Teksti Henna-Kaisa Räsänen ja Outi Kesäniemi KUVAT HSY

Auringon säteilymäärät sekä mahdollisuudet aurinkosähkön hyödyntämiseen ovat Suomessa vuositasolla varsin hyvät. Aurinkopaneelit ovat kehittyneet tehokkaammiksi ja tuottavat kylmässä säässä jopa paremmin kuin lämpimissä oloissa. Katolle osuvan säteilymäärän arvioinnin helpottamiseksi HSY tarjoaa karttapalvelussaan valmiiksi mallinnetun säteilyenergiamääräkartan pääkaupunkiseudulta. Kartasta ilmenee kunkin katon saama vuotuinen auringon säteilyenergiamäärä (kWh/m²/vuosi).

Tietojen taustalla oleva mallinnus perustuu laserkeilattuun pistepilviaineistoon, jonka pohjalta on saatu selville auringon säteilymäärään vaikuttavat tekijät, kuten kattojen muodot, suunnat sekä puista ja toisista rakennuksista aiheutuvat varjostukset. Pistepilviaineisto tuotettiin kaupungeissa vuosina 2008−2013 ja sen takia nyt tehdyssä mallinnuksessa ovat mukana vain rakennukset, jotka ovat valmistuneet ennen laserkeilausta. Espoon aurinkoenergian mallinnus on tulossa palveluun talven 2016 aikana, kun sen laskenta on valmis.

Säteilymääräkartan pohjalta pystytään erittelemään ne katon osat, jotka soveltuvat parhaiten aurinkopaneeleille. Teknisesti ja kustannustehokkaasti on järkevää asentaa aurinkopaneelit paikoille, joilta säteilyä on kerättävissä eniten. Soveltuviksi kattoalueiksi on määritelty kattojen osat, jotka ovat yli puolen metrin päässä katon reunasta, saavat auringon säteilyenergiaa yli 847 kWh/m² vuodessa ja joiden pinta-ala on yli 5 m². Nämä kriteerit täyttäville katoille aurinkopaneelien asennus on teknisesti mahdollista. Tuottavuus ja kannattavuus riippuvat kuitenkin pitkälti säteilyenergian määrästä sekä paneelien tehoista ja kustannuksista.

Suurten rakennusten katoilta paljon aurinkosähköä

Aurinkosähkön tuottopotentiaalia voidaan arvioida aurinkopaneeleille soveltuvien sijaintien sekä säteilymäärädatan pohjalta. Jos kaikki aurinkopaneeleille soveltuva ala katetaan niillä ja otetaan huomioon auringon säteilymäärä, saadaan arvio aurinkosähköpotentiaalista.

Todellisuudessa potentiaali voi olla hieman yli tai alle arvion riippuen muun muassa miten tehokkaita paneeleita asennetaan ja miten ne kallistetaan suhteessa aurinkoon. HSY:n tuottamassa aurinkosähköpotentiaaliaineistossa on oletettu, että paneelit on asetettu katon suuntaisesti myös tasakatoilla. Data on nähtävillä ja ladattavissa HSY:n karttapalvelussa.

Suurimmat aurinkosähköpotentiaalit ovat suuripinta-alaisilla katoilla, kuten teollisuusrakennuksissa. Esimerkiksi Vuosaaressa, lentokentän läheisyydessä sekä Pasilan ratapihalla on paljon aurinkosähköpotentiaalia. Helsinkiläisten kattojen keskimääräinen potentiaali on 4,84 MWh vuodessa, kun taas Vuosaaren satama-alueella lukemat vaihtelevat tuhannen ja yli kolmentuhannen megawattitunnin välillä.

Suurin yksittäinen potentiaali 4 812 MWh/v on Helsingin Messukeskuksella. Määrä vastaa noin 240 omakotitalon sähkönkulutusta vuodessa. Helsingin rakennusten kattojen yhteenlaskettu teoreettinen aurinkoenergiapotentiaali (noin 794 500 MWh/v) vastaa noin kymmentä prosenttia Loviisan ydinvoimalan vuosittaisesta sähköntuotannosta.

Lämpökuvakartta kertoo energiatehokkuudesta

Rakennusten energiatehokkuudesta antaa osviittaa 2015 maaliskuussa tehty lämpökamerakuvaus. Kuvasta käy ilmi Helsingin rakennusten katoilta yöaikaan poistuva lämpösäteily 30 senttimetrin tarkkuudella. Rakennuksen suhteellisista lämpösäteilyeroista voi päätellä mahdollisia lämpövuotoja.

Tarkempia analyysejä rakennuksesta karkaavasta lämmöstä tai katon eristyksen laadusta ei aineistolla voi suoraan tehdä, koska katon materiaalit, rakenteet ja muodot vaihtelevat. Esimerkiksi katolla oleva kevytsora kerää päivällä lämpöä ja luovuttaa sitä yöaikaan, mikä näkyy lämpökameralle lämpösäteilynä.

Tarkempaa analysointia varten on tulkinta-avain, jota käyttämällä voi selvittää mitä lämpösäteilykartan väriasteikko kertoo rakennuksen eristyksen laadusta. Tulkinta-avaimen käyttö edellyttää tietoja katon materiaalista, siitä oliko alapuolinen tila lämmitetty kuvausajankohtana sekä onko kyseessä tasakatto vai kalteva katto.

Tulkinta-avaimen väriasteikko kalibroitiin noin sadan vapaaehtoisen helsinkiläisen antamien mittaustulosten perusteella. He mittasivat kuvauksien aikana kattonsa alapuolisen lämpötilan sekä kertoivat taustatietona oman kattonsa ominaisuuksista. Kuvausten onnistumisen edellytyksenä oli lumeton, kirkas, kylmä ja tyyni yösää, mikä aiheutti omia haasteita. Lämpökamerakuvauksen toteutti belgialainen Eurosense osana EU-rahoitteista Decumanus-hanketta.

Tiedon avoimuus lisää sen hyödynnettävyyttä ja arvoa

Avaamalla energiatietoja kaikkein hyödynnettäväksi edistetään energiatehokkuuteen tähtääviä ratkaisuja ja innovaatioita. Tavoitteena on saada datat jatkojalostettavaksi, niin että ne tuottavat lisäarvoa. HSY:n avoimia aineistoja saa käyttää vapaasti myös kaupallisiin tarkoituksiin. Esimerkiksi tässä artikkelissa esitellyt aurinkoenergia-aineistot mahdollistavat aurinkopaneelien yksityiskohtaisemman markkinoinnin kansalaisille ja yrityksille. Yksi esimerkki datan hyödyntämisestä on HSY:n avaamasta yöllisestä valaistuskartasta tehty sovellus, joka kertoo, minne kannattaa mennä katselemaan revontulia (http://koti.kapsi.fi/falsuhail/aurora/).

Kirjoittajat työskentelevät Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY:ssä, Henna-Kaisa Räsänen paikkatietoasiantuntijana ja Outi Kesäniemi projektitutkijana..