Pientalon energiavaraston mitoitus – kuinka valita oikeankokoinen akku aurinkosähköjärjestelmään?

Aiemmassa artikkelissa ”” kävimme läpi kaikkia tuotteita yleismaallisesti, mitä milläkin voi tehdä. Tässä artikkelissa keskitymme hybridi-invertterin akuston mitoittamiseen kotitalouden energiankulutuksen perusteella.

Aurinkosähkön tuotanto määrittää akuston tarpeen

Aurinkoenergian tuoton asiakas löytää helposti inverttereiden valmistajan portaalistaan.

 Jos aurinkojärjestelmää ei ole vielä hankittu, on   hyvin helppoa EU:n ylläpitämällä sivustolla, mahdollisen aurinkoenergiamäärän selvittämiseen paikkakuntakohtaisesti.

^{Kuva 1: Kohde 1:n ideaali tuotto pilvettömällä päivällä toukokuun alussa. Suunta etelä ja 60 asteen kulma. Paneeliteho 8 kWp.}

Tuottopotentiaali tai olemassa olevan aurinkojärjestelmän toteutunut tuotanto kannattaa selvittää ennen akuston mitoittamista. Ideaalitilanteessa aurinkoisena päivänä toukokuussa (kuva 1: päivätuotto on 64,2 kWh), energiaa on käytettävissä yli oman kulutuksen. Toisaalta on tiedostettava syksyn pienempi tuottopotentiaali ja realistiset tuottomahdollisuudet.

Perussääntö on, että Suomessa aurinkopaneelit pystyvät tuottamaan varhaisesta keväästä aina myöhäiseen syksyyn hyvin paljon energiaa. Keväällä ja syksyllä matalamman lämpötilan ansiosta ja keskikesällä pitkän päivän ansiosta. Yleensä tuottoa on yli oman kulutuksen, kun tuotto- ja kulutusjaksona tarkastellaan koko vuorokautta.

Keskikesällä paneelit tuottavat jopa vähemmän energiaa kuin toukokuussa, koska kesän korkeampi paneelilämpötila laskee paneelien tehoa ja näin ollen energian tuottoa. 

Vertailuksi aurinkoenergiajärjestelmä (kohde 1) tuotti parhaimpina päivinä energiaa 

• kesäkuussa 53,8 kWh,
• heinäkuussa 52,1 kWh ja
• elokuun alussa 48,1 kWh, 

josta päivällä käytettiin mahdollisimman paljon omaan käyttöön ja akkujen lataamiseen. 

Kokonaistuotanto vastaavina kuukausina oli 

• 1151 kWh toukokuussa,
• 1039 kWh kesäkuussa,
• 961 kwh heinäkuussa ja
• 1044 kwh elokuussa. 

Kuvassa 2 on aurinkoinen syyspäivä, joka tuottaa energiaa vielä 76 % verrattuna toukokuun aurinkoiseen päivään.

Kuvassa 3, on syksyn heikoin päivätuotto tummapilviseltä ja sateiselta päivältä.

Vuodenaikojen päiväkohtainen tuotto voi vaihdella hyvinkin paljon. Tämä on normaalia ja puolustaa oman akun hankintaa ja mitoitusta kohteen energian tuoton ja käytön mukaan. 

Kulutusprofiili ratkaisee akun oikean koon

Jokaisen akkua harkitsevan kotitalouden olisi syytä tarkastella seuraavia asioita kiinteistössään: 

• Energian kokonaiskulutus vuorokauden aikana kesällä ja talvella,
• sähkösopimuksen tyyppi, kiinteä vai pörssisähkö.

Akun tuomaa hyötyä kannattaa arvioida myös sähkökatkojen varalle sekä piikkitehojen tasaamiseen. Mitä tarkemmin energiankulutuksen profiili tunnetaan niin kesä- kuin talvipäivän aikana, eri vuorokaudenajan kulutusjaksoina, sitä paremmin akun koko voidaan mitoittaa ja tehdä parasta hyötyä tuottava energian ohjaus.

Kun kulutus on määritelty esimerkiksi Fingridin Datahubiin oman verkkoyhtiön portaalista tai oman mittarin tiedoista, on vuorossa sähköntuoton ja kulutusprofiilin yhdistäminen toisiinsa. 

Nykyiset tekoälypohjaiset työkalut pystyvät tuottamaan varsin tarkkoja laskelmia. Käytännössä tärkeitä tietoja ovat jatkuva pohjakulutus, aamun ja illan aiheuttamat kuorman vaihtelut energiamäärinä.

^{Kuva 3: Kohde 1:ssä Pilvinen ja sateinen päivä, huipputeho vain noin 1 kW, paneelitehon ollessa sama 8 kWp. Tuotto 3,9 kWh.}

ESIMERKKIKOHDE 1

Tämä kohde perustuu omiin kokemuksiin omakotitalosta.

• Invertteri ilman aurinkopaneeleita ja 10 kWh akulla (ensimmäisen vuoden konfiguraatio, toisena vuotena 8 kWp paneelisto),
• lämmönlähteenä kaksi kappaletta ilmalämpöpumppuja,
• sähkösopimuksena pörssisähkö ja
• oma automaatio, 

riittävät varsin hyvin säästöjen saamiseksi vanhassa omakotitalossa. 

Lämmin käyttövesi on aikaohjattu talvella yöajan pörssisähkölle ja kesällä päiväajan aurinkoiselle ajalle. Invertteri on kytketty syöttämään yhtä ilmalämpöpumppua akuilta, toinen ilmalämpöpumppu on kytketty suoraan verkosta energiaa ottavaksi. 

Riippuen syksyn tai talven vuorokauden lämpötilasta, 10 kWh akku on riittänyt 5 – 12 h ajaksi vuorokaudessa yhden ilmalämpöpumpun energiantarpeeseen. Kylmimpänä keskitalven päivinä yksi ilmalämpöpumppu on kuluttanut 5h aikana 10 kWh akkuenergian loppuun, kun taas lauhana päivänä akun energiasisältö on riittänyt jopa 12 h ajaksi. Loppupäivän energia on aina otettu verkosta riippumatta sen hetkisestä energian hinnasta. 

Keskimäärin 10 kWh akkuenergiaa riittää päivän kalleimmille tunneille erittäin hyvin. Koska ilmalämpöpumppu on lämmöntuoton hyötysuhteeltaan niin korkea, että normaalille kotitaloudelle riittää 10 – 20 kWh akusto jo varsin hyvin. Akkukapasiteettia voi laajentaa aina myöhemminkin. 

Ensimmäisenä talvena allekirjoittaneelle kertyi säästöjä noin 500 € edestä verrattuna aiempaan vuoteen. Huhtikuusta syyskuun loppuun energiakustannuksia ei käytännössä synny lainkaan, vain kuukausimaksut ja jonkin verran energian siirroista, niiltä ajanjaksoilta, jolloin aurinkoenergiaa ei ole ollut saatavilla. 

On huomioitava, että akun riittävyyteen lämmitysratkaisussa vaikuttaa hyvin paljon rakennuksen E-luku, asuintilan lämmityslämpötila ja asukkaiden lukumäärä.

ESIMERKKIKOHDE 2

Kuvassa 4 on asennettuna 9 kWp paneelitehoa ja 15 kWh akusto. Toteutuneesta grafiikasta näemme, ettei kohde ole kuluttanut energiaa verkosta käytännössä lainkaan, vaan on ollut omavarainen akkujen ja aurinkosähkön avulla koko vuorokauden. 

Samaan aikaan pörssisähkön energian hinta on ollut 11,47 – 31,88 snt / kWh (23.9.2026), joten säästö ostamattomasta energiasta ja tulo myydystä aurinkoenergiasta on ollut jo merkittävä.

^{Kuva 4: Kohde 2:n aurinkopaneeliteho 9 kW ja akkujen koko 15 kWh.}

yöajan pohjakulutus on koko kesän ja vielä syyskuun lopussakin melko pieni punaisella kuvattuna akun purkua (kuva 4). Syksyn kylmetessä yöajan pohjakulutus kasvaa, jolloin akusto ei välttämättä enää kata kiinteistön energiantarvetta koko vuorokauden ajan. 

Lämmityskauden lähtiessä kunnolla käyntiin akuilla saadaan leikattua piikkitehoja ja vuorokauden kalleimpia tunteja, jolloin merkittävimmät säästöt voivat toteutua. Akkujen mitoitus on tehty kattamaan ensisijaisesti siis kalleimmat tunnit päivältä ja lyhytaikaiset piikkikuormat.

Esimerkkikohde 2 pystyy 15 kWh:n akustolla olemaan omavarainen keväästä pitkälle syksyyn, säästä riippumatta. Talviaikana kohteessa akut ladataan yöaikaan aamuksi täyteen, jonka jälkeen käytetään tekoälyä energian ohjaukseen päivän kalleimmille tunneille tai käyttäjän omia aikaohjauksia invertterin ohjausportaalista. Energiaa käytetään päivän aikana niin kauan, kunnes sitä akuista riittää, jos aurinkoenergiaa ei ole riittävästi saatavilla. Akut ladataan lämmityskautena jälleen täyteen yöaikana.

Näin lasket akuston sopivan koon kotitalouteen

Yhden ilmalämpöpumpun ottama keskiteho 1 kW, vuorokauden kalleimmat tunnit noin 12 h vuorokaudessa. Akun koko on tällöin 12 h x 1 kW = 12 kWh. 

Kannattaa huomioida myös muiden kodin laitteiden yhtäaikainen energian kulutuksen vaikutus tarvittavaan energiamäärään akun koossa. Tätä periaatetta voi skaalata helposti ylöspäin, kaksi ilmalämpöpumppua tuplaa edellä mainitun energiatarpeen. Jos esimerkiksi on kaksi (yhteisteholtaan keskimäärin 2 kW) kulutuslaitetta ja akun halutaan riittävän 12 h, on akun koon oltava tällöin 24 kWh. 

Useamman henkilön talouksissa akun koko on helposti 20 kWh tai enemmän, jotta se kattaisi päivän kalleimmat tunnit noin puolelle vuorokaudelle. Akkutekniikka on kehittynyt paljon muutamassa vuodessa ja akun kokoa on helppo laajentaa myöhemminkin ilman, että se vaikuttaa muiden akkujen antamaan energiamäärään. Tämän mahdollistaa akkuenergian moduulikohtainen hyödyntämistekniikka.

Minkä tahansa aurinkosähköjärjestelmän akun koon voi laskea edellä esitetyllä periaatteella. Mikäli tavoitteena on leikata myös kulutushuippuja, tulee mitoituksessa huomioida energiasisällön lisäksi invertterin ja akuston teho-ominaisuudet. Niiden on kyettävä tuottamaan riittävä syöttöteho laitteiden aiheuttamien ottopiikkien kattamiseksi.

Muistilista onnistuneeseen akkumitoitukseen

• Tutki aurinkoenergian tuotto tai simuloi se laskurilla
• Pienikin 8 kWp aurinkopaneelisto pystyy kesällä lataamaan helposti 20 kWh akun täyteen päivän aikana
• Mittaa energian kulutus ja aikaprofiilit
• Arvioi tarvittavan energian määrä kalleimmille tunneille tai 12h ajalle
• Mitoita akku riittämään haluamallesi energian määrälle
• Käy Sonepar-myyjäsi luona pyytämässä tarjous sopivasta aurinkopaneeli- ja akku järjestelmästä

Artikkelissa on käytetty pääsääntöisenä energian kulutuskohteena kotitalouden lämmitystä laskuesimerkkiä varten, koska lämmitys kuluttaa suurimman osan kodin energiasta. 

Kirjoitussarjan kolmannessa osassa keskitymme Growatt-hybridi invertterin ohjaukseen. Neljännessä osassa mietimme C&I-kokoluokan mitoitusta ja akkujen malleja.

_{Otsikkokuva: Adobe Stock}