Aurinkoenergia

Andasolin aurinkovoimala Espanjassa.

Fysikaalisia perusteita

• Aurinko
• Auringon säteily
• Absorptio
• Valosähköinen ilmiö

Aurinkolämmitys

• Aurinkokeräin
• Aurinkokeitin

Aurinkosähkö

• Aurinkokenno
• Aurinkolämpövoima
• Ilmavirtavoimala

Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty kokonaan uudelleen kirjoitettavaksi. Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla. Tarkennus: Annetuista lähteistä lähes kaikki tarkistuskelvottomia toimimattiomia webbilinkkejä. Terminologia ja laskutavat osin epäselviä. Jatkuvat numerosarjat tekstissä haittaavat lukemista (taulukoiksi?). Huom. päivitettävä

Tämän artikkelin tai sen osan kieliasua on pyydetty parannettavaksi. Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelin kieliasua. Tarkennus: Tarkista kieli koko artikkelista ja poista malline, jos ok

Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty päivitettäväksi, koska sen sisältö on osin vanhentunut. Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla. Tarkennus: Tiedot vanhentuneita

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.

Pääartikkeli: Aurinkokeräin

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. ^[1]

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^lähde?, joka ei vaadi yhtä korkeaa lämpötilaa kuin patterilämmitys.

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.^[1]

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 %.^[2]

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.^[3]

Itävallassa 15 %:ssa omakotitaloista on aurinkolämmitys.^lähde? 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.^[4] Israel oli ensimmäinen ja Espanja toinen maa, joissa kansallisena politiikkana aurinkolämmön käyttö on velvoittavaa uusissa rakennuksissa.^[5]

Aurinkolämmityskapasiteetti 2005-2008 (MW)[6]
#	Maa	2005	2006	2007	2008
1	Kiina	55,5	67,9	84,0
2	Euroopan unioni	11,2	13,5	15,5
3	Turkki	5,7	6,6	7,1
4	Japani	5,0	4,7	4,9
5	Israel	3,3	3,8	3,5
6	Brasilia	1,6	2,2	2,5
7	Yhdysvallat	1,6	1,8	1,7
8	Australia	1,2	1,3	1,2
9	Intia	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.^[7] Saksassa aurinkolämpö työllistää 12 500 ihmistä (2005).

Aurinkolämmitys* (MW lämpöä)[8][9]
#	Maa	Lisäys 2008	Lisäys 2009	Yhteensä 2008	Yhteensä 2009
1	Saksa	1 470	1 130	7 766	8 896
2	Kreikka	209	144	2 708	2 852
3	Itävalta	243	250	2 268	2 518
4	Italia	295	280	1 124	1 404
5	Ranska	272	234	1 137	1 371
6	Espanja	304	274	988	1 262
7	Sveitsi	60	122	416	538
8	Kypros	8	30	485	515
9	Puola	91	101	256	357
10	Portugali	60	122	223	345
11	Britannia	57	63	270	333
12	Tanska	23	38	293	331
13	Alankomaat	18	31	254	285
14	Ruotsi	19	15	202	217
15	Belgia	64	16	188	204
16	Tšekki	25	32	116	148
17	Slovenia	11	6	96	112
18	Bulgaria	3	68	22	90
19	Romania	6	14	66	80
20	Slovakia	9	9	67	76
21	Irlanti	31	23	52	75
22	Unkari	8	40	18	58
23	Malta	4	4	25	29
24	Luxemburg	3	3	16	19
25	Suomi	3	1	18	19
26	Viro				2
27	Liettua				2
28	Latvia				1
Yht.	Euroopan unioni	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 GW_th ja lisäys (2006) 1,05 GW_th. Henkeä kohti Saksan asennusmäärä on kuitenkin vain puolet Itävallasta: 12,7 vs. 25,2 kW_th 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 kW_th/1 000 asukasta. Kypros on siinä johtava: 530 kW_th/1 000 as, Itävalta 225 ja Kreikka 208. Seuraavat ovat Saksa, Tanska ja Sveitsi.^[10]

Seuraavat maat ovat asettaneet uusille rakennuksille velvoitteen lämmittää tietyn määrän vedestä aurinkolämmityksellä^[7]:

• 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.^[11] 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.^[12]

Markkinoiden kasvu laskisi menetelmän kustannuksia.^[13][14] Muiden maiden kokemusten mukaan asentajat harvoin oma-aloitteisesti hankkivat lisäkoulutusta, jos markkinat eivät sitä vaadi.^[10]

Aurinkolämpöä asukasta kohti 2008[15]
#	Maa	m2/1 000 as.	W/as.
1	Kypros	843	590
2	Itävalta	475	333
3	Kreikka	345	241
4	Saksa	137	96
5	Malta	89	62
6	Tanska	79	55
7	Slovenia	67	47
8	Alankomaat	43	30
9	Ruotsi	42	30
10	Tšekki	40	28
11	Portugali	37	26
12	Espanja	32	23
13	Italia	27	19
14	Ranska	27	19
15	Belgia	26	18
16	Luxemburg	23	16
17	Irlanti	18	13
18	Slovenia	17	12
19	Puola	10	7
20	Bulgaria	8	6
21	Britannia	6	4
22	Unkari	6	4
23	Suomi	5	3
24	Romania	4	3
25	Latvia	3	2
26	Viro	1	1
27	Liettua	1	1
EU27 (MW)		57	40
Laskettu kertoimella 1 m2 = 0,7 kW lämpöä

Suluissa pinta-ala m₂ 2006^[12]

• 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

Kestävän kehityksen
teemasivu

• Uusiutuva energia
• Aurinkoenergia
• Aurinkoarkkitehtuuri
• Kestävä kehitys alueittain ja maittain

Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Aurinkolämmitys.

• IEA Task26: Solar Combisystems
• Solar Thermal Markets in Europe – Trends and Market Statistics 2009^{[vanhentunut linkki]} ESTIF 2010
• Potential of solar thermal in Europe ESTIF 2010 (kirjautuminen)