Vuosikulutus on helppo hahmottaa, mutta kuinka suuri teho talossa oikeasti tarvitaan silloin, kun useita suuria kuormia osuu samaan hetkeen?
Tämä kysymys on tärkeä kuormanhallinnan, pääsulakkeiden ja mahdollisten tehopohjaisten tariffien kannalta. Yksittäinen lyhyt kuormitustilanne voi olla järjestelmän mitoituksen kannalta paljon kiinnostavampi kuin koko kuukauden energiankulutus.
Omassa talossani halusin selvittää, mistä suurimmat tehontarpeet todellisuudessa syntyvät. Oletus voisi helposti olla, että pahin tilanne osuu kovimmalle pakkaselle. Data näytti kuitenkin toisenlaisen kuvan.
Miten analyysi tehtiin?
Yhdistin analyysiin tietoa kolmesta lähteestä:
- Datahub: energiankulutus 15 minuutin ja tunnin jaksoissa.
- Home Assistant: talon hetkellinen sähköteho.
- Ulkolämpötila: vuorokauden keskilämpötila.
Aineistosta tunnistin huipputunnit, vertasin niitä lämpötilaan ja kellonaikaan sekä arvioin, mistä kuormat todennäköisesti muodostuivat ja olisiko osa huipuista ollut vältettävissä kuormia porrastamalla.
Yksi selvä poikkeustilanne jätettiin analyysin ulkopuolelle: 24.11.2023 sekä seuraavan päivän ensimmäinen tunti. Sähköä käytettiin silloin tarkoituksella poikkeuksellisen paljon negatiivisen sähkön hinnan vuoksi, joten tilanne ei kuvannut normaalia tehontarvetta.
Suurin osa huipuista oli varsin maltillisia
Huipputehon jakaumasta näkyy, ettei talo käy jatkuvasti lähellä suurinta havaittua tehoa. Suurin osa korkeista tunneista jää selvästi tätä alemmaksi, ja kaikkein suurimmat arvot syntyvät yksittäisissä tilanteissa.
Tämä on kuormanhallinnan kannalta hyvä uutinen. Jos suurin teho johtuisi jatkuvasta peruskuormasta, sen pienentäminen vaatisi käytännössä laitteiston tai rakennuksen muuttamista. Yksittäiseen samanaikaisuuteen voidaan sen sijaan vaikuttaa ohjauksella.
Huipputunnit painottuivat iltaan
Yksi aineiston selvimmistä havainnoista oli huippujen painottuminen iltaan. Tämä sopii hyvin talon normaaliin käyttöön: juuri silloin useita suuria kuormia voi olla käytössä samanaikaisesti.
Kellonaika ei tietenkään yksin kerro syytä, mutta se ohjaa tarkastelun pois ajatuksesta, että huipputehon pitäisi seurata suoraan ulkolämpötilaa.
Kylmä sää nostaa kuormaa, mutta ei selittänyt suurimpia piikkejä
Lämpötilavertailu näyttää odotetun ilmiön: kylmä sää kasvattaa talon peruskuormaa, koska lämmitystarve kasvaa. Suurimmat yksittäiset tehopiikit eivät tässä aineistossa kuitenkaan sijoittuneet yksiselitteisesti kylmimpiin olosuhteisiin.
Tämä on olennainen ero. Lämmitys vaikuttaa siihen, miltä tasolta muu kulutus lähtee, mutta suurin hetkellinen tehontarve syntyy vasta silloin, kun tämän päälle tulee muita suuria kuormia.
Mitä huipputunneilla oikeasti tapahtui?
Top 50 -huipputuntien tarkastelussa toistui käytännössä sama ilmiö: useita suuria kuormia osui samalle ajalle.
Tyypillinen korkea iltatilanne voi muodostua esimerkiksi noin 9 kW:n saunasta, noin 2–3 kW:n muusta kulutuksesta ja mahdollisesta noin 3,6 kW:n sähköauton latauksesta. Näiden samanaikaisuus vie kokonaistehon helposti yli 12–15 kilowatin.
Tämän talon aineiston keskeinen havainto on siksi selvä: suurimmat tehopiikit syntyivät ennen kaikkea kuormien samanaikaisuudesta, eivät pelkästä lämmitystarpeesta.
Osa piikeistä voidaan välttää ilman että energiankäyttöä vähennetään
Monet korkeista tunneista osuivat iltaan ja myös keleihin, joissa lämmitystarve ei yksin pakottanut korkeaan tehoon. Tämä tekee ainakin osasta huippuja aidosti ohjattavia.
Käytännössä tehon pienentäminen ei välttämättä vaadi minkään kulutuksen poistamista. Riittää, että kaikkea ei tehdä samaan aikaan. Omassa järjestelmässäni yksinkertaisia keinoja ovat esimerkiksi sähköauton latauksen estäminen saunan aikana, suurten kuormien porrastus ja koko talon kuormarajaan perustuva ohjaus.
Energiankulutus voi siis pysyä lähes samana, vaikka suurin hetkellinen teho pienenee.
HEOMF-näkökulma: teho on yksi järjestelmän rajoitteista
Tämä sopii hyvin HEOMF-ajatteluun. Hintatietoinen taso voi yrittää siirtää monta kuormaa samalle halvalle tunnille, mutta rajoitteet huomioivassa optimoinnissa myös kokonaisteho vaikuttaa päätökseen.
Kyse ei siis ole datan puutteesta. Mittari voi kertoa erittäin tarkasti, mitä tapahtui. Hyöty syntyy vasta, kun järjestelmä käyttää tätä tietoa päätöksenteossa ja estää tarpeettoman samanaikaisuuden automaattisesti.
Tätä päätös- ja turvarakennetta käsittelen tarkemmin Optimoinnin arkkitehtuuri -sarjassa.
Huipputeho kannattaa tuntea ennen kuin sitä alkaa optimoida
Tehoon perustuvassa ohjauksessa tärkein ensimmäinen vaihe on selvittää, mistä oman talon huiput todella muodostuvat. Pelkkä vuosikulutus tai lämmitysmuoto ei vielä vastaa tähän.
Omassa aineistossani kylmä sää nosti peruskuormaa, mutta suurimmat huiput syntyivät kuormien kasautumisesta. Tämä tarkoittaa, että niitä voidaan hallita suhteellisen yksinkertaisella kuormien koordinoinnilla ilman, että asumismukavuudesta tai tarvittavasta energiasta tarvitsee luopua.
Tämän talon tapauksessa kiinnostavin optimointipotentiaali ei siis ollut pelkästään energian siirtämisessä halvemmille tunneille, vaan myös tarpeettomien tehopiikkien poistamisessa.
Sähkön optimointi -pääsivulta löydät muut aihetta käsittelevät artikkelit ja käytännön esimerkit.