Tampereen rakennusten kattopintojen aurinkoenergian tuotantopotentiaali

Tampereen kaupungin auringosta saatava säteilyenergia, aurinkoenergian tuotannolle sopivat sijainnit sekä sähkön- ja lämmön tuotantopotentiaali (MWh/vuosi) rakennuksittain.

Aineisto koostuu kolmesta tasosta:

1) auringon säteilyenergia katoille, kWh/m2/vuosi (tiff), 2) aurinkoenergian tuotannolle sopiva ala katoilla 3) pinta-ala (m2) sekä aurinkolämmön ja sähkön tuotantopotentiaali (kWh/a) rakennuksittain.

Aurinkoenergia-analyysissä selvitetyt aurinkoenergian tuotantopotentiaalit on laskettu olemassa olevien rakennusten kattopinnoilta. Menetelmä huomioi suoran säteilyn lisäksi diffuusin ja siroavan säteilyn, pilvisyyden, ilmankosteuden, lämpötilan, ympäristön varjostukset(puut, kasvillisuus, muut rakennukset) sekä katon omien rakenteiden varjostukset ja kattojen kaltevuudet.

Aurinkoenergiapotentiaaliselvityksen aineisto tuotettiin jokaisesta saatavilla olleista rakennusten kattopinnoista yhden neliömetrin tarkkuudella. Käytetty lähdeaineisto on tuotettu alueellisesti vuosina 2008 - 2014, joten analyysi sisältää vähintään kaikki ennen vuotta 2008 rakennetut rakennukset.

Kattopinta-alat on aurinkoenergian tuottavuutensa perusteella jaettu kolmeen luokkaan: hyvä (aurinkosäteily >900 kWh/m2/a), tyydyttävä (aurinkosäteily 750-900 kWh/m2/a) ja välttävä (aurinkosäteily <750kWh/m2/a).

Sähkön vuosituoton potentiaalia laskettaessa on oletettu aurinkopaneelien hyötysuhteeksi 15 % ja niiden olevan asennettu katon suuntaisesti myös tasakatoilla. Aurinkolämmön hyötysuhteeksi on oletettu 40 %.

Aurinkoenergian tuotantopotentiaalin selvittävässä menetelmässä käytettiin parhaita saatavilla olevia aineistoja: Maanmittauslaitoksen laserkeilausaineistoja, Ilmatieteenlaitoksen säädata-aineistoja sekä kaupunkien ja kuntien rakennus- ja kiinteistörekisterin aineistoja.

Laserkeilausaineiston tuottamisen jälkeen rakennetut rakennukset näkyvät tuotetuissa kartoissa rakennuspolygoneina, jotka sisältävät vain maanpinnan ja kasvillisuuden. Puuttuvat rakennukset tunnistaa kartasta vain ympäröivää rakennuskantaa merkittävästi huonommasta aurinkoenergiapotentiaalista. Huonompi potentiaali johtuu ympäröivän maaston, rakennusten ja kasvillisuuden aiheuttamista merkittävistä varjostumista.

Aurinkoenergia-analyysi toteutettiin pahimman skenaarion menetelmällä, joka tuottaa kullekin kattopinnan pikselille vähimmäissäteilyarvon. Mikäli jollekin kattopinnan pinta-alayksikölle osuu useampi kuin 1 laserpiste, on analyysiin valittu näistä pisteistä pienimmän arvon saanut. Menetelmällä pystytään eliminoimaan mm. kattopinnan yläpuolelle sijoittuvat kasvillisuuspisteet, kuten kattojen ylle lankeavat puustot ja oksistot.

Tarkastelussa jokaiselle rakennukselle laskettiin luotettavuusluku. Luotettavuusluku kertoo, montako laserkeilauspistettä kunkin rakennuksen kattopinnalla osuu ja kuinka raskaasti kattopintaa on jouduttu mallintamaan matemaattisin menetelmin, mikä tuottaa epävarmuutta aurinkoenergia-analyysiin. Luotettavuusluku ilmoitetaan laserkeilauspisteiden peittoalueen ja katon kokonaispinta-alan suhdelukuna. Luotettavuusluku ilmaistaan siten asteikolla 0…100%.

Luotettavuusluvun lisäksi kullekin rakennukselle määritettiin soveltuvuusluku. Soveltuvuusluku kuvaa rakennuksen kattopinnan soveltuvuutta aurinkoenergian tuotantoon. Soveltuvuusluku ilmaisee aurinkoenergian tuotantoon soveltuvan kattopinta-alan katon kokonaispinta-alan suhteen.

Tuotetun aurinkoenergia-analyysin perusteella selvitettiin kunkin kunnan jokaisen rakennuksen aurinkoenergian vuosi- ja kuukausitason tuotantopotentiaali (kWh/rakennus) eriteltynä aurinkosähköksi ja -lämmöksi. Aurinkoenergian tuotantopotentiaali on visualisoitu kahteen karttaan, aurinkoenergiakarttaan ja soveltuvuuskarttaan.

Aurinkoenergiakartta sisältää tiedon kattopinnalla tulevan auringon määrästä kattopinta-alayksikköä kohden. Kartta sisältää legendan, jossa kullekin kattopinnan aurinkoenergian määrää kuvaavalle värisävylle on osoitettu vuosittaisen aurinkoenergian määrä, jonka yksikkö on kWh/a. Karttaa luetaan seuraavasti: mitä kirkkaampi väri (keltainen) kattopinnalla on, sitä enemmän aurinkoenergiaa kattopinnalla voi tuottaa. Tummempi väri (punainen) puolestaan indikoi aurinkoenergian tuotannolle epäsuotuisista varjostuksista tai muista tuotantoon vaikuttavista tekijöistä.

Ominaisuustiedot:

• tunnari: Analyysissä käytetty sisäinen tunniste: M4211D4_1
• kwh_vuosi: Aurinkoenergian tuotantopotentiaali vuodessa esim "67352.45880000001"
• kwh_vuosi_sahko: Aurinkosähkön tuotantopotentiaali (kWh/rakennus) esim. "10102.868820000002"
• kwh_vuosi_lampo: Aurinkolämmön tuotantopotentiaali (kWh/rakennus) esim. "26940.983520000005"
• soveltuvuus: Soveltuvuusluku kuvaa rakennuksen kattopinnan soveltuvuutta aurinkoenergian tuotantoon. Soveltuvuusluku ilmaisee aurinkoenergian tuotantoon soveltuvan kattopinta-alan ja katon kokonaispinta-alan suhteen. Arvona esimerkiksi "18/120.0"
• luotettavuus: Luotettavuusluku kertoo, montako laserkeilauspistettä kunkin rakennuksen kattopinnalla osuu ja kuinka raskaasti kattopintaa on jouduttu mallintamaan matemaattisin menetelmin, mikä tuottaa epävarmuutta aurinkoenergia-analyysiin. Luotettavuusluku ilmoitetaan laserkeilauspisteiden peittoalueen ja katon kokonaispinta-alan suhdelukuna. Luotettavuusluku ilmaistaan asteikolla 0…100% desimaalilukuna esim. "0.4666666666666667"
• piste_x: X-koordinaatipiste: "319440.5"
• piste_y: Y-koordinaattipiste: "6822004.5"
• kiinteisto: Kiinteistötunnus esim. "22836740002"
• rakennustu: Pysyvä rakennustunnus esim. "837-228-3674-2-4"
• pys_rak_nr: Pysyvä rakennusnumero esim. "24672"
• pys_rak__1: 1026406645
• valmistumi: Rakennuksen valmistumisvuosi esim. "1977-01-01".

Rakennusaineisto tarjotaan sekä alueina ja pisteinä. Data on saatavissa rasterikuvina WMS- rajapintapalvelun kautta sekä raakadatana WFS-rajapintapalvelun avulla. Aineiston ylläpito jatkuvaa. WMS- ja WFS- palveluiden kautta dataa voi pyytää useammssa eri formaatissa. WFS-palvelun kautta aineistoa voidaan kutsua useissa eri formaateissa osoitteen outputFormat-parametrilla. Vaihtoehtoina ovat muun muassa: JSON, GML2, GML32, SHAPE-ZIP, CSV. Aineiston natiivi koordinaattijärjestelmä on ETRS-GK24 (EPSG:3878).

Taustajärjestelmänä toimii GeoServer, jonka WFS/WMS -rajapintojen ominaisuuksista on olemassa tarkempi englanninkielinen dokumentaatio.

Geoserverin käyttöön löytyy myös pikaohje dataportaalin ohjeet -osiosta.

Sama sisältö on katseltavissa kartat.tampere.fi -palvelun tai kansallisen paikkatietoikkunan kautta.