Kannattavuustarkastelu

1. 10.2.2017
Optimoitu
aurinkosähkömitoitus
Perustuen tuntikohtaisiin kulutus- ja
tuotantotuntikäyriin sekä spot-hintaan

2. 10.2.2017
Yleistä esityksestä
Esityksen tarkoituksena ei ole esittää aurinkosähköinvestoinnin absoluuttiselle
kannattavuudelle yhtä lukuarvoa, vaan tuntikäyrien yhteen sopimisen ja kannattavuuden
välinen riippuvuus.
Laskentaongelma on monen muuttujan ongelma, esimerkiksi sähkön spot-hinta vaihtuu
tunneittain. Lisäksi ratkaisun pohjalle on jouduttu antamaan myös useita pitkän ajan
arvioita, kuten sähkönhinnan kehitys. Näistä syistä ihmisen intuitiiviset arviot pettävät ja
kunnolliseen suunnitteluun tarvitaan diplomityössä kehitetyn kaltainen simulointityökalu.
Miika Korhosen (2016) diplomityössä on käytetty laitehintatietoja vuodelta 2015 ja
keväältä 2016, tämä esitys perustuu pääasiassa Korhosen (2016) dataan. Kilpailu on
aiheuttanut sen, että hinnat ovat laskeneet kautta linjan myös vuonna 2016 ja tämä
parantaa absoluuttisia kannattavuuksia esitetystä, riippuvuuden ollessa kuitenkin
esityksessä olevan kaltainen.
Lisäksi esityksessä ja diplomityössä käytetty sähkönhinnan nousuprosentti on hyvin
maltillinen, nopeampi nousu parantaa kannattavuutta. Käytettyä arvoa nopeampi sähkön-
kokonaishinnan nousu on jopa todennäköistä, koska ainakin verot ja siirtohinnat
nousenevat arvioitua nopeammin –myös tämä parantaa ns. absoluuttista kannattavuutta,
riippuvuuden säilyessä samankaltaisena.
Absoluuttisten kannattavuuksien sijaan havainnot keskittyvät siis
omakäyttöasteen ja muiden muuttujien vaikutukseen kannattavuuteen nähden.

3. 10.2.2017
Taustatietoa mitoituksesta
Yleisesti aurinkosähkön tuotannon sanotaan olevan kannattavaa vain,
kun kaikki tuotettu aurinkosähkö käytetään ostosähkön korvaamiseen
eli käytännössä pyritään mahdollisimman lähelle 100 %
omakäyttöastetta.
Tässä esityksessä käytetään termiä pohjakuormamitoitus
mitoitukselle, jossa käytössä on suurin mahdollinen järjestelmä
jolla saavutetaan vielä noin 100 % omakäyttöaste. Se ei ole sama
kuin Motivan pohjakuormamitoitus (Miika Korhonen, 2016), joka
johtaisi vielä paljon pienempiin mitoituksiin (kts. kuva alla).
Kuva diplomityöstä (Korhonen, 2016)

4. 10.2.2017
Laskenta-arvot
Muuttuja Arvo Huomioita
Paneelin hiipuma 0,5 % per vuosi
Sähkönhinta Vaihtelee kuluttajittain Siirtohinnat otettu ESE-Verkosta*. Kokonaishinta sisältää
käyttäjäkohtaiset verot, siirrot ja energiamaksun.
Järjestelmähinnat Useita Kerätty toimittajilta ja keskiarvoistettu.
Sähkönhinnan nousu 1 % per vuosi
Kunnossapito 0,3 -0,5 %
investoinnista per vuosi
OKT-kohteissa pienempi omana työnä ja isoissa korkeampi.
Suuntaus Etelään 20 asteen
kulmassa.
Ei optimi kulma, vaan arvioitu keskimääräinen
asennuskulma, niin kattokaltevuuksien kuin tasakattojen
suhteen.
Pitoaika 30 vuotta Invertterit uusitaan kerran pitoajalla, sisältyy
kunnossapitoon.
Tuet 0-40 % Yrityksille 25 %, maatila 40 % ja kotitalouksille
kotitalousvähennys.
* ESE-Verkon siirtohinnat eivät ole Suomen tasolla korkeita, vaan keskihintaisia. Alueelliset erot voivat olla merkittäviä.

5. 10.2.2017
Omakotitalo (OKT), suora
sähkölämmitys
Esimerkkitapaus

6. 10.2.2017
OKT, lähtötietoja
• Vuosikulutus noin 33 MWh
• Nordpool spot –hinnat vuodelta 2013.
• Muuten diplomityön laskenta-arvot (Miika Korhonen, 2016)
Kulutuskäyrä sinisellä ja 5,2 kW aurinkotuotto (joulu, tammi ja helmi merkitty nollatuotoksi)
©Petri Pelli

7. 10.2.2017
OKT tulokset 1/2
• Omakäyttöaste on huomattavasti
alle 100 % parhaiten kannattavissa
kokoluokissa! Ns.
pohjakuormamitoituksella, nyt 1,3
kW järjestelmällä, kannattavuus
paljon huonompi kuin
simulointiohjelman avulla
saatavalla optimilla = 5,2 kW.
• Paras kannattavuus noin 5,2 kW
järjestelmällä, jolloin
omakäyttöaste vain noin 79,5 %.
©Petri Pelli
©Petri Pelli

8. 10.2.2017
OKT tulokset 2/2
Laitosteho
(kW)
IRR (%) Omakustannehinta
snt/kWh
Omakäyttöaste
(%/tuotannosta)
1,3 0,1 13,14 99,5
2,0 1,3 10,90 96,8
3,0 2,0 9,50 92,9
4,0 2,3 8,79 85,8
5,0 2,4 8,35 80,5
5,2 2,4
(3,35*)
8,29 79,5
5,4 2,3 8,22 78,5
7,0 2,2 7,84 71,2
10,0 1,8 7,22 59,9
NS.
pohjakuorma
-mitoitus
Max.
kannattavuus
Huom. Jopa 59,9 % omakäyttöasteella saavutetaan paljon parempi
kannattavuus kuin 99,5 % omakäyttöasteella, joka kannattamaton!
*5,2 kW IRR=3,35 %, jos sähkönkokonaishinta nousee 2 % vuodessa.

9. 10.2.2017
Investointiehdotus
• Paras tuotto 5,2 kW järjestelmällä ja 79,5 % omakäyttöasteella,
kannattavuus kohtuullinen, jos olettaa sähkönhinnan nousevan
nopeammin.
• Mutta voisi investoida jopa 7 kW järjestelmän, koska:
– kannattavuus ei merkittävästi laske.
– kulutusta (kts. kuva alla) voidaan oletettavasti ohjata lisää
keskipäivälle, joustavaa kulutusta tullee lisää (sähköautot, robotti-
imurit, robottiruohonleikkurit), kohteeseen saatetaan hankkia
ilmalämpöpumppu viilennykseen ja akkujen hinnat laskevat niin
nopeasti, että laitoksen elinkaarella akutus tulee kannattavaksi. Nyt
kannattaa ottaa hyötyä sähkön omakustannehinnan laskusta, ero
5,2-7 kW välillä 0,45 snt/kWh.
Kesäkuun kulutuksen tuntikeskiarvot ja 7 kW järjestelmän tuottokeskiarvot.
©Petri Pelli

10. 10.2.2017
Omakotitalo (OKT), osittain
varaava sähkölämmitys
Esimerkkitapaus

11. 10.2.2017
OKT, lähtötietoja
• Vuosikulutus noin 20 MWh
• Nordpool spot –hinnat vuodelta 2013.
• Muuten diplomityön laskenta-arvot (Miika Korhonen, 2016)
Kulutuskäyrä sinisellä ja 6,4 kW aurinkotuotto (joulu, tammi ja helmi merkitty nollatuotoksi)
©Petri Pelli

12. 10.2.2017
OKT tulokset 1/2
• Omakäyttöaste on huomattavasti
alle 100 % parhaiten
kannattavissa kokoluokissa!
Pohjakuormamitoituksella, nyt
0,5 kW, kannattavuus paljon
huonompi kuin
simulointiohjelman tuloksilla.
• Paras kannattavuus noin 6,0 kW
järjestelmällä, jolloin
omakäyttöaste vain noin 64,3 %.
©Petri Pelli
©Petri Pelli

13. 10.2.2017
OKT tulokset 2/2
Laitosteho
(kW)
IRR (%) Omakustannehinta
snt/kWh
Omakäyttöaste
(%/tuotannosta)
0,5 Neg. 23,55 99,2
1,0 Neg. 15,20 95,4
2,0 0,66 11,00 86,3
3,0 1,20 9,59 78,6
4,0 1,39 8,87 72,7
5,0 1,45 8,43 68,0
6,0 1,46 8,13 64,3
7,0 1,43 7,92 61,1
10,0 1,23 7,51 53,4
15,0 0,78 7,16 43,9
NS.
pohjakuorma
-mitoitus
Max.
kannattavuus
Huom. Jopa 43,9 % omakäyttöasteella saavutetaan paljon parempi
kannattavuus kuin 99,2 % omakäyttöasteella, joka kannattamaton!

14. 10.2.2017
Investointiehdotus
• Paras tuotto 6 kW järjestelmällä ja 64,3 % omakäyttöasteella, kannattavuus
vielä kuitenkin pieni.
• Voisi kuitenkin investoida jopa 10 kW järjestelmän, koska
– kannattavuus ei merkittävästi laske.
– vaikka kulutus (kts. kuva alla) on jo ohjattu varaajan osalta keskipäivälle
jonkinlaisella tarkkuudella, joustavaa kulutusta tullee kuitenkin lisää
(sähköautot, robotti-imurit, robottiruohonleikkurit..), kohteeseen saatetaan
hankkia ilmalämpöpumppu viilennykseen ja akkujen hinnat laskevat niin
nopeasti, että laitoksen elinkaarella akutus tulee kannattavaksi. Nyt
kannattaa ottaa hyötyä sähkön omakustannehinnan laskusta, ero 6-10 kW
välillä lähes 1 snt/kWh.
Heinäkuun kulutuksen tuntikeskiarvot ja 6 kW järjestelmän tuottokeskiarvot.
©Petri Pelli

15. 10.2.2017
Omakotitalo (OKT),
kaukolämmitys
Esimerkkitapaus

16. 10.2.2017
OKT, lähtötietoja
• Vuosikulutus noin 8,5 MWh
• Nordpool spot –hinnat vuodelta 2013.
• Muuten diplomityön laskenta-arvot (Miika Korhonen, 2016)
Kulutuskäyrä sinisellä ja 3,6 kW aurinkotuotto (joulu, tammi ja helmi merkitty nollatuotoksi)

17. 10.2.2017
OKT tulokset 1/2
• Omakäyttöaste on huomattavasti
alle 100 % parhaiten
kannattavissa kokoluokissa!
Pohjakuormamitoituksella
kannattavuus paljon huonompi
kuin simulointiohjelman
tuloksilla.
• Paras kannattavuus noin 3,0 kW
järjestelmällä, jolloin
omakäyttöaste vain noin 67,9 %.

18. 10.2.2017
OKT tulokset 2/2
Laitosteho
(kW)
IRR (%) Omakustannehinta
snt/kWh
Omakäyttöaste
(%/tuotannosta)
1,0 -0,88 15,06 97,8
1,3 -0,13 13,14 94,2
2,0 0,55 10,90 82,8
3,0 0,61 9,50 67,9
3,6 0,50 9,03 61,1
5,0 0,14 8,35 49,1
7,0 -0,33 7,84 38,2
NS.
pohjakuorma
-mitoitus
Max.
kannattavuus

19. 10.2.2017
Investointiehdotus
• Paras tuotto 3,0 kW järjestelmällä ja 67,9 % omakäyttöasteella.
• Voisi investoida 3,6 kW järjestelmän, koska
– kannattavuus ei merkittävästi laske.
– kulutusta on haastava ohjata lisää keskipäivälle mutta joustavaa
kulutusta tullee lisää (sähköautot, robotti-imurit,
robottiruohonleikkurit), kohteeseen saatetaan hankkia
ilmalämpöpumppu viilennykseen ja akkujen hinnat laskevat niin
nopeasti, että laitoksen elinkaarella akutus tulee kannattavaksi.
Kesäkuun kulutuksen tuntikeskiarvot ja 3,6 kW järjestelmän tuottokeskiarvot.

20. 10.2.2017
Maatila
Esimerkkitapaus

21. 10.2.2017
Maatila, lähtötietoja
• Vuosikulutus noin 130 MWh
• Nordpool spot –hinnat vuodelta 2013.
• Paneelit etelään.
• Muuten diplomityön laskenta-arvot (Miika Korhonen, 2016)
Kulutuskäyrä sinisellä ja 24 kW aurinkotuotto (joulu, tammi ja helmi merkitty nollatuotoksi)
©Petri Pelli

22. 10.2.2017
Maatila tulokset 1/3
• Omakäyttöaste laskee
huomattavasti nopeammin kuin
sisäinen korko!
• Paras kannattavuus 24 kW
järjestelmällä, jolloin
omakäyttöaste 97 % mutta 32
kW järjestelmälle 90 %
omakäyttöasteella kannattavuus
hyvin lähelle samaa.
©Petri Pelli
©Petri Pelli

23. 10.2.2017
Maatila tulokset 2/3
Maatilalla erikoisuutena se, että 40 %
tuella on periaatteessa kannattavaa
investoida kuinka suuri järjestelmä
tahansa! Tilanne johtuu siitä, että vuoden
2013 spot-keskihinta on korkeampi kuin
diskontaamattomat
omatuotantokustannukset tulevilta
vuosilta!
Spot-keskihinta 2013 oli 4,36 snt/kWh ja
diskonttaamaton
omatuotantokustannus esimerkiksi
150 kW järjestelmälle 3,04 snt/kWh!
Diskonttaamalla saatu LCOE=4,47
snt/kWh
©Petri Pelli

24. 10.2.2017
Maatila tulokset 3/3
Laitosteho
(kW)
IRR (%) Omakustannehinta
snt/kWh
Omakäyttöaste
(%/tuotannosta)
16 9,3 4,95 99,9
20 9,46 4,84 99,2
24 9,51 4,77 97,2
32 9,27 4,69 90,3
40 8,88 4,63 82,6
50 8,35 4,59 73,4
60 7,88 4,57 65,7
*
NS.
pohjakuorma
-mitoitus
Max.
kannattavuus
* Kannattavuus ei romahda, vaikka omakäyttöaste laskee

25. 10.2.2017
Investointiehdotus
Paras tuotto saavutetaan 24 kW järjestelmällä mutta jopa
40 kW järjestelmä voi olla viisas investointi, koska kulutusta
pystytään ohjaamaan lisää keskipäivälle, joustavaa
kulutusta (akkulaitteet) tullee lisää ja elinkaarella akutus
tulee kannattavaksi.
Kesäkuun kulutuksen tuntikeskiarvot ja 40 kW järjestelmän tuottokeskiarvot.

26. 10.2.2017
Ruokakauppa
Esimerkkitapaus

27. 10.2.2017
Ruokakauppa, lähtötietoja
• Vuosikulutus noin 500 MWh
• Nordpool spot –hinnat vuodelta 2013.
• Muuten diplomityön laskenta-arvot (Miika Korhonen, 2016)
Kulutuskäyrä ja 100 kW aurinkotuotto (joulu, tammi ja helmi merkitty nollatuotoksi)
©Petri Pelli

28. 10.2.2017
Ruokakauppa tulokset ½
• Omakäyttöaste laskee
nopeammin kuin sisäinen
korko.
• Paras kannattavuus noin 80
kW järjestelmällä, jolloin
omakäyttöaste 99,8 %.
©Petri Pelli
©Petri Pelli

29. 10.2.2017
Ruokakauppa tulokset 2/2
Laitosteho
(kW)
IRR (%) Omakustannehinta
snt/kWh
Omakäyttöaste
(%/tuotannosta)
60 8,07 5,51 100,0
70 8,11 5,48 99,9
80 8,14 5,46 99,8
100 8,10 5,44 98,7
120 7,89 5,42 95,5
150 7,42 5,39 88,6
180 6,92 5,37 81,5
220 6,32 5,34 73,1
NS.
pohjakuorma
-mitoitus
Max.
kannattavuus

30. 10.2.2017
Investointiehdotus
Paras tuotto 80 kW järjestelmällä mutta suositettaisiin isompaa
järjestelmää, koska:
– Sähkön omakustannehinta laskee isommalla.
– Optimoimalla käyttöä, saadaan isommankin järjestelmän
tuottama aurinkosähkö käytettyä kohteessa.
• Alla olevassa kuvassa nykyinen heinäkuun kulutuksen keskituntiprofiili ja 150 kW
tuottoprofiili. Automaatiolla on varmasti ohjattavissa kulutusta keskipäivälle, esimerkiksi
lasketaan pakastimien lämpötiloja hieman alemmaksi ja annetaan jonain toisena
hetkenä pakastimen palata normaalilämpötilaan (-20 C). Omakäyttöaste 150 kW
tuotolla ja nykyisellä tuntijakaumalla vain 88,6 %, vaikka tuntikeskiarvoista voisi päätellä
muuta => optimoitavissa automaatiolla => kannattavuus paranee.
Kesäkuun kulutuksen tuntikeskiarvot ja 150 kW järjestelmän tuottokeskiarvot.
©Petri Pelli

31. 10.2.2017
Havainnot ja johtopäätökset

32. 10.2.2017
Keskeiset havainnot
• Ns. pohjakuormamitoitus ohjaa hyvin pienten laitosten valintaan.
– Kannattavuus ei yleensä ole tällaisella järjestelmällä paras ainakaan
pienkohteille. Vain isoille kohteille ja tasaisella sähkönkulutuksella
pohjakuormamitoitus on parhaiten kannattava.
• Pienillä laitoksilla on korkea yksikkökustannushinta, alussa hinnan lasku on
hyvin jyrkkää. Tämä selittää edellisen kohdan pääasiassa.
– Näin myös tuotetun aurinkosähkön omakustannehinta tippuu
järjestelmäkoon kasvaessa eli yksikköhinnan tippuessa.
• Tiettyyn rajaan asti itse käytetyn aurinkosähkön määrä kasvaa, vaikka
omakäyttöaste laskeekin.
• Kannattavuus, mittarina sisäinen korkokanta, laskee hitaammin kuin itse
tuotetun aurinkosähkön omakäyttöaste. Tämän vuoksi mitoitus ei ole niin
kriittinen omakäyttöasteen suhteen kuin on annettu ymmärtää. Huomattavasti
alle 100 % omakäyttöasteilla ollaan hyvin lähellä samaa kannattavuutta tai jopa
paremmissa kannattavuuksissa kuin 100 % omakäyttöasteella.

33. 10.2.2017
Keskeiset johtopäätökset
• Edellä kuvattu monen muuttujan optimointiongelma ratkeaa
luotettavasti vain kohdekohtaisella simuloinnilla, ei vanhoilla
nyrkkisäännöillä.
• Kaikissa tutkituissa kohteissa optimaalinen mitoitus on alle 100 %
omakäyttöaste. Kannattavuuden käytännössä muuttumatta voidaan
mitoittaa laitoksia jopa noin 80 % omakäyttöasteelle, riippuen
kohteesta, optimin löytyessä joissain kohteissa niinkin alhaisilla kuin
noin 70 % omakäyttöasteella!
– Tulevaisuuden sähkönkäytönmuutoksilla voidaan omakäyttöastetta
lisätä ja näin parantaa investoinnin kannattavuutta –tähän voi
varautua investoimalla heti isomman ja yksikkökustannuksiltaan
halvemman järjestelmän.
• Kun laitoskoko on valittu, on kannattavuus aina sitä parempi mitä
korkeampi omakäyttöaste on eli mitä enemmän verkosta ostettua
sähköä korvataan. Vanhaa kulutuskäyrää vastaan mitoittaessa 100 %
omakäyttömitoitus ei kuitenkaan johda optimitulokseen, vaan vaatii
tarkemman mitoituksen!

34. 10.2.2017
Selittävät tekijät
• Kuvasta nähdään se, että vaikka verkkoon syötetystä
sähköstä saadaan vain spot-hinta, on spot-hinta (toistaiseksi)
päivän sisällä korkeimmillaan juuri keskellä päivää, kun
aurinkotuotto on kovimmillaan. Tämä vaikuttaa positiivisesti
kannattavuuteen.
©Petri Pelli

35. 10.2.2017
Selittävät tekijät
• Yksikköhinta laskee laitoskoon kasvaessa (kts. Kuva alla).
Mitä isompi järjestelmä, sitä halvempaa on itse tuotettu
aurinkosähkö.
Kuva Korhonen (2016)

36. 10.2.2017
Selittävät tekijät
Usein kannattavuus lasketaan tähän hetkeen. Sähkönhinnan kehitys on
kuitenkin oletettavasti ylöspäin. Korhosen (2016) diplomityössä käytetty
1 %/a nousua, joka johtaisi nykyiseltä noin 12 snt/kWh tasolta noin 16
snt/kWh tasolle 30 vuodessa. Paljon rankempaakin nousua voisi
käyttää, jos verrataan Saksaan, Tanskaan ja Ruotsiin, maihin joissa
sähkö ei ole kalliimpaa mutta verot ja siirrot ovat.
Kuva Korhonen (2016) Kuva Korhonen (2016)

37. 10.2.2017
Kiitokset
Mitoitusohjelma on toteutettu yhteistyössä Lappeenrannan
teknillisen yliopiston (LUT) kanssa teetetyssä diplomityössä
(Miika Korhonen, 2016).
Kiitokset diplomityön ohjaamisesta ja tarkastamisesta
tutkijaopettaja Antti Kosonen (LUT) ja professori Esa
Vakkilainen (LUT). Kiitokset kommenteista, vinkeistä ja
ohjeista professori Jero Ahola (LUT).

38. 10.2.2017
Lisätietoja
Alkuperäinen diplomityö http://urn.fi/URN:NBN:fi-
fe2016120730417 Miika Korhonen (2016)
Lisätietoja: korhonenmiika@gmail.com
YKSILÖLLISET TUNTIKÄYRÄKOHTAISET MITOITUKSET
ETELÄ-SAVON ENERGIA OY: aurinko@ese.fi
Esityksen © Petri Pelli, ESE