Paljonko aurinkoenergiaa kattosi saa vuodessa? Jääkö uuden talon piha naapurin varjoon joulukuussa? Paistaako aurinko terassille juhannusiltana? Kysymykset ovat arkisia, mutta vastaukset ovat yllättävän usein arvauksia.

Halusimme näyttää, kuinka tarkkoja vastauksia nykyisillä aineistoilla ja menetelmillä saa. Mallinsimme Pietarsaaren keskustan 351 rakennusta 3D:nä kattomuotoja myöten, laskimme jokaiselle kattopinnalle vuotuisen auringon säteilyn ja jokaiselle puolen metrin ruudulle suoran auringonpaisteen tunnit. Tässä kirjoituksessa kerromme, mitä tuloksista näkee ja mihin niitä voi käyttää.

Haaste: yleiskuva voi olla oikein, vaikka yksittäinen luku on väärin

Aurinkoenergian ja varjojen laskenta ei ole uutta. Suomessa on jo aurinkokarttoja, ja moni suunnitteluohjelma osaa piirtää varjot. Tulos on kuitenkin juuri niin hyvä kuin lähtötieto. Jos rakennus on mallissa pelkkä laatikko, harjakaton eteläinen ja pohjoinen lape sulautuvat samaksi tasaiseksi pinnaksi. Jos rakennuksen korkeus on arvio, varjo on väärän pituinen.

Näimme tämän omissa vertailuissamme. Kun rakennusten korkeudet arvioitiin kerrosluvuista ja puut puuttuivat, suoraa auringonpaistetta tuli keskustan alueella keskimäärin noin kolme tuntia päivässä liikaa. Aurinkoenergiassa näkyi sama ilmiö pienemmässä mittakaavassa: epätarkemmasta lähtötiedosta laskettu tulos oli koko alueen keskiarvona lähes sama kuin tarkemmasta, mutta yksittäisen rakennuksen luku saattoi heittää jopa 14 prosenttia.

Kun päätetään yhden katon aurinkopaneeleista tai yhden pihan leikkipaikasta, yksittäisen kohteen luvulla on väliä.

Ratkaisu: tarkka 3D-malli kattomuotoja myöten

Rakensimme mallin, jossa jokaisella kattopinnalla on oma kaltevuutensa, suuntansa ja korkeutensa. Lähtöaineistoina ovat Maanmittauslaitoksen avoimet aineistot, joissa Pietarsaaren keskustassa on noin 7 mittauspistettä neliömetrillä. Tiheydellä on suuri merkitys: noin 0,5 pisteen neliömetriaineistolla harjakatot jäisivät tasakatoiksi.

Samasta mallista saadaan kolme tarkkuustasoa. Yksinkertaisin on laatikko, seuraavassa ovat eri korkuiset osat ja tarkimmassa, niin sanotulla LoD2.2-tasolla, katon lappeet ja harjat. Myös kirkontornien kaltaiset jyrkät huiput on mallinnettu. Aurinkoenergian ja varjojen laskennassa käytimme tarkinta tasoa.

Keskeiset tulokset

• 351 rakennusta Pietarsaaren keskustasta 3D-malleina.

• Noin 5 cm:n mediaanipoikkeama mallin ja mittausaineiston välillä.

• Noin 720 kWh aurinkoenergiaa neliömetrille vuodessa katoilla keskimäärin, parhailla etelälappeilla yli 1 000 kWh.

• Yli 20 tuntia aurinkoa horisontin yläpuolella kesäpäivänseisauksena, joulukuussa alle neljä tuntia.

• Puolen metrin tarkkuus aurinkotunneissa: jokainen piha, katu ja terassi erikseen.

• Alle 10 minuutin keskimääräinen ero aurinkotunneissa mitattuihin korkeuksiin verrattuna, kun arvioiduilla korkeuksilla ero oli noin kolme tuntia.

Puita ei näytetä 3D-kuvissa, mutta niiden varjot ovat mukana sekä aurinkoenergian että aurinkotuntien laskennassa. Ilman puita tulos näyttäisi selvästi aurinkoisemmalta kuin todellisuus.

Mihin tuloksia voi käyttää

Aurinkopaneelien sijoittelu

Kun jokaisella lappeella on oma lukunsa, näkee heti, mihin paneelit kannattaa asentaa ja mihin ei. Sama tieto auttaa kiinteistöyhtiötä vertaamaan useita rakennuksia keskenään ennen tarjouspyyntöjä.

Kaavoitus ja uudisrakentaminen

Uuden rakennuksen varjo naapuritontille voidaan laskea ennen kuin mitään on rakennettu. Aurinkotunnit kertovat, mihin piha, leikkipaikka tai terassi kannattaa sijoittaa.

Suunnitellut rakennukset

Analyysin voi tehdä myös rakennukselle, jota ei vielä ole. Kun suunnitelma tuodaan olemassa olevaan kaupunkimalliin, näkee etukäteen, paljonko aurinkoa uuden talon katolle tulee, mitkä sen pihoista ovat varjossa ja miten se varjostaa naapureita eri vuodenaikoina. Tieto auttaa jo luonnosvaiheessa, kun rakennuksen muotoa, korkeutta tai sijaintia tontilla vielä voi muuttaa, ja siitä on hyötyä myös kaavamuutoksissa ja naapureiden kuulemisessa.

Kuntien aurinkokartat

Kunta voi tarjota asukkaille kartan, josta näkee oman kattonsa aurinkopotentiaalin. Tarkalla aineistolla kartta kertoo myös, mikä lape on paras.

Havainnollistaminen

3D-malli on helppo tapa näyttää suunnitelma asukkaille, päättäjille tai asiakkaille. Sama malli toimii pohjana myös näkymätarkasteluille.

Esimerkki: Pietarsaaren keskusta

Testialueena oli Pietarsaaren keskusta kirkon ympäriltä. Aurinkoenergian laskennassa ovat mukana kattopinnan kaltevuus ja suunta, rakennusten ja puiden varjot, taivaalta tuleva hajasäteily sekä tyypillisen vuoden sää.

Tiheämmän aineiston ero näkyy selvimmin korttelitasolla. Harvemmasta aineistosta laskettuna katot näkyvät epätarkkoina läiskinä. Tiheällä aineistolla jokainen harja ja taite erottuu, ja pohjoislappeen varjo alkaa täsmälleen harjalta.

Luku kertoo katolle tulevan säteilyn. Aurinkopaneelien tuotto on siitä tyypillisesti noin viidesosa, riippuen paneeleista, asennuskulmasta ja järjestelmästä. Tuotantoarvion laskemme erikseen, kun paneelit ja asennus tiedetään.

Aurinkotunnit laskimme auringon todellisen radan mukaan valitulle päivälle. Laskenta on nopeaa, ja koko kaupungin voi laskea yhtä tarkasti kuin yhden korttelin. Tulokset on tarkistettu riippumattomalla vertailulaskennalla.

Talvi on eri asia

Pohjanmaalla talven valo on lyhyt ja matalalta tuleva. Talvipäivänseisauksena aurinko nousee Pietarsaaressa korkeimmillaan noin kolmen asteen korkeudelle, ja lähes kaikki maan pinta jää rakennusten tai puiden varjoon. Siksi aurinkotunnit kannattaa laskea sekä kesälle että talvelle. Kesän tulos kertoo, missä on mukava oleskella, talven tulos taas sen, mihin lumi jää pisimpään ja missä piha on koko talven varjossa.

Usein kysyttyä

Kuinka tarkka tulos on?

3D-mallin mediaanipoikkeama mittausaineistosta oli Pietarsaaressa noin 5 cm, ja aurinkotunnit laskettiin puolen metrin ruuduissa. Aurinkoenergia on mallinnettu arvo tyypillisen vuoden säällä, ei mitattu arvo, joten yksittäisen vuoden todellinen säteily voi poiketa siitä.

Kuinka vanhaa aineisto on?

Avoimet aineistot päivitetään alueittain muutaman vuoden välein. Pietarsaaren aineisto on kesältä 2021. Jos alueella on rakennettu sen jälkeen, dronekuvaus tuo mallin ajan tasalle.

Mitä tuloksena saa?

Tyypillisesti kartat kuvina, rakennusten 3D-mallit, paikkatietoaineistot, jotka avautuvat yleisimmissä paikkatieto-ohjelmissa, sekä raportin, jossa luvut on koottu kiinteistöittäin tai lappeittain.

Voiko saman tehdä muualla kuin Pietarsaaressa?

Kyllä. Maanmittauslaitoksen aineistot kattavat koko Suomen. Ennen työtä tarkistamme, kuinka tiheää ja tuoretta aineisto alueella on.

Näin työ etenee

1. Rajaus. Sovitaan alue ja kysymykset: aurinkoenergia, varjot, tietyt päivät tai koko vuosi, nykyiset tai suunnitellut rakennukset.

2. Aineistot. Käytetään Maanmittauslaitoksen avoimia aineistoja tai, kun tarvitaan ajantasainen tieto, Dronecan dronekuvauksista tehtyä 3D-mallia.

3. 3D-malli. Rakennukset mallinnetaan kattomuotoja myöten ja tarkistetaan. Suunnitellut rakennukset tuodaan malliin.

4. Analyysi. Lasketaan aurinkoenergia, aurinkotunnit tai varjot halutuille ajankohdille.

5. Tulokset. Toimitetaan kartat, 3D-mallit, paikkatietoaineistot ja tiivis raportti.

Miksi Droneca

Droneca on pohjalainen dronekuvauksiin ja 3D-mallinnukseen erikoistunut yritys. Teemme fotogrammetriaa, ortokuvia ja 3D-malleja rakentamiseen, kiinteistöille ja kunnille. Voimme tehdä saman tarkastelun mille tahansa alueelle Suomessa, avoimista aineistoista tai omista dronekuvauksistamme.

Kiinnostuitko?

Haluatko tietää oman kiinteistösi, korttelisi tai kaava-alueesi aurinkopotentiaalin tai varjot? Suunnitteletko uutta rakennusta tai lisärakentamista? Voimme laskea suunnitellun rakennuksen aurinkoenergian ja varjot jo ennen kuin mitään on rakennettu, ja näyttää, miten se vaikuttaa ympäristöönsä.

Ota yhteyttä ja keskustellaan, miten voimme auttaa. Kysy lisää: droneca.fi

Sisältää Maanmittauslaitoksen avoimia aineistoja (CC BY 4.0).