Astepäivät

Asunnon lämmitystarve kilowattitunteina/tunti on suoraan verrannollinen ulkolämpötilaan. Jos ulko- ja sisälämpötilan ero kaksinkertaistuu, myös lämmityksen tarve kilowattitunteina kaksinkertaistuu.

Taloyhtiön hallituksessa ollessani isännöitsijä esitteli joka vuosi taloyhtiön lämmityksen kilowattitunteina jokaiselta ”astepäivältä”. Astepäivät lisääntyvät yhdellä asteella, kun ulkona on yhtä astetta kylmempi yhden vuorokauden ajan. Ensimmäisenä vuonna protestoin, ettei tuo ole niin yksinkertaista, ja ettei tuollainen yksinkertaistettu mittari ole kovin hyödyllinen. Mutta sitten tuo luku säilyi vuosi toisensa jälkeen muutaman prosentin tarkkuudella samana. Kylminä talvina ja lämpiminä talvina – sama luku. Lisäeristys taas selvästi muutti lukua. Vähitellen oli pakko uskoa, että asunnon lämmityksen tarpeen ratkaisee vain ja ainoastaan ulkolämpötila ja hämmättyvästi aivan suoraan verrannollisesti ulkolämpötilaan.

Perusta asteluvulle löytyy perusfysiikasta. Esim. seinän läpi kulkee lämpöä suoraan verrannollisesti eri puolten lämpötilaeroon.

Energian siirto seinän läpi watteina on (1)

Φ = A * U * (T1 – T2)
Missä:

  • A on seinän pinta-ala neliömetreinä
  • U on seinän lämmönsiirtokerroin (hyvä: 0,1, huono: 1,5)
  • T1 on sisälämpötila
  • T2 on ulkolämpötila

Energian siirto kaksinkertaistuu, jos ulko- ja sisälämpötilan ero kaksinkertaistuu:

A * U * 2(T1 – T2) = 2 * (A × U × (T1 – T2)) = 2Φ

Tähän siis eivät vaikuta seinän muoto tai pinta-ala tai lämmönsiirtokerroin. Kaksinkertainen lämpötilaero tarkoittaa kaksinkertaista lämmitystarvetta kilowatteina. Samassa ajassa lämmitykseen kulutettavat kilowattitunnit siis myös kaksinkertaistuvat.

Muutama muu tekijä vaikuttaa lämmitystarpeeseen, mutta niiden merkitys on toisaalta pieni ja ne kumoavat toisiaan laskettaessa suhteita:

  • ilmanvaihto
  • lattia, jonka takana on eri lämpötila kuin seinien takana
  • tuuli viilentää ulkoseinät eri lämpötilaan kuin ulkolämpötila
  • ikkunoissa lämpöä siirtävät myös ikkunan sisäiset ilmavirrat
  • viemäriin veden mukana katoava lämpö

Voimme olla aivan tyytyväisiä malliin, jossa talon lämmitystarve kilowattitunteina tulee suoraan astepäivistä vakiokertoimella.

(1) http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_transmittance

98E5 vai 95E10?

BensiinimittariItse kutakin kiinnostaisi tankatessa tietää, kumpi bensiini on oikeasti halvempaa:  98E5 vai 95E10. Jos unohdetaan kaikki muut vaikutukset autolle, tekeekö etanolin matalampi polttoarvo matalaetanolisemmasta polttoaineesta edullisempaa käyttää?

Seuraavan laskelman mukaan bensiinin lämpöarvojen ero on puolitoista prosenttia. Tarkan luvun määräävät kuitenkin lisäaineet, joiden pitoisuuksista ei ole tarkkaa tietoa.

Bensiinin lämpöarvo

Polttoaineiden myyjän on lain mukaan myytävä noin yhdeksän tilavuusprosenttia biopolttoainetta, mikä takaa sen, että myös 98E5 polttoaineessa on 10% biopolttoainetta eli 5% alkoholin lisäksi 98E5-bensiinissä on melko varmasti 5% matalaenergisiä bioeettereitä. Tästä vain ei puhuta.

VTT teki tutkimuksen (1), jossa 95E10- ja 98E5-bensiinit todettiin bensiininkulutukseltaan identtisiksi.  Tutkimuksen viimeiseltä sivulta löytyy hämmästyttävä taulukko. Tutkimukseen toimitetut polttoaine-erät olivat prosentin tarkkuudelta polttoarvoltaan identtiset – eipä siis ihme, jos bensiininkulutus oli prosentin tarkkuudella identtinen.

Tutkimuksessa käytetyt Neste Oilin bensiinit (15.03.2011):
Laatu  tiheys  Bensiini  Etanoli  ETBE  TAEE lämpöarvo
       kg/dm3     %         %      %     %    MJ/dm3
95E10  0,758    89,87      8,76   1,37  0,05   31,0
98E5   0,757    90.02      4,84   5.14  0,08   31,2

Onko näin sitten todellisuudessa? Kummassakin bensiinissä on 90% bensiiniä! 98E5-bensiinissä on viisi prosenttia lisäaineita ETBE (etyyli-tert-butyylieetteri) ja TAEE (etyyli-tert-amyylieetteri), joiden polttoarvot ovat bensiiniä pienemmät. Tehtiinkö näin vain tätä testiä varten? Tätä ei kukaan tiedä, koska näiden lisäaineiden määrä on säädelty vain hyvin laajassa vaihteluvälissä (3) (4).

Etanolikeskustelun voi siis kääntää nurin päin: mitä moottorille tekee pitkän päälle yli viisi prosenttia eetteriä 98E5-bensiinissä?

Lämpöarvojen ero

Asiaan, Oletetaan, että 95E10-bensiinissä on vain bensiiniä ja kymmenen tilavuusprosenttia etanolia.

Eri osien polttoarvot ovat (luvut vaihtelevat eri lähteissä, nämä ovat jonkinlaisia keskiarvoja):

  • Bensiini 33 MJ/l
  • Etanoli 23 MJ/l
  • ETBE 29 MJ/l (4)

(näillä luvuilla VTT:n taulukon lämpöarvoksi tulisi kummallekin bensiinille 32 MJ/l eli muutaman prosentin enemmän kuin Nesteen ilmoitus)

Vaikka luvut ovat hieman epämääräisä, suhteeseen voimme luottaa paremmin. Bensiinin, jossa on 10 prosenttia etanolia lämpöarvoksi tulee myös 32,0 MJ/l. Tämä on 3,0% vähemmän kuin puhtaan bensiinin lämpöarvo. Eli ei kovin paljoa. 5%:sen bensiinin lämpöarvoksi tulee 32,5 MJ/l. Eroa 5%:sen ja 10%:sen bensiinin lämpöarvoissa on vain 1,5%. Eetterin lisääminen 5%:seen bensiiniin voi poistaa eron käytännössä kokonaan.

Polttoaine.netin (8) mukaan eilinen keskihinta 95E10 oli 1,546 ja 98E5 1,596. Tässä on eroa 3,2%.

98E5 vai 95E10?

Nykyisellä hintaerolla – vaikka unohtaisimme lisäaineet – 95E10 tulee edullisemmaksi. Energiaero 1,5% vs. hintaero 3,2%. 98E5-bensiinissä mahdollisesti oleva eetteri tekee eron vielä epäedullisemmaksi.

Voimme päätellä, että lisäaineita bensiinissä on melko varmasti maksimimäärä. Bensiinikauppiaille on laissa määritelty jakeluvelvollisuus (4, 5§) Heidän on myytävä 6% energiamäärästä biopolttoainetta (eli siis bensiinin tilavuudesta noin 9%). Lisäaine-eetterit lasketaan biopolttoaineiksi. Siksi 95E10 bensiinissä on melko varmasti 10% etanolia ja 98E5 bensiinissä on melko varmasti 5% etanolia ja 5% bio-eettereitä.

Tämä siis tarkoittaa, ettei 98E5 ja 95E10 polttoaineiden ekologisuudessa ei ole mitään eroa. Kummassakin on bipolttoainetta 10%.

Bensiinikauppiaiden on saatava jakeluvelvollisuus kasaan, vaikka markkinointi ei olisi aina aivan tottakaan. Tämä ei ole hyvä lähtökohta luottamukselle tiedotuksen rehellisyyteen. Jakeluvelvollisuus nousee asteittain 20%:iin vuonna 2020, mistä on vaikea kuvitella kuinka sen saa kasaan hajottamatta kaikkia autoja. Bensiinistä pitää olla lähes kolmannes alkoholia. Kohtuullinen osa nykyisistä autoista on käytössä vielä vuonna 2020.

Lopuksi muistutus, ettei etanolibensiinissä tarvitse olla yhtään etanolia (5).

(1) VTT:n tutkimusraportti
(2) Taloussanomat: ”Emme käännytä enää väkisin E10-bensaan”
(3) Standardin EN 228 mukainen 95E10 määritelmä
(4)  Laki biopolttoaineiden käytön edistämisestä liikenteessä annetun lain muuttamisesta Laki nestemäisten polttoaineiden valmisteverosta, Asetus nestemäisten polttoaineiden valmisteverosta Polttoainetutkimukset 2010
(5) Vihreä lanka: E10-polttoaine ei välttämättä sisällä pisaraakaan etanolia
(6) Nesteen raportti biopolttoaineista
(7) A Guide to Safe Material and Chemical Handling
(8) polttoaine.net

PS. Vaikka öljy-yhtiöt innokkaasti kertovat, ettei alkoholin lisääminen bensiiniin aiheuta ongelmia, löysin heidän oman sisäisen raporttinsa, jossa varoitetaan vedestä etanolibensiinissä (6). Mikäli etanolia sisältävään bensiiniin pääsee vettä (kuten autossa varmasti pääsee), tulos muodostuu tankin pohjalle: ”bensiini pilalla, pohjalle painunut osa on ongelmajäte”. Etanolibensiini imee paljon vettä ilman, että sitä voi silmämääräisesti huomata, joten yksinkertaisemmalle epärehelliselle bensiinikauppialle voi tulla houkutus lisätä bensiiniin vettä oman tankkinsa pilaamisen uhalla.

Sähkönsiirtäjä hyökkää aurinkoenergiaa vastaan Virginiassa

Tämähän olikin odotettavissa: Virginiassa sähköyhtiöt ovat laittamassa aurinkopaneelien käyttäjille 60 dollarin (noin 45 euroa) kuukausittaisen sähköverkon ”tyhjäkäyntimaksun”.
Yksityiskohdat ovat hieman keskenään ristiriitaisia, mutta ilmeisesti maksu tulee ainakin sellaisille aurinkoenergian käyttäjille, jotka toimittavat sähköä myös verkkoon päin. (Kyse ei tietojen mukaan ole kuitenkaan myynnistä vaan myöhemmin saatavasta palautuksesta hinnassa.)
Todennäköisesti tämä sama on edessä Suomessa, jos vaihtoehtoiset energiaratkaisut yleistyvät. On tavallaan oikeudenmukaista, että sähkönsiirrosta maksetaan kilowattitunneittain, mutta todellisuudessa sähkönsiirtoyhtiön kulut ovat täsmälleen samat kulutuksesta riippumatta. Kulutukseen perustuva energialaskutus taitaa kuitenkin olla jopa hallitusohjelmassa.
Osaan myös hyvin kuvitella, ettei sähkön myynti verkkoon ole kovin yksinkertaista ja halpaa sähkönsiirtoyhtiölle. Kenelle hän myy sähkön? Sähkönsiirtoyhtiö ei ole sähkön myyjä eikä ostaja vaan välittäjä. Sähkön pienmyynti verkkoon ei Suomessa olekaan nykysäännöillä mahdollista.
Minä olisin aivan tyytyväinen sähkönsiirron kiinteään 45 euron kuukausihintaan. Tällä hetkellä maksan usein sähkönsiirtoyhtiölle yli kaksinkertaisesti.
Miettisin tällä hetkellä useampaan kertaan, jos suunnittelisin edes kaukaisessa tulevaisuudessa myyväni sähköä verkkoon. Suomen poukkoileva energiapolitiikka tulee tässäkin aiheuttamaan liian vihertäville kansalaisille harmaita hiuksia.
Lähde:

The Washington Post: Cost of solar energy may go up in Virginia

Pohjoimaiden vesivarat

Pohjoimaiden vesivarat lokakuun lopusta 2011 vuosi taaksepäin
(keltainen: Suomi, punainen: Ruotsi, sininen: Norja)
(Kuva tuotettu: Libre Office, lukujen lähde: Nordpoolspot)

Nordpool-sähköpörssistä löytyy tiedot pohjoismaiden vesitilanteesta. Vesitilanne käy minimissään noin viikolla 13, mistä se tasaisesti kasvaa kesän ja syksyn ja on maksimissaan noin viikolla 44. Eli nyt.

Tänä vuonna vettä on paljon enemmän kuin viime vuonna. Viime vuonna tähän aikaan vettä oli varastossa 83 TWh, mutta nyt vettä on varastossa 105 TWh. 27% enemmän.

Olemme huipulla, ja tästä alkaa varastojen alamäki kevättä kohti. Tämä tarkoittaa sitä, että vesivoimalaitosten ei välttämättä tarvitse enää juoksuttaa vettä. Syksyllä pelätään vielä uusia sateita, jotka täyttävät vesialtaat ääriään myöten niin, ettei kaikkea ehdittäisi tekemään sähköksi. Tällöin sähköä tehdään varmuuden vuoksi täydellä teholla vaikka siitä saataisiin huono hinta. Tilanne muuttuu heti, kun varastot alkavat varmasti tyhjentyä. Silloin sähköä ei tarvitse tehdä ellei siitä saa hyvää hintaa. Tämä on sähköpörssin historiassa näkynyt rajuna hinnan nousuna marraskuun puolivälin paikkeilla.

Kuvassa näkyy harmillisen selvästi, miten surkean pienet ovat Suomen vesivarannot verrattuna Norjaan ja Ruotsiinkin.

Mikäli sattuisin omistamaan sekä vesivoimalan että ydinvoimalan, parhaan hinnan saadakseni minun ei kannattaisi tuottaa vesivoimaa kuin silloin, kun sähköstä saa poikkeuksellisen hyvän hinnan. Ennemmin minun kannattaa ohijuoksuttaa ilmaiseksi vettä turbiinien ohi. Toivottavasti kukaan muu ei ole keksinyt samaa. Luonto ja asiakkaat kärsivät.

Puolalainen kaasupurkaus

Uusien tietojen mukaan Puola voi muuttua valtavaksi kaasun tuottajaksi. Tämä muuttaisi mielenkiintoisella tavalla energiatasapainoa lähialueillamme.

Puolassa on valtavasti öljyliusketta, josta uudella menetelmällä on opittu erottamaan kaasua ilman, että liusketta tarvitsee kaivaa ylös maasta. Esiintymä ulottuu Itämeren alle lähes Utöhön asti.

Mitäköhän tapahtuu venäläisen öljyn hinnalle? Ja ennen kaikkia, mitä Venäjä sanoo, jos Keski-Eurooppa ei tarvitse enää heidän kaasuaan?

Econmatters: Poland shale gas energy game changer

Öljylämmityksen kilowattitunnit

Olen laskelmissani väittänyt öljylämmityksen hinnan vastaavan sähköpörssin hintaa 4,5 c/kWh. Tämä on hieman optimistinen luku ja muiden voi olla syytä käyttää toista lukua. Katsotaanpa siis, mistä tuo luku tulee.

Pörssisähkön hinta 4,5 c/kWh vastaa sähkön kuluttajahintaa 10,67 c/kWh.

  • arvonlisävero +1,04 c
  • myyjän provisio +0,25 c (sis. ALV)
  • siirron hinta +2,79 c (sis. ALV)
  • sähköverot + 2.09 c (sis. ALV!)
  • yhteensä: 10,67 c/kWh

Öljyn hinta on suunnilleen sama eli 10,64 c/kWh seuraavilla oletuksilla.

Öljyn polttoarvo on 42,7 MJ/kg eli melko tarkoin 10 kWh/litra. Viimeksi elokuussa ostamani öljyerä maksoi 1,00 e/litra (*). Öljykattilani hyötysuhteeksi on mitattu optimistisesti 94%, joten olen käyttänyt sitä hyötysuhdelaskelmissa. Yhdessä nämä tarkoittavat, että öljy maksaa 10,6 c/kWh:

1,00 e/l / 10 kWh/l / 94% = 10,64 c / kWh

Pessimistisesti voimme laskea hyötysuhteen 85%:iin ja käyttää öljyn tämänhetkistä talvilaadun noussutta hintaa 1,072 e/litra (**). Näillä arvoilla öljylämmitys maksaa 12,6 c/kWh.

1,072 e/l / 10 kWh/l / 85% = 12,6 c / kWh

Jos tämä taas muunnetaan sähkön pörssihinnaksi, se on 6,1 c / kWh

(12,6 – 2,09 – 2,79 – 0,25) / 1.23 c/kWh = 6,1 c/kWh


Jos öljyn joutuu ostamaan nyt ja kattilan hyötysuhde on huono, sähkölämmitystä kannattaa käyttää vaikka pörssisähkö maksaisi yli kuusi senttiä kilowattitunnilta.

Valitettavasti asiassa on vielä yksi monimutkaisuus. Olisi yksinkertaista käyttää kattilan lämmitysvastusta aina, kun sähkön hinta on alhainen. Kuitenkin osa kattilan ja vesikierron häviöistä koskee myös kattilan lämmitysvastusta. Näiden häviöiden mittaaminen voi olla hyvin vaikeaa.

suoran sähkölämmityksen kWh > kattilan sähkövastuksen kWh > öljyn kWh

Turvallinen vanha hehkulamppu on kattilan sähkövastusta taloudellisempi lämmitin.

(*) Itse asiassa öljy maksoi 1,049 euroa litra, mutta se oli HOK-Elannosta, jolloin siitä saa 5% bonusta. Tarkka ihminen ostaa lisäksi bonusöljynsä 1000 litran erissä, jolloin jokaiselta öljynostokuukaudelta saa kaikista muistakin ostoksista muutaman prosentin lisäbonusta. Muiden öljyntoimittajien hinta on tyypillisesti sama kuin HOK-Elannon hinta bonuksen vähentämisen jälkeen.

(**) Tämäkin on hinta 1,128, josta on laskettu 5% bonus pois.