Aurinkosähköjärjestelmän suunnittelu uudisrakennukseen tapaustutkimus koulukohteessa

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan aurinkosähköjärjestelmän soveltuvuutta Kauniaisiin rakennettavaan Kasavuoren koulukeskuksen uudisrakennukseen. Työn tavoitteena on selvittää optimaalinen aurinkosähköjärjestelmän koko, jolla katetaan vähintään 10 % rakennuksen ostosähkön osuutta vastaavasta määrästä.

Työssä tarkastellaan kirjallisuuskatsauksena aurinkopaneelien tuotantoon vaikuttavia tekijöitä, tarkastellaan kahta eri koulurakennusta referenssikohteina sekä analysoidaan niiden kulutustietoja arvioidakseen uudisrakennuksen vuosittaista sähkönkulutusta.

Kandidaatintyössä käytetään aurinkosähköjärjestelmän mitoitustapoina keskimääräistä kuukausikulutusta ja nettonollaenergiamitoitusta. Investointien kannattavuutta arvioidaan käyttämällä nettonykyarvoa, sisäistä korkokantaa, tasoitettua energiankustannusta sekä korollista takaisinmaksuaikaa. Aurinkosähköjärjestelmän kannattavuutta arvioidaan hyödyntämällä Aalto-yliopiston FinSolar-hankkeessa kehitettyä kannattavuuslaskuria.

Tulokset osoittavat, että 34 kWp ja 68 kWp aurinkosähköjärjestelmät ovat taloudellisesti kannattavia, ja kannattavuutta voidaan edelleen parantaa investointituella tai osittaisella lainarahoituksella 1,5 % korolla. 68 kWp aurinkosähköjärjestelmä osoittautui kustannustehokkaammaksi vaihtoehdoksi uudisrakennukselle, sillä sen tuotanto kaksinkertaistuu pienemmällä yksikkökustannuksella (C/kWp).

This Bachelor’s thesis examines the suitability of a solar photovoltaic (PV) system for a new school building to be constructed as part of the Kasavuori school complex in Kauniainen. The objective of the study is to determine the optimal PV system size that would offset at least 10 % of the building’s purchased electricity consumption.

The thesis includes a literature review of factors influencing solar panel performance, an analysis of two existing school buildings used as reference cases, and an evaluation of their electricity consumption data to estimate the annual energy demand of the new building.

The PV system sizing is based on average monthly electricity consumption and a net-zero energy design principle. The economic viability of the proposed system sizes is assessed using key investment metrics, including Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Levelized Cost of Energy (LCOE) and discounted payback period (DPP). The calculations utilize the solar PV profitability calculator developed in Aalto University’s FinSolar project.

The findings indicate that both 34 kWp and 68 kWp PV systems are economically viable, with profitability further improved by an investment subsidy or partial loan financing at an interest rate of 1.5 %. Among the alternatives, the 68 kWp PV system is found to be the more cost-effective option for the new school building, as it doubles the energy production with a lower unit cost (C/kWp).