Talvi 2018-19 oli ensimmäinen, jonka asuimme täällä rakentamassamme saviolkipaalitalossa ja koimme mitä off-grid elämä käytännössä on. Kerrataan talomme suunnittelun lähtökohtia. Kaksi keskeistä periaatetta, joista lähdimme liikkeelle olivat:

1. Emme vain rakenna ”ekotaloa”, vaan rakennamme sen ekologisesti ja luonnollisista materiaaleista.
2. Korostamme mahdollisimman suurta omavaraisuutta ja siksi olemme ”off-grid”, siis emme liity sähköverkkoon, vesijohtoverkkoon emmekä kunnalliseen viemäriin. Netissä toki olemme, mutta sekin langattomasti.
3. Asumme Suomessa, eli kuin kahdella eri planeetalla, riippuen siitä onko talvi vai kesä vai jotakin siltä väliltä.

(Energiajärjestelmämme alkuoletukset marraskuulta 2014 voi lukea täältä.)

Muita suunnittelun lähtökohtia olivat:

• 100 m2 + parvi talossa asuu pariskunta, jonka lapset ovat jo lentäneet pesästä.
• Molemmat tekevät töitä kotoa käsin eli talossa on myös kotitoimistot.
• Talon varustetaso on melko ”normaali” eli sisältää vesivessan, suihkun, pyykinpesukoneen ja astianpesukoneen eli ”normaalit” mukavuudet. Sen sijaan sähköliesi ja -uuni puuttuvat.
• Talo on rakennettu mahdollisimman luonnollisista materiaaleista. Olkipaali-saviseinät, ekoframe puurunko, ala- ja yläpohjassa booritonta selluvillaa, perustuksissa ei finnfoamia jne.
• Päälämmitysmuoto on puulla lämpiävät tulisijat (virallisesti puulämmitteinen lämmityskattila, siis käytännössä kuumavesikierrolla varustettu takka, joka on lämminvesivaraajan kautta yhdistetty lattialämmitykseen).
• Pohjaratkaisu on mahdollisimman avoin, jotta uunien lämpö leviäisi tasaisesti talossa. Talossa on liesi, leivinuuni ja vesikiertotakka. Lisäksi taloon tulee aurinkokeräimet (asennettu kesäkuun 1. viikolla 2019).
• Pohjaratkaisu on tyypillinen passiivitalolle, eli isot ikkunat etelään ja pitkä lippa, joka päästää talviauringon lämmittämään taloa, mutta katkaisee kesäauringon.
• Sähkö tuotetaan aurinkopaneeleilla, tuulivoimalla ja tarvittaessa generaattorilla. Generaattori on tarkoitus muuttaa biokaasulle.
• Oma rengaskaivo
• Pajukkopuhdistamo

Lämmitys

Aloitetaan lämmityksestä. Talo on lämmennyt hyvin, vaikka en usko että se on nykymittapuulla erityisen tiivis. Mielenkiintoisin oivallus onkin, että puulämmitteisen off-grid -talon ei pidäkään olla huipputiivis – tai se voisi muodostua ongelmaksi. Talo lämpiää tulisijoilla, mutta tulisijoilla on muitakin funktioita kuin lämmittäminen, minkä takia niitä tulee välillä käytettyä vaikka ei olisi lämmitystarvetta:

• Koska talvella eletään sähköniukkuudessa, on kahvivedet keitettävä ja ruoat laitettava puuliedellä – se siis lämmitetään yleensä 2-3 kertaa päivässä.
• Rakensimme ison eristetyn leivinuunin, koska haluan oikeasti leipoa. Lauantai on leivontapäivä, jolloin leivon yleensä 20-30 leipää omaan ja kyläläisten tarpeeseen. Uunin lämmitys vaatii noin 3 pesällistä puuta viikonloppuna (esilämmitys perjantaina, lämmitys lauantaina).
• Jos haluaa, että hanasta tulee talvella lämmintä vettä, on vesikiertotakkaa lämmitettävä ainakin muutama kerta viikossa. Kylmimpänä sydäntalvena sitä toki lämmitetäänkin joka päivä, joilloin lämpimään suihkuunkin pääsee.
• Kolme tulisijaa on siis jatkuvasti käytössä, joten jos talo olisi tiivis kuin nolla-energiatalo, seuraisi siitä ongelmia.

Viime talven (2018/19) olemme eläneet täällä ilman aurinkokeräimiä, mikä onkin hyvä, koska nyt pystymme vertaamaan, mikä merkitys niillä oikeasti on, kun ne kesällä asennetaan ja ensi talvena ne täydentävät lämmitystä.

Talossa on lattia- ja seinälämmitys. Tähän liittyy hauska tarina, kun takan kuumavesikierto liitettiin lämminvesivaraajaan ja takkaa alettiin lämmittämään. Kierto on toteutettu paksulla putkella vapaakiertona ilman pumppua. Tämä siksi, että kun takkaa lämmitetään, veden on pakko kiertää, muuten vesi takan vesisäiliössä keittää. Off-grid talossa tämä ei saa riippua sähköstä. Kaikki oli siis valmista, lämminvesivaraaja oli täytetty ja takkaa lämmitettiin. Seurasimme varaajan lämpömittaria, joka ei värähtänytkään. Ok, vettä on 1500 litraa, joten ei se pienestä lämpene. Poltimme pari pesää seuraavana päivänä ja seuraavana, mutta lämpömittari ei sano mitään. Teimme johtopäätöksen, että vesi ei syystä tai toisesta kierrä. Pumppu on laitettava vaikka putkitus menee uusiksi ja tietysti varaaja tyhjennettävä jne – kallis homma. Mutta sitten yhtenä päivänä Max on tekemässä lattialämmityksen suhteen jotain ja unohtaa lattialämmityksen venttiilit kiinni. Yht’äkkiä vesi lämpeneekin. Mitä siis tapahtui?

Jos tuota asiaa laskee auki:

• Puun energiaarvo 4 kWh/kg
• 8 kg = 32 kWh (iso pesällinen kuivaa polttopuuta)
• Hyötysuhde 90% = 29 kwh
• Uuni luovuttaa 10 tunnin ajan lämpöä 3 kW teholla (totta kai teho on laskeva ja kestää kauemmin)
• 50% veden lämmitykseen = 14 kWh tai 1,4 kW teho kymmenen tuntia
• lattialämmityksen teho 100 W/m2.
• lattialämmitys on 12 m2 kylpyhuoneessa ja 28 m2 muualla (makuuhuoneen ja työhuoneen seinät, keittiö, olohuoneen edusta). Yhteensä 40 m2, jolloin lattialämmityksen tehontarve on 4 kW tai vuorokaudessa 96 kWh.

Siis uunista saadaan veteen 1,4 kW teho ja lattialämmitys vie 4 kW tehon. Uunilla lattiat eivät lämpene! Kun lattialämmityksen venttiilit olivat auki, kaikki takan tuottama energia meni suoraan lattialämmitykseen ja varaajassa oleva vesi ei lämmennyt. Niinpä pidämme nyt talvella lämpöä vain kellariin menevässä putkessa – se kun ei saa jäätyä, kun vedet tulevat ja menevät sitä kautta.

Muuttavatko aurinkokeräimet sitten tilannetta? Tavallaan hankalin tilanne on nyt helmi-maaliskuusta lähtien kun lämmitystarve vähenee, joten takkaa ei tule lämmitettyä yhtä usein ja niin ollen lämmintä suihkua ei välttämättä ole tarjolla. Toisaalta aurinko paistaa jo. Motivan grafiikan mukaan maaliskuussa aurinkokeräimistä saa jo yli 70 kWh/m2 lämmitystehoa eli 2,4 kWh/m2 keskimäärin päivässä. 8 m2 keräimet tuottaisivat n 20 kWh päivässä ja 12 m2 tuottaisi 29 kWh päivässä. Toisin sanoen ei sekään riittäisi pitämään lattialämmitystä päällä silloin kun lämmitystarvetta on. Suunnitteluvirhe? Toisaalta aurinkokeräimien osalta joutuu miettimään sitäkin, mitä kaikella lämmöllä tekee kesällä, kun sitä ei tarvitse.

Käyttöveden lämmitys

Eri lähteissä (Motiva, Vattenfall) arvioidaan neljän hengen talouden käyttävän 3600-4000 kWh energiaa käyttöveden lämmitykseen vuodessa. Myös suunnitteluvaiheessa energiatodistusta varten tehdyissä laskelmissa on meille oletettu 4000 kWh/v. Todellisuudessahan meitä asuu täällä vain kaksi henkilöä ja vedenkäyttömme lienee varsin pientä (normihenkilö käy suihkussa päivittäin, mitä me emme tee varsinkaan talvella – kesän kulutuksella ei toisaalta ole merkitystä); uskon energiatarpeemme olevan enintään puolet normista. Jos laskemme 2000 kWh/v mukaan tarkoittaisi se noin 5 kWh/vrk, mikä ei olisi maaliskuussa mikään ongelma eikä tammi-helmikuussakaan (30-45 kWh/m2 aurinkokeräimistä). Ainoa kuukausi, jolloin aurinkokeräimet eivät riittäisi käyttöveden lämmittämiseen olisi joulukuu – muina kuukausina syntyisi kuitenkin ylijäämää lattialämmitykseen. Näyttäisi siis siltä, että lämpöniukkuuskausi (siis käyttöveden osalta) olisi lyhyempi kuin sähköniukkuuskausi. Nämä siis laskennallisesti – ensi talven jälkeen tiedetään kokemusperäisesti miten asia on.

Sähkön ja lämpimän veden käytön suhteen pesukoneet (pyykinpesu ja astianpesu) aiheuttavat suurimmat käyttöpiikit. Pyykinpesukone ottaa 2 kW tehon sähköä ja astianpesukone 1,5 kW tehon koneeseen tulevan veden lämmitykseen, joten talvella niitä ei usein pysty käyttämään ellei generaattori ole päällä. Kahden hengen taloudessa niitä ei muutenkaan tarvitse käyttää kuin 1-2 kertaa viikossa, joten usein pystyy valitsemaan tuulisen tai aurinkoisen päivän. Astianpesukone on kytketty lämpimään veteen sähkönkulutuksen pienentämiseksi, mutta pyykinpesukone on toistaiseksi kytketty kylmään veteen. Kuumaan veteen pyykinpesukonetta ei voi kytkeä, mutta sekoittimen kautta voisi ottaa lämmintä vettä koneeseen.

Sähköä

Marraskuussa 2014 olimme laskeneet että sähkönkulutuksemme olisi 8 kWh/vrk. Meillä ei ole mahdollisuutta mitata kumulatiivista sähkönkulutustamme ja tuotantoakin vain sähköpaneelien osalta, joten emme pysty tuota lukua todentamaan. Aurinkopaneelien nimellisteho on 3120 W (12 x 260 W) ja tuulimyllyn 2600 W. Noita lukuja ei voi kuitenkaan suoraan verrata, sillä aurinkoisena kesäpäivänä paneelit todellakin tuottavat n 3 Kw tasaisella teholla sähköä, kun taas tuulimyllyn keskitehoa on mahdotonta arvioida ilman sähköntuoton kumulatiivista mittausta. Kovalla tuulella hetkellinen teho (minkä lataussäätimestä näkee) vaihtelee nollasta jopa 4 kW:iin eli turbulenssin takia mylly ei koskaan pyöri tasaisella teholla. Käytännössä tuulimylly pyörii jo 4-5 m/s länsituulella, mutta kunnolla tehoa alkaa olla vasta 6-7 m/s nopeudella. 8-10 m/s (noin 30 km/h) tuulen nopeudella menee jo myrskyjarru päälle. Yhden kerran kokemuksen perusteella voi sanoa, että jos tuulee melko kovaa kaksi vuorokautta yhtä mittaa akut latautuvat puolitäydestä täyteen eli sähköä on silloin mennyt akkuihin noin 16 kWh. Sillä perusteella keskiteho ei olisi kovin kummonen. Pääsääntöisesti pelkällä tuulella ei akkuja ole saatu täyteen. Sisämaassa ei tuule tarpeeksi. Kuitenkin tuulimylly tuo oleellisen ja tarpeellisen lisän talvikauden sähkötuotantoon, mutta sisämaan omakotitalossa aurinkosähkö on kyllä huomattavasti halvempaa. Kesällä tuulimyllyn voi kytkeä pois päältä, silloin aurinkoa kyllä riittää.

Kesäsähköä

Viime kesä oli aurinkoinen ja itse asiassa myös varsin tuulinen. Sähköä oli vaikka kuinka paljon. Kun akut ovat täynnä, ylimääräinen sähkö dumpataan 5 kW vastuksella lämminvesivaraajaan. Ikävä kyllä vastuksesta lähtee jossakin määrin häiritsevä ääni. Ilmeisesti dumppauksen taajuutta pitäisi pystyä muuttamaan matalammaksi, mutta vielä ei ole selvinnyt miten. Joka tapauksessa viime kesänä vesi lämpeni lämminvesivaraajassa parhaimmillaan 60C:een tuolla dumpatulla sähköllä. Tänä kesänä, kun aurinkokeräimet on asennettu, tilanne tulee olemaan toinen. Lämminvesivaraaja tulee olemaan kesällä kuuma aurinkokeräimen ansiosta, jolloin termostaatti estää dumppauksen. Akut pysyvät täysinä, jolloin tuulimyllyn pyöriminen estyy. Tulee olemaan hiljaisempaa. Jää nähtäväksi, onko keväällä ja syksyllä jokin jakso, jolloin sähkön dumppauksesta on hyötyä.

Kesällä ei tietenkään ole lämmitystarvetta, joten puulieden käyttäminen ei ole järkevää. Toisaalta sähköä on yllinkyllin, joten kesällä voi käyttää vedenkeitintä ja puulieden päälle asetettavaa induktioliettä (IKEA). Aluperin olimme ajatelleet kaasuliettä kesäkäyttöön, mutta silloin emme vielä hahmottaneet kuinka paljon sähköä kesällä on. Jo maaliskuussa käytimme satunnaisesti vedenkeitintä ja induktioliettä. Kesällä sähkön käyttöä ei tarvitse erityisesti miettiä, sillä sitä riittää kyllä. Invertteri ei kuitenkaan tuota kuin 3,5 kW tehon, joten jos laittaa ensin pesukoneen päälle ja samantien vedenkeittimen, menee sähköt poikki, sillä teho ei riitä.

Talvisähköä

8. lokakuuta jouduttiin ensimmäisen kerran käyttämään generaattoria. Tosin se johtui siitä, että silloin puhallettiin ullakolle täydennysselluvillat ja puhallin tarvitsi paljon tehoa. 7. marraskuuta – 3. helmikuuta generaattoria pyöritettiin 1-2 tuntia päivässä lähes joka päivä, eli poikkeuksena vain tuuliset päivät, joita oli melko vähän. Toisin sanoen aamulla, kun kotitoimisto piti saada käyntiin (valot, lisänäyttö, tulostin, modeemi jne) laitoin generaattorin käyntiin pariksi tunniksi. Sähkö riitti noin klo 18-19:ään illalla, jolloin sytytettiin kynttilät. Läppärit ja kännykäthän (ja siten myös netti) toimivat edelleen omilla akuillaan. Jos jompikumpi pesukone tai muita koneita (sirkkeli, höylä jne) piti saada päälle, joutui generaattoria pyörittämään 3-4 tuntia. Käytännössä generaattori lataa akkuja 1,3 kWh teholla. Noilla tiedoilla voi laskea, että päivittäinen sähköntarpeemme ilman pesukoneita on alle 3 kWh tai jos laskee pesukoneille 3 käyttökertaa viikossa, 30 kWh viikossa (4,3 kWh päivässä). Jos tuota vertaa alkuoletuksiimme, voi todeta, että tarvitsemme vain puolet oletetusta sähkömäärästä, mutta sitäkään ei pystytty tuulimyllyllä tuottamaan, ensisijaisesti koska yleensä ei tuullut. Oletettavasti talvet voivat olla hyvinkin erilaisia tuulisuuden suhteen. Helmikuussa 2019 säätyyppi muuttui ja helmi-maaliskuun olivat melko tulisia, myyllystä saatiin merkittävästi sähköä eikä helmikuun alun jälkeen generaattoria tarvittu.

Sähkön katkeaminen yöksi merkitsi, ettei myöskään jääkaappi saanut sähköä ja sen lämpötila nousi aamuun mennessä noin 12C:een. Itse asiassa kylmäkomeromme on talvella kylmempi kuin jääkaappi. Kun sähkökytkennät saadaan tehtyä loppuun, tulee jääkaappi olemaan priorisoitu, jolloin se saa sähköä sittenkin kun muut sähköt ovat poikki. Sähköthän menevät poikki kun akkujen varaus on laskenut 50%, eli kyllöä sieltä vielä sähköä saa.

Vähäinen sähkönkulutus edellyttää, ettei mitään pientäkään kulutusta ole päällä ”turhaan”. Tällainen ”turha” kulutus, mikä oli pakko lopulta eliminoida oli oma kiinteän ip:n vaativa palvelin. Käytännössä teknisessä tilassa hurisi modeemi, reititin ja palvelinkone, jotka yhteensä kuluttivat noin 200 W:n tehon. Ei kuullosta paljolta, mutta jos sen kertoo 24:llä tunnilla, tulee siitä 4,8 kWh vuorokaudessa. Toisin sanoen meidän mittapuulla valtavasti. Kyseinen ohjelma, jonka takia palvelin oli, oli korvattava selainpohjaisella sovelluksella, jolloin yksinkertainen sim-kortilla toimiva modeemireititin riittää. Valoja ei tietysti pidetä missään turhaan päällä.

Kaikki kodinkoneet on ostettu A+++ energialuokalla, jotta niiden energiankulutus olisi mahdollisimman pieni. Muutenkin ne ovat hintahaitarin yläpäästä, jolloin niitä ei toivottavasti tarvitse tässä elämässä ostaa uudestaan.

Aikaisemmin tuli mainittua, että lattialämmitysjärjestelmästä vain kellarin jäätymisen estävä putki pidettiin lämpimänä. Kellarin kautta tulevat vedet sisään ja ulos ja siellä on paisuntasäiliö, joten se ei saa jäätyä. On siellä säilytetty maakellarin puutteessa myös perunat. Vesi kiertää tietysti sähköpumpulla, jonka tehon tarve tosin on erittäin pieni (alle 10 W), mutta ilman sähköä se ei kuitenkaan toimi. Koska olimme yleensä yöllä ilman sähköä, ei silloin myöskään pumppu toiminut ja kun tulivat tammikuun kovat pakkaset, ei se myöskään lähtenyt enää aamulla pyörimään vaan oli jäätynyt. Onneksi vesiputki ei ehtinyt jäätyä, mutta tietysti tuo lattialämmitysputki oli saatava sulatettua. Laitoin kellariin 1500 W lämppärit puhaltamaan ja siksi tietysti generaattorikin oli oltava päällä – yli 10 tuntia yhtä mittaa, ennenkuin vesi lähti taas kiertämään. Sen jälkeen kun sama oli tapahtunut toisen kerran, ymmärsin laittaa pumpulle oman varajärjestelmän: pumppu ja sen ohjausautomatiikka saivat virran pienen invertterin kautta erillisestä vapaa-ajanakusta, joka latautui silloin kun sähköä oli, jolloin pumppu pysyi päällä ympäri vuorokauden. Vastaavasti myös modeemi ja sääasema pysyivät päällä (rupesi harmittamaan, kun Netatmo sääasema oli aina yöllä poissa päältä).

Varajärjestelmiäkin tarvitaan. Jouluaaton aamuna, kun yritin käynnistää generaattoria, jäi käynnistysnaru käteen. Mistään ei saanut uutta narua, eikä uutta generaattoriakaan. Ehkä onneksi, sillä tori.fi:stä löysin isomman Hondan käytetyn generaattorin, jonka kävin hakemassa.

Helmikuun alussa aurinko alkoi jo paistamaan sen verran korkeammalta, että sähköäkin syntyi ja säätyyppi myös muuttui tuulisemmaksi, mikä jatkui koko maaliskuun. 3. helmikuuta jälkeen ei generaattoria ole tarvinnut käyttää. Tämä tulee varmasti vuosittain vaihtelemaan jonkin verran, mutta myös 2018 generaattorin käyttö rakennuskoneiden tarpeisiin loppui helmikuun puolivälissä. Tänä talvena generaattorissa on käytetty 170 litraa bensiiniä, josta varmaan 20 litraa kellarin lämmittämiseen. Onko 150 litraa sitten paljon vai vähän – sehän vastaa kolmea henkilöauton tankillista (2000-3000 km ajoa). Joka tapauksessa generaattorin käyttäminen ei tunnu hyvältä, tuntui jopa ahdistavalta kuunnella sen pörinää, kun tiesi että bensaa palaa. Ensi talveksi generaattori muunnetaan käymään biokaasulla, jolloin pörinä ei kuullosta niin pahalta.

Aurinkokeräimet asennettiin kesäkuun 1. viikolla. Jo neljässä päivässä lämminvesivaraajan veden lämpötila nousi n. 30 asteesta 80 asteeseen. Ei tarvitse jännittää, riittääkö suihkussa lämmin vesi.

Kaiken kaikkiaan voi todeta, että mukava off-grid elämä on Suomessakin täysin mahdollista, mutta talvikaudelle tarvittaisiin parempia ratkaisuja sähköntuotantoon ainakin sisämaassa. Ehkäpä Suomen olosuhteissa ratkaisu löytyisi jostakin ”puusta sähköä” tekniikasta (Stirling-kone, höyrykone, häkäpönttö…). Omakotitalomittakaavan ratkaisuja siihenkin varmaan löytyy, joskaan ei kaupan hyllyltä. Tällaiset ratkaisut tuottavat aina enemmän lämpöä kuin sähköä, joten ne on suunniteltava osaksi talon lämmitysjärjestelmää. Tosin puun polttaminen vaatii työtä puun kaatamisesta lähtien, kun taas aurinko- ja tuulivoima tuottavat sähköä omia aikojaan.