) ja Worldwatch instituutti (Washington, DC), 2008. s. 13, 26–27, 39, 48.:
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.Solar Thermal Markets in Europe 2005 ESTIF  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.Solar thermal barometer  Le Journal des Énergies Renouvelables 63-82, no180, 7/2007

Markkinoiden kasvu laskisi menetelmän kustannuksia.Yksityiskohtainen 21 maan markkinakuvaus, ESTIF  Sun in Action II – A Solar Thermal Strategy for Europe, vol. 2, The Solar Thermal Sector Country by Country, 21 National Reports, 348 s., 4/2003 Muiden maiden kokemusten mukaan asentajat harvoin oma-aloitteisesti hankkivat lisäkoulutusta, jos markkinat eivät sitä vaadi.

Eurooppalaisia yrityksiä
 Aurinkolämpöä asukasta kohti 2008Solar thermal energy barometer 2009 EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 191, 4/2009 # Maa m2/1 000 as. W/as. 1   843  590 2   475  333 3   345  241 4    137  96 5    89  62 6    79  55 7    67  47 8    43  30 9    42  30 10    40  28 11    37  26 12   32  23 13   27  19 14    27 19 15    26  18 16    23  16 17    18  13 18    17  12 19   10  7 20    8  6 21    6  4 22    6  4 23    5  3 24    4  3 25    3  2 26    1  1 27    1  1 EU27 (MW) 57  40Laskettu kertoimella 1 m2 = 0,7 kW lämpöä

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)

Luokka:Aurinkoenergia
Luokka:Rakennuksen lämmitysjärjestelmät