Näin parannetaan kiinteistöjen energiatehokkuutta

Mitä energiaratkaisuja suositaan nyt ja miksi? Rambollin johtava asiantuntija Santeri Siren ja Hartelan talotekniikkapäällikkö Juuso Mäki istuivat tutkailemaan energiaratkaisujen nykytilaa ja tulevaisuutta.

Katso:

Kuuntele:

Tai lue:

Mistä kiinteistön energiatalous muodostuu?

Santeri Siren: Kiinteistön energiatalous voidaan purkaa kahteen osaan. Ensimmäisen osa koostuu kaikista niistä seikoista, jotka muodostavat kiinteistön energian tarpeen - eli siis sen, kuinka paljon kiinteistö tarvitsee lämmintä tai kylmää, jotta pystytään ylläpitämään haluttuja sisäolosuhteita. Energian tarpeeseen vaikuttavat voimakkaasti esimerkiksi rakennuksen vaipan ominaisuudet kuten lämmön eristävyys, ikkunapinta-alat, lasitusten ominaisuudet ja myös esimerkiksi ilmanvaihtojärjestelmän lämmön talteenottojärjestelmä. Näistä siis muodostuu energian tarve.

Toinen puoli yhtälössä on energian tuotanto, jolla pyritään kompensoimaan energian tarve. Nykypäivänä tyypillisesti käytettyjä ratkaisuja ovat kaukoenergiaratkaisut kuten kaukolämpö ja kaukokylmä. Lisäksi käytetään paljon lämpöpumppuihin perustuvia lämmitys- ja jäähdytysratkaisuja, joissa voidaan hyödyntää maalämpöä, ulkoilmaa tai erilaisia hukkalämpövirtoja.

 Juuso Mäki: Juuri näin. Kun energiaratkaisuja päätetään, on erittäin tärkeää tehdä päätöksiä oikea-aikaisesti. Meillä rakentajilla ja suunnittelijoilla tulee olla hyvissä ajoin tiedossa ne seikat, mitä asiakas haluaa painottaa: Onko tärkeintä hiilijalanjälki, elinkaarikustannukset vai jokin muu? Kun tiedämme asiakkaan painotukset hyvissä ajoin, voimme ohjata suunnittelua oikein, jo arkkitehtisuunnittelun ja massoittelun luonnosvaiheessa.

Hybridijärjestelmät ja optimointi

Santeri: Kun hankkeiden alussa vertaillaan energiamuotoja, niin usein pöydällä ovat kaukolämpö- ja kaukokylmäratkaisut sekä erilaiset lämpöpumppuratkaisut.

Juuso: Sen sijaan, että olisi tulossa jotakin aivan uusia ratkaisua, niin alaa vievät nyt eteenpäin hybridiratkaisut, jotka perustuva olemassa olevaan tekniikkaan.

Santeri: Juurikin näin. Pitkään aikaan ei ole tullut täysin uutta teknologista ratkaisua markkinoille kaupallisesti järkevässä hintaluokassa. Usein ratkaisut pohjautuvat olemassa oleviin teknologioihin, joita sovelletaan siten, että pyritään tehostamaan rakennuksen energiankäyttöä.

Juuri nämä mainitsemasi hybridiratkaisut ovat yleisiä. Niissä pyritään kierrättämään energiaa, ottamaan talteen kaikki hukkalämpövirrat ja yhdistelemään lämpöpumppuratkaisuja kaukoenergiaan. Kohteesta riippuen on yksilöllistä, että minkälaisia hybridiratkaisuja tutkitaan.

Mikä on aurinkoenergian ja sähköakkujen rooli?

Santeri: Miten yleisesti Hartelan kiinteistöhankkeissa tehdään aurinkoenergiaratkaisuja?

Juuso: Joka hankkeessa vähintään tutkitaan ja suurimmassa osassa myös toteutetaan kiinteistökohtaisia aurinkosähköjärjestelmiä. Niiden mitoitus perustuu kesäaikaiseen sähkönkulutukseen, eli ne ovat aika pieniä voimalaitoksia.

Nyt olemme kuitenkin lähteneet tutkimaan etäaurinkovoimalaa ja olemme siinä toteutuksen kynnyksellä. Etävoimala tarkoittaa, että voidaan rakentaa kiinteistöjen omistama iso aurinkovoimala johonkin toisaalle, jossa paneelit voidaan suunnata optimaalisesti, ja sähköä on tehokkaammin saatavilla. Kiinteistöt saavat sitten tuotetun sähkön omaan käyttöönsä. On kiinnostavaa nähdä, kuinka paljon tällaiset aurinkovoimalat yleistyvät.

Aurinkosähkön myötä myös akut tulevat esiin. Kun sähkö on edullista, aurinkosähköä kannattaa ladata akustoon, ja kun hinta on korkealla, kannattaa ottaa akuista sähköä käyttöön. Sähköakut ovat toki vielä arvokkaita. Ihan vielä ei olla siinä pisteessä, että sähköakut saataisiin spottihintaoptimoinnilla kannattaviksi.

Sähköautot kuitenkin tuovat tähän yhtälöön kiinnostavan lisän. Sähköauton akkujahan pystyy hyödyntämään molempiin suuntiin kiinteistön sähköjärjestelmässä. Kun sähköautojen latauspisteet yleistyvät, niin samalla kasvavat mahdollisuudet hyödyntää sähköautoja osana spothinta optimointia tai  kiinteistön kysyntäjoustojärjestelmää.

Korttelikohtaiset ratkaisut yleistyvät

Juuso: Sellainen muutos vaikuttaa olevan tulossa, että järjestelmäkokonaisuudet ovat suurempia. Eli kiinteistökohtaisten järjestelmien sijaan tutkitaan yhä enemmän korttelikohtaisia järjestelmiä.

Santeri: Teen väitöskirjatutkimusta Tampereen yliopistolla, ja olen juuri työstämässä paperia, joka käsittelee korttelikohtaisia järjestelmiä. Siinä on tapauksena maalämpöä ja ilmalämpöä hyödyntävä hybridijärjestelmä, joka palvelee asuinkerrostalokorttelia. Kyllä siinä on mielenkiintoisia etuja saavutettavissa verrattuna hajautettuihin kiinteistökohtaisiin järjestelmiin.

Juuso: Meillä on ollut merkittävä korttelikohtainen hanke Oulun Karjasillassa, jossa on samalla korttelialueella 11 kerrostaloa ja toimitilakiinteistöä. Siellä on toteutettu järjestelmä, jossa otetaan kaukolämmön paluuvedestä lämpöpumpuilla energiaa talteen ja tehdään siitä lisää lämmitysenergiaa korttelille. Kesäaikana lämpöpumppuja hyödynnetään kylmäenergian tekemiseen ja siitäkin saadaan lauhde-energia hyödynnettyä korttelin käyttöön. Myös kaukolämpöyhtiö saa tästä hyötyä sitä kautta, että paluuvesi on normaalia viileämpää, mikä on heille eduksi.

Santeri: Korttelikohtaisista ratkaisuista on puhuttu pitkään, mutta ihan arkipäivää ne eivät vielä ole. Vähitellen niitä kuitenkin tuntuu tulevan.

Vaikka puhuttiin, että uusia energiaratkaisuja ei oikeastaan ole tullut, niin kannattaa kuitenkin nostaa esiin keskisyvät energiakaivot. Nehän ovat maalämpöä, mutta energiaa otetaan huomattavasti syvemmältä kuin perinteisissä lämpökaivoissa. Siinä missä perinteisissä kaivoissa porataan 200-400 metriin, niin keskisyvissä kaivoissa mennään 1500-4000 metrin syvyyteen. Niissä on paljon potentiaalia, mutta ne ovat vasta vähitellen tulossa markkinaan.

Paikallinen energiantuotanto ostopalveluna

Santeri: Erilaisia energianhankintamalleja on tullut viime aikoina markkinoille. Muun muassa vaihtoehto, jossa voi ostaa paikallisesti tuotetun energian palveluna. Onko teillä tullut tällaista keissiä vastaan?

Juuso: Kyllä, olemme tutkineet esimerkiksi sellaista vaihtoehtoa, että toteutetaan maalämpö- tai hybridijärjestelmä avaimet käteen -periaatteella. Palveluntarjoaja jää sitten operoimaan ja ylläpitämään järjestelmää ja laskuttaa kiinteistöä käytetyn energian mukaisesti. Suuri etu tässä on se, että energiajärjestelmää jää operoimaan ja optimoimaan toimija, joka tuntee järjestelmän täysin. Erityisesti monimutkaisissa hybridijärjestelmissä tämä voi olla kiiinteistön etu.

Santeri: Kyllä, helppous on tässä ilman muuta suuri etu kiinteistölle: putkesta tulee energiaa ja siitä laskutetaan tietty hinta. Ei tarvitse huolehtia monimutkaisen järjestelmän ylläpitämisestä tai huoltamisesta. Tämä järjestely voi sopia hyvin myös korttelikohtaisiin energiayhteisöihin. Energiayhteisössä voi olla jollakin taloyhtiölle korkea kynnys ryhtyä tuottamaan energiaa koko korttelin käyttöön. Tällaisissa tapauksissa on aika luonnollista ottaa mukaan operaattori, joka myy energiaa rakennuksille.

Juuso: Kyllä. Jos operaattori on paikallinen energiayhtiö, joka myy kaukolämpöä, niin siitä voi saada hyvää synergiaa, kun kaukolämpökin on mukana hybridiratkaisussa. Tämä voi myös toimia niin päin, että korttelissa lämmitetään kaukolämpöverkostoa energiayhtiön tarpeisiin.

Santeri: Sama energianhankintaperiaate toimii myös aurinkoenergian suhteen: on firmoja, jotka liisaavat aurinkopaneeleja. Eli kiinteistön katolla voi olla toisen yrityksen omistamat paneelit, joista myydään kiinteistölle sähköä tietyllä hinnalla.

Mitä jos kaukolämpöön tulee spottihinnoittelu?

Juuso: Sähkömarkkinat ovat lähteneet voimakkaasti spottihinnoitteluun mukaan. Mitä olet mieltä: voisiko kaukolämpöön tulla vastaavanlaista hinnoitteluratkaisua?

Santeri: Pitkään on ollut puhetta siitä, että kaukolämmön spottihinnoittelu voisi olla tulossa, mutta en ole toistaiseksi törmännyt konkreettiseen toteutukseen. Jos sellainen tulee, niin se tarjoaa saman tyyppisiä mahdollisuuksia kuin sähkönkin osalta. Eli älykkään ohjauksen avulla voidaan hyödyntää nopeasti vaihtuvaa spottihintaa esimerkiksi siten, että käytetään kaukolämpöä, kun se on edullista ja jotakin rinnakkaista lämmitysratkaisua, kun kaukolämpö on kallista.

Juuso: Tämä toisi kysyntäjoustoajattelua entistä vahvemmin mukaan kiinteistöjen energiaratkaisuihin ja toisi keskusteluun esimerkiksi sen, miten energiaa pystytään varastoimaan kiinteistöissä.

Santeri: Kyllä, energiavarastot liittyvät spottihintoihin kiinteästi. Kaukolämpöhän on nyt usein hinnoiteltu kuukausikohtaisesti. Eli talvikuukaudet ovat usein kalliimpia ja kesäkuukaudet voivat olla huomattavastikin edullisempia. Kuukausitasollakin tapahtuvassa hinnoittelussa voidaan rakentaa sovellutuksia, joilla voidaan optimoida kiinteistön energiankäyttöä. Mitä pienemmäksi aikaresoluutio menee, niin sitä enemmän tulee mahdollisuuksia optimointiin. Toki se edellyttää kehittyneempiä automaatiojärjestelmiä, mutta kun mahdollisuuksia tulee, niin teknologia ja ratkaisut kehittyvät markkinavetoisesti.

Juuso: Tuntuu, että alalla fokus siirtyy yhä enemmän energian tuottamistavasta siihen, miten järjestelmää ohjataan ja optimoidaan älykkäästi. Oleelliseksi nousee esimerkiksi se, että automaatiojärjestelmässä on sisäänrakennettuna spottihinnoittelun ohjausperiaatteet ja vaikkapa säädata, jonka perusteella kiinteistöön voidaan varata lämpöä ennen kylmää jaksoa.

Toiminnanvarmistuksen merkitys kasvaa

Santeri: Kun kiinteistöjen energiajärjestelmät muuttuva monimutkaisempaan suuntaan, toiminnan varmistamisen merkitys korostuu. On tietenkin tärkeää saada järjestelmä toimimaan, kuten se on suunniteltu. Tässä on oleellista, että järkevästi toteutetun mittaroinnin kautta saadaan kattava kuva järjestelmän toiminnasta. Pitää siis tietää, meneekö energiaa oikeisiin paikkoihin ja sen verran, kun on suunniteltu. Käyttöönoton jälkeen tilannetta tulee seurata tarkasti minimissään pari vuotta.

Juuso: Kyllä, toiminnan varmistus on edellytys sille, että järjestelmä saadaan lopulta tehokkaasti toimimaan. Harvoin homma onnistuu niin, että kun laitetaan virrat päälle, niin kaikki toimii. Onnistuminen vaatii seurantaa ja hyvää ymmärrystä järjestelmästä.

On hienoa, että automaatiojärjestelmiin on tullut analytiikkaa mukaan, eli kun järjestelmä havaitsee epäloogisuuksia toiminnassa, niin se pystyy joko itse tekemään korjaavia toimenpiteitä tai hälyttämään ihmisen tekemään muutoksia. Automaatio helpottaa järjestelmän toiminnan varmistamista ja ylläpitoa yhä enemmän.

Santeri: Kyllä. Meillä Rambollilla on myös tunnistettu toiminnan varmistamisen tärkeys. Kehitämme palvelua, jossa me voimme kytkeytyä kiinteistön mittausjärjestelmään ja saada sieltä reaaliaikaisesti meidän omiin järjestelmiimme mittausdataa. Analytiikan avulla voimme poimia mahdollisia virheitä tai asioita, joihin tulee puuttua.

Juuso: Monimutkaisissa hybridijärjestelmissä on hyvä huomata, että ohjaamisen tarve ei lopu siihen, kun toiminnan varmistus on tehty, vaan siitä alkaa optimointivaihe. Esimerkiksi, kun toimitilakiinteistöissä käyttötapa muuttuu tai kun ilmasto muuttuu, niin ohjaavia toimia tarvitaan myöhemminkin. Järjestelmän ohjaaminen onkin niitä tehokkaimpia energiatehokkuutta parantavia toimenpiteitä.

H-studiossa myös:

Kiinnostuitko yhteistyöstä?
Ota yhteyttä.