12V laitteet sopivat hyvin sähköttömälle mökille, jossa energia tuotetaan esimerkiksi aurinkopaneeleilla ja varastoidaan akkuun. Pelkkä 12 voltin käyttöjännite ei kuitenkaan tarkoita, että laite kuluttaisi vähän sähköä. Olennaista on laitteen teho, käyttöaika ja niiden muodostama energiankulutus.
Off-grid-järjestelmässä hyödyllisin luku on yleensä wattitunteina ilmoitettu vuorokausikulutus eli Wh/vrk. Kun tiedät esimerkiksi 12V valaisimien, 12V jääkaapin, 12V television ja 12V vesipumpun päivittäisen kulutuksen, pystyt arvioimaan paljon järkevämmin myös akun ja aurinkopaneelien tarvittavaa kapasiteettia.
Tässä oppaassa käydään läpi, kuinka kulutus lasketaan ja miksi pelkkää laitteen wattimäärää ei kannata tuijottaa. Lue myös kattava artikkelimme Aurinkosähkö mökille – mitä jokaisen ostajan pitää tietää.
Tärkeimmät asiat 12V laitteiden kulutuksesta
Laitteen teho ilmoitetaan watteina (W), mutta energiankulutus wattitunteina (Wh).
Peruslasku on: teho (W) × käyttöaika (h) = kulutus (Wh).
Off-grid-mökillä kannattaa laskea kaikkien laitteiden kulutus muodossa Wh/vrk.
Pienitehoinen laite voi kuluttaa paljon energiaa, jos se on päällä pitkään.
Suuritehoinen laite voi puolestaan kuluttaa vähän energiaa, jos sitä käytetään vain muutamia minuutteja.
Jääkaapin kulutusta ei yleensä voi arvioida kertomalla nimellistehoa 24 tunnilla, koska kompressori käy jaksoittain.
Akun Ah-lukua ei kannata verrata suoraan laitteiden wattitunteihin. Energiaksi muunnettuna perusperiaate on Wh ≈ V × Ah.
Tee ensin kulutuslaskelma ja mitoita akusto sekä aurinkopaneelit vasta sen jälkeen.
Kenelle tämä opas on ja mitä opit?
Tämä opas on tarkoitettu erityisesti sähköttömän tai off-grid-mökin käyttäjälle, jolla on tai jolle suunnitellaan 12 voltin järjestelmää. Sama laskentaperiaate toimii myös veneessä ja matkailuajoneuvossa. Mikäli mietit vielä valintaa 12V ja 24V järjestelmien välillä, katso artikkelimme Aurinkopaneelijärjestelmä: opas 12V ja 24V valintaan.
Tavoitteena ei ole arvioida yksittäisten laitteiden kulutusta mutu-tuntumalla vaan muodostaa mökin laitteista päivittäinen energiabudjetti.
Kun tunnet energiankulutuksen, pystyt vastaamaan paljon olennaisempiin kysymyksiin: riittääkö nykyinen akku yön yli, kuinka paljon kulutus kasvaa television hankinnan jälkeen ja miksi jääkaappi voi kesähelteellä vaikuttaa akun varaukseen enemmän kuin viileänä päivänä? Mikäli akkukapasiteetin mitoitus mietityttää, lue myös artikkelimme tästä aiheesta.
W, A, Ah ja Wh – nämä pitää erottaa toisistaan
12V laitteiden teknisissä tiedoissa näkyy helposti monta eri yksikköä. Kulutuksen arvioinnissa tärkeimmät ovat nämä:
| Yksikkö | Mitä se kertoo? |
|---|---|
| V, voltti | Jännite |
| A, ampeeri | Sähkövirta |
| W, watti | Hetkellinen teho |
| Ah, ampeeritunti | Akun sähkövarauksen kapasiteetti |
| Wh, wattitunti | Energiamäärä |
Tärkein ero on tehon ja energian välillä.
Watti kertoo, kuinka paljon tehoa laite tarvitsee kyseisellä hetkellä. Wattitunti kertoo, kuinka paljon energiaa on käytetty tietyn ajan aikana. Akku varastoi energiaa, joten off-grid-järjestelmän kokonaiskulutusta on järkevintä tarkastella wattitunteina.
Peruslaskukaava on yksinkertainen:
Teho (W) × käyttöaika (h) = energiankulutus (Wh)
Jos esimerkiksi 10 W valaisin palaa viisi tuntia:
10 W × 5 h = 50 Wh
Jos samanlainen valaisin on päällä kymmenen tuntia, energiankulutus on jo 100 Wh.
Tästä seuraa yksi off-grid-järjestelmän tärkeimmistä periaatteista: laitteen suuri wattimäärä ei automaattisesti tarkoita suurta energiankulutusta. Käyttöaika ratkaisee yhtä paljon.
Näin lasket 12V laitteen päivittäisen energiankulutuksen
Useimmille laitteille tarvitset kolme tietoa:
laitteen tehon watteina
laitteen päivittäisen käyttöajan
mahdollisesti käytössä olevien samanlaisten laitteiden määrän.
Jos mökissä on esimerkiksi neljä 5 W valaisinta, joita käytetään keskimäärin neljä tuntia illassa:
4 × 5 W × 4 h = 80 Wh/vrk
Tämä 80 Wh on kulutuslaskelmassa paljon hyödyllisempi tieto kuin pelkkä tieto siitä, että yksittäinen valaisin on 5-wattinen.
Kaikkien laitteiden kohdalla laskenta ei kuitenkaan ole näin suoraviivaista. Jääkaappi ja painevesipumppu ovat hyviä esimerkkejä laitteista, jotka käyvät automaattisesti vain osan ajasta.
12V valaisimet – pieni teho, mutta käyttöaika ratkaisee
12V valaisimien kulutuksen laskeminen
12V valaisimet ovat yleensä helpoimpia kuormia arvioida, koska valaisimen teho ja käyttöaika ovat tiedossa. Valaisimista ja niiden omainaisuuksista löydät lisätietoa täältä.
Kuvitellaan mökki, jossa on:
neljä 4 W sisävalaisinta
kaksi 3 W kohdevaloa
käyttöaika keskimäärin viisi tuntia illassa.
Kulutus olisi:
4 × 4 W × 5 h = 80 Wh
ja
2 × 3 W × 5 h = 30 Wh
Yhteensä valaistus käyttäisi esimerkissä:
110 Wh/vrk
Luvut ovat tässä vain laskentaesimerkkejä. Oman mökin laskelmaan käytetään omien valaisimien todellisia tehoja ja realistisia käyttöaikoja.
Kesä ja syksy ovat eri asia
Valaistuksen kulutus muuttuu vuodenaikojen mukana. Keskikesällä valoja voidaan käyttää hyvin vähän, kun taas syyskuussa niitä tarvitaan jo useita tunteja joka ilta.
Siksi ympärivuotiseen tai pitkälle syksyyn jatkuvaan mökkikäyttöön ei kannata tehdä yhtä ainoaa kulutusarviota. Käytännöllisempi tapa on tehdä ainakin kesä- ja syyskaudelle omat kulutusprofiilit.
12V jääkaappi – vuorokausikulutus on tärkeämpi kuin wattimäärä
12V jääkaappi on aivan erilainen kuorma kuin valaisin. Kompressorijääkaappi voi olla päällä vuorokauden ympäri, mutta kompressori ei normaalisti käy jatkuvasti.
Tästä syystä jääkaapin nimellistehon kertominen 24 tunnilla voi johtaa pahasti harhaan.
Jos kompressorin käyntiteho olisi esimerkiksi 50 W, lasku
50 W × 24 h = 1 200 Wh
olettaisi kompressorin käyvän täydellä teholla koko vuorokauden. Todellisuudessa termostaatti käynnistää ja pysäyttää kompressoria tarpeen mukaan.
Kompressorijääkaappien valmistajat voivat siksi ilmoittaa energiankulutuksen esimerkiksi vuorokautta kohden tai keskimääräisenä kulutuksena tietyissä testiolosuhteissa. Nimellisvirta ja keskimääräinen energiankulutus ovat eri asioita.
Mikä vaikuttaa 12V jääkaapin sähkönkulutukseen?
Todelliseen kulutukseen vaikuttavat esimerkiksi:
ympäristön lämpötila
jääkaapin sisälämpötila
jääkaapin koko ja rakenne
oven avaamistiheys
sisään laitettavien ruokien lämpötila
ilman kierto jäähdytysjärjestelmän ympärillä.
Kuumalla mökillä jääkaapin on poistettava enemmän lämpöä kuin viileässä ympäristössä. Myös oven jatkuva avaaminen ja lämpimien elintarvikkeiden jäähdyttäminen kasvattavat jäähdytystarvetta. Valmistajan ohjeissakin energiankulutuksen vähentämiseksi suositellaan muun muassa oven lyhyttä aukioloa, esijäähdytettyjä tuotteita ja hyvää ilmankiertoa.
Jääkaappia vertaillessa etsi siis ensisijaisesti energiankulutustietoa, älä pelkkää kompressorin wattimäärää. Jääkaappien ominaisuuksista voit lukea tarkemmin artikkelistamme 12V jääkaappi mökille – valinta ja mitoitus.
12V televisio – helppo kuorma laskea käyttöajan perusteella
12V televisio käyttäytyy energiankulutuksen kannalta yksinkertaisemmin. Se kuluttaa sähköä pääasiassa silloin, kun sitä katsellaan. Jos et ole vielä hankkinut 12V tv:tä tai olet aikeissa ostaa uuden, lue ihmeessä artikkelimme 12V televisio aurinkosähköllä toimivalle mökille.
Jos television ottoteho olisi esimerkiksi 30 W ja sitä katsottaisiin kolme tuntia illassa:
30 W × 3 h = 90 Wh/vrk
Jos sama televisio olisi päällä kuusi tuntia:
30 W × 6 h = 180 Wh/vrk
Television kohdalla käyttäjän omilla tavoilla on siis suuri vaikutus.
Kannattaa huomioida myös mahdolliset muut laitteet: antennivahvistin, suoratoistolaite tai muu jatkuvasti päällä oleva elektroniikka muodostaa oman kuormansa.
Entä valmiustila?
Sähkölaitteet voivat kuluttaa energiaa myös silloin, kun ne vaikuttavat olevan sammutettuina. Tätä kutsutaan standby- eli valmiustilakulutukseksi. Yksittäisen laitteen kulutus voi olla pieni, mutta jatkuva 24 tunnin kuorma kannattaa silti ottaa mukaan tarkkaan energiabudjettiin.
Off-grid-käytössä oleellisinta on jälleen kertoa teho käyttöajalla. Jo yhden watin jatkuva kuorma tarkoittaa:
1 W × 24 h = 24 Wh/vrk
Pienistä jatkuvista kuormista voi siten muodostua yllättävän suuri kokonaisuus, jos niitä on monta.
12V vesipumppu – suuri hetkellinen kuorma voi kuluttaa vähän energiaa
12V vesipumppu osoittaa hyvin, miksi wattimäärä ja energiankulutus pitää erottaa toisistaan.
Painevesipumppu voi ottaa enemmän virtaa kuin moni valaisin tai televisio, mutta pumppu käy tyypillisesti vain silloin, kun vettä käytetään.
Esimerkiksi erään 12 V painevesipumpun valmistajan ilmoittama maksimivirta on 3,5 A. Se vastaa 12 voltin nimellisjännitteellä noin 42 watin hetkellistä sähkötehoa.
Jos käytämme 42 wattia pelkkänä laskentaesimerkkinä ja pumppu käy vuorokaudessa yhteensä 15 minuuttia, käyttöaika tunneissa on:
15 min ÷ 60 = 0,25 h
Energiankulutus:
42 W × 0,25 h = 10,5 Wh/vrk
Tässä esimerkissä pumppu tarvitsee siis hetkellisesti selvästi enemmän tehoa kuin yksittäinen LED-valaisin, mutta sen päivittäinen energiamäärä jää pieneksi lyhyen käyttöajan vuoksi.
Vesipumpun todellinen virrankulutus voi lisäksi muuttua käyttöolosuhteiden mukaan. Pumppujen teknisissä tiedoissa voidaan ilmoittaa eri virtoja eri paineilla ja virtaamilla. Vesipumppujen ominaisuuksista ja valintakriteereistä löydät tietoa tarkemmin täältä.
Tee mökin 12V laitteista kulutustaulukko
Paras tapa hahmottaa kokonaisuutta on kirjata kaikki laitteet samaan taulukkoon.
Alla oleva esimerkki ei kuvaa tiettyä mökkiä tai tiettyjä tuotteita. Sen tarkoitus on havainnollistaa laskentatapaa.
| Laite | Esimerkkiteho | Esimerkkikäyttö | Kulutus |
| 4 × LED-valaisin | 4 × 5 W | 4 h | 80 Wh |
| 12V jääkaappi | valmistajan vuorokausiarvo | 24 h | 300 Wh* |
| 12V televisio | 30 W | 3 h | 90 Wh |
| 12V vesipumppu | 42 W | 15 min | 10,5 Wh |
| Yhteensä | 480,5 Wh/vrk |
*300 Wh on tässä vain esimerkkiskenaarion oletus, ei yleinen 12V jääkaapin kulutusarvo.
Esimerkkimökki kuluttaisi siis noin 481 Wh energiaa vuorokaudessa.
Tästä näkee samalla, miksi laitteiden vertailu pelkkien wattien perusteella ei toimi. Vesipumppu saattaa hetkellisesti olla melko tehokas kuorma, mutta jääkaappi muodostaa esimerkkitapauksessa selvästi suuremman osuuden vuorokausikulutuksesta.
Mitä kulutus kertoo akun riittävyydestä?
Kun kokonaiskulutus tunnetaan wattitunteina, sitä voidaan verrata akun sisältämään energiaan.
Perusperiaate on:
energia (Wh) ≈ jännite (V) × kapasiteetti (Ah)
Esimerkiksi 12,8 V ja 100 Ah nimellisarvoilla akun nimellisenergia olisi:
12,8 V × 100 Ah = 1 280 Wh
Sama suhde näkyy myös akkuvalmistajien teknisissä tiedoissa: esimerkiksi 12,8 V / 100 Ah akun nimellisenergiaksi voidaan ilmoittaa 1 280 Wh.
Tämä ei tarkoita automaattisesti, että kaikki 1 280 Wh pitäisi laskea käyttöön. Käytettävissä olevaan energiaan vaikuttavat muun muassa akkutyyppi, sallittu purkaussyvyys, lämpötila sekä järjestelmän häviöt.
Siksi seuraava askel on tehdä varsinainen akuston mitoitus erikseen. Kulutuslaskelman tehtävä on kertoa ensin, kuinka paljon energiaa mökki todella tarvitsee.
Entä aurinkopaneelien koko?
Sama periaate jatkuu aurinkopaneeleihin.
Jos mökki käyttää esimerkiksi 500 Wh energiaa vuorokaudessa, järjestelmän täytyy pitkällä aikavälillä pystyä palauttamaan akkuun vähintään suunnilleen vastaava energiamäärä sekä kattamaan järjestelmän häviöitä.
Tästä ei kuitenkaan voi päätellä suoraan, että tietyn kokoinen paneeli olisi aina riittävä. Suomessa aurinkosähkön tuotanto vaihtelee voimakkaasti:
vuodenajan
säätilan
paneelin suuntauksen
kallistuksen
varjostuksen
käyttöpaikan mukaan.
Siksi kulutus Wh/vrk on mitoituksen lähtötieto, mutta paneeliteho mitoitetaan erillisessä vaiheessa käyttökauden ja olosuhteiden perusteella.
Yleisimmät virheet 12V laitteiden kulutuksen arvioinnissa
1. Katsotaan vain wattimäärää
100 W laite ei välttämättä kuluta enemmän energiaa kuin 10 W laite.
100 W × 10 min ≈ 17 Wh
10 W × 10 h = 100 Wh
Käyttöaika muuttaa lopputuloksen täysin.
2. Sekoitetaan W ja Wh
W on tehoa. Wh on energiaa.
Kun mitoitetaan akun riittävyyttä, pelkkä kuormien yhteenlaskettu wattimäärä ei kerro päivittäistä energiantarvetta.
3. Sekoitetaan Ah ja Wh
100 Ah ei itsessään kerro akun energiasisältöä, ellei jännitettä tunneta.
12 V × 100 Ah ja 24 V × 100 Ah eivät sisällä samaa nimellistä energiamäärää.
4. Oletetaan jääkaapin käyvän täydellä teholla 24 tuntia
Kompressorijääkaapin käyntijaksot riippuvat termostaatista ja olosuhteista. Käytä valmistajan vuorokausikulutusta tai luotettavaa mittaustietoa, jos se on saatavilla.
5. Unohdetaan pienet jatkuvat kuormat
Valmiustilat, mittarit, elektroniikka ja muut jatkuvasti päällä olevat laitteet voivat yhdessä muodostaa merkittävän energiankulutuksen. Myös esimerkiksi tuuletin voi olla päällä pitkiäkin aikoja.
6. Käytetään liian optimistista käyttöaikaa
Kulutuslaskelmaan kannattaa kirjata se, miten mökkiä oikeasti käytetään. Jos televisio on käytännössä päällä viisi tuntia illassa, kahden tunnin oletus tekee koko laskelmasta liian optimistisen.
Käytännön toimintamalli oman mökin kulutuksen arviointiin
Tee näin:
Listaa kaikki akusta sähköä käyttävät laitteet.
Tarkista laitteen arvokilvestä tai käyttöohjeesta teho, virta tai energiankulutus.
Arvioi realistinen päivittäinen käyttöaika.
Laske tavallisille kuormille W × h = Wh.
Käytä termostaattiohjatuille laitteille, kuten jääkaapille, mieluiten valmistajan ilmoittamaa vuorokausikulutusta.
Muunna minuuttikäyttö tunneiksi: esimerkiksi 15 minuuttia = 0,25 tuntia.
Lisää kaikkien laitteiden Wh-lukemat yhteen.
Tee tarvittaessa erillinen laskelma kesä- ja syyskaudelle.
Käytä kokonaiskulutusta akun mitoituksen lähtökohtana.
Mitoita aurinkopaneelit vasta tämän jälkeen käyttökauden ja tuotanto-olosuhteiden perusteella.
Tarvittavat työkalut ja tiedot
Pakolliset
laitteiden arvokilpi- tai käyttöohjetiedot
arvio todellisista käyttöajoista
yksinkertainen taulukko tai laskentapohja.
Suositeltavat
12V-järjestelmään soveltuva kulutuksen seuranta
akun varaustilan seuranta
päiväkohtainen kulutuskirjanpito, jos järjestelmää halutaan mitoittaa todellisen käytön perusteella.
Tilanteesta riippuvat
yksittäisten laitteiden virrankulutuksen mittaus
eri vuodenaikojen erilliset kulutusprofiilit
jääkaapin todellisen vuorokausikulutuksen seuranta erityisesti kuumissa olosuhteissa.
Turvallisuus 12V järjestelmässä
Matala käyttöjännite ei tarkoita, ettei järjestelmään liittyisi riskejä. Akusto voi tuottaa oikosulkutilanteessa erittäin suuren virran.
Pidä ainakin nämä periaatteet mukana järjestelmän suunnittelussa:
Älä käytä suojaamattomia tai vaurioituneita johtoja.
Älä ohita laitteiden tai järjestelmän suojauksia.
Noudata laitteen valmistajan ilmoittamaa käyttöjännitettä.
Huomioi akun valmistajan käyttö- ja lämpötilarajat.
Älä mitoita järjestelmän osia pelkän keskimääräisen energiankulutuksen perusteella, sillä myös hetkelliset kuormat merkitsevät.
Käytä laitteita niiden suunnitellussa käyttöympäristössä, erityisesti kosteissa ja kylmissä olosuhteissa.
Tässä artikkelissa käsitellään energiankulutuksen arviointia, ei sähköasennuksia tai yksityiskohtaisia kytkentöjä.
USEIN KYSYTYT KYSYMYKSET
Kuluttavatko kaikki 12V laitteet vähän sähköä?
Eivät. 12 V kertoo laitteen käyttöjännitteen, ei energiankulutusta. Kulutus määräytyy laitteen tehon ja käyttöajan perusteella.
Miten lasken 12V laitteen sähkönkulutuksen?
Jos laitteen teho ilmoitetaan watteina, kerro teho käyttöajalla:
W × h = Wh
Esimerkiksi 20 W laite kahden tunnin ajan kuluttaa 40 Wh.
Paljonko 12V jääkaappi kuluttaa sähköä?
Kulutus riippuu jääkaapin mallista, jäähdytystekniikasta ja käyttöolosuhteista. Kompressorijääkaapin kohdalla kannattaa tarkistaa valmistajan ilmoittama vuorokausikulutus sen sijaan, että nimellisteho kerrottaisiin 24 tunnilla.
Kuluttaako 12V televisio paljon akkua?
Se riippuu television tehosta ja katseluajasta. Esimerkiksi 30 W televisio käyttäisi kolmen tunnin katselulla laskennallisesti 90 Wh energiaa.
Paljonko 12V valaisimet kuluttavat?
Tarkka kulutus riippuu valaisimien tehosta, määrästä ja käyttöajasta. Laske kaikki valaisimet yhteen ja kerro kokonaisteho päivittäisellä käyttöajalla.
Kuluttaako vesipumppu paljon akkua?
Vesipumpun hetkellinen virrankulutus voi olla suhteellisen suuri, mutta kokonaisenergiankulutus jää usein paljon pienemmäksi, jos pumppu käy vain lyhyitä jaksoja. Ratkaiseva tieto on yhteenlaskettu käyntiaika.
Miten muutan ampeerit wattimääräksi?
Tasavirtajärjestelmän yksinkertaistettu perussuhde on:
W = V × A
Jos 12 V laite ottaa esimerkiksi 3 A virtaa, teho on nimellisjännitteellä noin 36 W.
Kuinka kauan 100 Ah akku kestää?
Pelkkä 100 Ah ei riitä vastaukseen. Tarvitaan ainakin akun jännite, akkutyyppi, käytettävissä oleva kapasiteetti sekä laitteiden Wh/vrk-kulutus.
Tarkistuslista ennen kulutuslaskelman käyttämistä mitoitukseen
Kaikki säännöllisesti käytettävät laitteet on listattu.
Jokaisen laitteen teho tai energiankulutus on tarkistettu.
Käyttöajat perustuvat realistiseen mökkikäyttöön.
Minuutit on muutettu tunneiksi laskelmissa.
Jääkaapin kulutusta ei ole laskettu suoraan nimellisteho × 24 h.
Valmiustilassa olevat laitteet on huomioitu.
Valaistuksen kaikki valaisimet on laskettu mukaan.
Vesipumpun todellinen käyttöaika on arvioitu.
Kulutukset on muutettu yhteiseen Wh/vrk-yksikköön.
Kesän ja syksyn erilainen käyttö on huomioitu tarvittaessa.
Laitteiden kulutukset on laskettu yhteen.
Akuston mitoitus tehdään kokonaiskulutuksen perusteella.
Aurinkopaneelien mitoituksessa huomioidaan erikseen käyttökausi ja tuotanto-olosuhteet.
Yhteenveto – aloita laitteista, älä akun koosta
12V laitteiden sähkönkulutuksen arviointi kannattaa tehdä ennen akun tai aurinkopaneelien koon päättämistä.
Tärkein luku on päivittäinen energiankulutus Wh/vrk. Sen laskeminen pakottaa huomioimaan sekä laitteen tehon että todellisen käyttöajan.
12V valaisimet ovat hyvä esimerkki pienestä mutta pitkäkestoisesta kuormasta. 12V televisio on yleensä helposti ennakoitava käyttöaikaan sidottu kuorma. 12V vesipumppu voi ottaa hetkellisesti enemmän tehoa mutta käyttää vähän energiaa lyhyen käyntiajan vuoksi. 12V jääkaappi puolestaan voi olla yksi merkittävimmistä jatkuvista energiankuluttajista, vaikka kompressori käy vain osan vuorokaudesta.
Kun olet laskenut laitteiden kulutuksen yhteen, sinulla on ensimmäistä kertaa kunnollinen lähtötieto off-grid-järjestelmän mitoittamiseen.