Aurinkosähköjärjestelmien tekniikka paranee ja hankintahinta halpenee – järjestelmien takaisinmaksuaika lyhenee. Tältä pohjalta voimalan käynnistänyt Kuopion yliopistollinen sairaala suunnittelee rakentavansa sairaalakampukselle lisää aurinkovoimaa.

Kuopion yliopistollisen sairaalan (KYS) Puijon sairaalan aurinkosähköjärjestelmän rakennuksen ensimmäinen vaihe toimii täyttä päätä. Leijonaosa maailmanmitassa edistyksellisten Kaarisairaalan leikkaussalien vaatimasta energiasta tuotetaan ekologisella tavalla. Huipputeknologia on energiasyöppöä – ekologisuus tulee mukaan nimenomaan energialähteiden muodossa. Myös jäähdytyskoneet kesäkuumilla antavat kulutusmittareille kierroksia. Valaistus ei enää nykyoloissa ole suurimpia energian kuluttajia.

Modernien aurinkokennojen valmistuksen hiilijalanjäljeksi lasketaan 21 g CO2/kWh tuotettua sähköä.

”Yhden Aventia Argos -keräimen teho on 260 kWp, ja niitä on yhteensä 699 kappaletta sarjaan kytkettyinä. Mutta tuotettu sähkö ei vielä riitä sairaalan toimintojen ylläpitoon”, kertoo Juha-Matti Horttanainen, johtava kiinteistöjen ylläpidon asiantuntija.

Horttanainen korostaa, että aurinkovoima on vain lisänä vähentämässä ostettua sähköenergiaa. Varavoimalat taas käynnistyvät, jos valtakunnan verkosta ei saada sähköä, hän lisää.

KYSin Puijon sairaalan aurinkosähköjärjestelmän kilpailutuksen voitti alkuvuodesta LemKem Oy, joka saa kiitosta siitä, että järjestelmä tuli valmiiksi tavoiteaikataulussa.

Noin 275 000 euron investoinnin kuoletusaika on runsaat 14,5 vuotta. Toistaiseksi energiatuki leikkaa kriittiset viisi vuotta investoinnin kuoletusajasta. Tämän tyypin kennojen elinkaareksi lasketaan tavallisesti 25 vuotta.

Yksinkertaisuus valttia

Toiminnassa olevan järjestelmän asennus on yksinkertainen katolla kelluva malli, josta puuttuvat kaikki kiinnikkeet. Haasteena kuitenkin on esimerkiksi viereisellä katolla jatkuvasti käytössä oleva pelastushelikopterin kenttä. Tämän lisäksi myös myrskytuulet ovat tänä vuonna olleet rajuja.

Elokuinen Rauli oli erityisen voimakas Kuopiossa, mutta siitä huolimatta katolla kelluvaa voimalaa ajettiin täyttä päätä myrskyn aikana. Pihagrilllejä, katoksia ja rompekasoja lensi ilmassa, mutta paneelivat kestivät katolla. Ratkaisu kesti siis tuulikokeen, ja juuri tätä kirjoittaessa Utista saapuneen sotilashelikopterin vierailun naapurissa.

Horttanaisen mukaan sairaalakampuksen rakennus 8:n katolla olisi tilaa laajentaa, mutta se vaatisi kantavuuden parantamista, jolloin puolestaan rakentamiskustannukset nousevat.

Vaihtoehto olisi käyttää uusinta tekniikkaa, raamittomia ohutfilmipaneeleita, jotka vulkanoidaan kattopeltiin. Yliopistosairaalassa aurinkosähkön käytössä olevilla katoilla ei ole peltiä.

Kilpailutuksen huikea hyöty

Uuden polven järjestelmät ovat erittäin herkkiä ja ensitietojen mukaan toimivat tehokkaasti myös varjostettuina eli taivaan ollessa pilvessä. Uutuutensa takia vielä kokeellisten ratkaisujen hankinta ei kuitenkaan ole aivan ongelmatonta julkisessa rakentamisessa. Rakennuttaminen täytyy aina kilpailuttaa.

Asiapaperit KYS Puijon sairaalan aurinkosähköjärjestelmästä pyysi 23 potentiaalista toimittajaa, ja tutustumistilaisuudessa maaliskuussa kävi kymmenen kiinnostunutta laiteloimittajaa. Kilpailutustiedoista ilmenee, että kilpailutuskierros johti veronmaksajille hyödylliseen diiliin, sillä halvimman ja kalleimman tarjouksen ero kasvoi noin 85 prosenttiin. Eroa voidaan pitää merkittävänä.

Julkinen rakentamisen etu on, että se selviää nollatason arvolisäverolla.

Nyt alkaa buumi

Muun muassa ympäristö- ja innovaatiojohtamisen professori Raimo Lovio Aalto-yliopiston kauppakorkeakoulusta on arvioinut, että aurinkosähkömarkkinat kasvavat Suomessa lähivuosien aikana. Sekä raamittomien integroitujen aurinkosähköjärjestelmien että erillisten aurinkopaneelien käyttö lisääntyy. Näyttää siltä, että molempia järjestelmiä tarvitaan, arvioivat asiantuntijat.

Julkinen omistus ei säädä sitä, etteikö voimalan intervertereillä vaihtovirraksi muunnettua tasavirtaa voisi myydä sähkösiirtoverkkoon. Yliopistosairaalan peruskulutus on sitä luokkaa, että se käyttää sähkön omissa kohteissaan.

Turvasysistä järjestelmä kytkeytyy häiriötilanteessa automaattisesti irti sähköyhtiön verkosta. Sairaalarakennuksessa täytyy aina löytyä monta vararatkaisua sähköntuottoon.

Sydäntalven voimala seisoo

Juha-Matti Horttanainen katsoo älypuhelimen näyttöä: ei juuri paista, mutta 12 kilowatin teholla on kertynyt 55 kilowattituntia, joka on suuren sähkökiukaan annos.

Talvea kohti mentäessä ja valonsäiden kulman kallistuessa energiatuotto alkaa ehtyä.

”Suunnitelmien mukaan joulu-, tammi- ja helmikuun annamme lumen kertyä rauhassa katolle”, Horttanainen sanoo. ”Lumia ei kannata lähteä poistamaan paneelien päältä.”

KYS Puijon sairaalan sarjaan kytketty aurinkosähköjärjestelmä

• Lepää kolmen rakennuksen katolla; huipputeho yhteensä 182 kWp.

• Rakennus 8, 465 paneelia, huipputeho 120,1 kWp.

• Rakennus 1N, 117 paneelia, huipputeho 30,7 kWp.

• Rakennus 11, 117 paneelia, huipputeho 30,7 kWp.

• Rakennusyhtiö Skanska avusti LemKem Oy:n urakassa.

• Sähköliittymät: Are Talotekniikka Oy.

• Interverterit (4 kpl) toimitti ABB.

Aurinkovoiman hyötysuhde on teholuku

Aurinkokennon hyötysuhde on kennosta saatavan sähkötehon ja kennolle tulevan säteilytehon osamäärä. Suhdeluku 15–20 % on hyvä kaikilla nykyaikaisilla kennotyypeillä, kuten yksi- ja monikiteisillä piikennoilla, joiden markkinaosuus oli äskettäin vielä 90 prosenttia.

Yhdistelemällä tiettyjen ryhmien alkuaineita saadaan aikaiseksi piitä vastaava tehokas kiderakenne. Käytössä ovat myrkyllinen galliumarsenidi (GaAs), jolla päästään 30 %:n hyötysuhteeseen. Myös kadmiumtelluridi (CdTe), joka on louhintaprosesseissa vapautuva ympäristömyrkky, toimii kennoissa korkeammalla hyötysuhteella kuin amorfinen pii tai kupari-indiumdiselenidi.

Teksti Reijo Holopainen, kuvat Ari-Pekka Keränen