Muotisanoista tekoihin − Kaukolämpöverkossa piilee valtava potentiaali uusille tuotteille ja palveluille

Digitalisaatio, älykäs mittarointi, kaksisuuntainen kaukolämpö ja uusiutuvan energian integraatio ovat termejä, jotka pyörivät kaikkien kaukolämpötoimijoiden huulilla. Onko kuitenkin niin, että uuden tekniikan integrointi perinteiseen kaukolämpöjärjestelmään on vaikeaa ja tekniikka kallista? On tekojen aika, ja tekniikka on jo olemassa!

Keskustellessamme kaukolämpöyhtiöiden, kaupunkien, alalla toimivien yritysten ja asukkaita edustavien tahojen kanssa kaukolämmön tulevaisuudesta VTT:llä järjestetyssä tapahtumassa huomasimme, että ei ole selvää, mitä uutta tekniikkaa kaukolämpöverkkoon tulisi integroida ja miten. Yksi asia on kuitenkin selvä ja siitä kaikki ovat yksimielisiä: hiilenpoltto loppuu ja kaukolämmöntuotantotavat muuttuvat − mitä nopeammin, sen parempi.

Suomessa luonnollinen tapa korvata hiiltä ja öljyä uusiutuvalla lämmöntuotannolla on ollut bioenergian laajempi hyödyntäminen. Biopolttoaineille löytyy kuitenkin muutakin käyttöä. Perinteiseksi ja jäykäksi tituleerattu kaukolämpöverkko muuntuu moneksi, ja yksi sen ehdottomista eduista on joustavuus hyödyntää erilaisia lämmönlähteitä. Tämä tarkoittaa tulevaisuudessa aiempaa laajempaa jätteenpolton, hukkalämpöjen talteenoton sekä aurinkolämmön ja lämpöpumppujen integrointia verkkoon sekä suoraan että välillisesti asiakkaiden kautta, täydentäen bioenergiaan perustuvaa tuotantoa. Voimme puhua hybridijärjestelmästä, jossa erilaiset tuotantomuodot täydentävät toisiaan; esimerkiksi bioenergia ja lämpöpumput mahdollistavat kausittain vaihtelevan aurinkolämmön hyödyntämisen.

Vaikka uusituvan lämmön hinta onkin laskenut nopeasti tämän vuosikymmenen aikana, se on silti kallista verrattuna perinteisiin ratkaisuihin. Aurinkolämmön laajamittaiseen hyödyntämiseen liittyy kausivaihtelun tuoma haaste. Kustannustehokkaan lämmön kausivarastointitekniikan keksijällä on kaikki mahdollisuudet rikastumiseen!

Tuotanto ja kulutus tasapainoon monimutkaisessa järjestelmässä

Kaukolämpöverkkoon uskotaan tulevan pientuottajia, korttelikohtaista tuotantoa ja alueellisia järjestelmiä. Tällaisia kehityshankkeita onkin jo ilahduttavasti käynnissä, esimerkiksi LEMENE-hanke Lempäälässä, Skanssin alue Turussa ja Wasa Station Vaasassa. Myös jäähdytystarve lisääntyy − toisen lämpö voi olla toisen kylmää. Tarvitsemme kokonaisvaltaista järjestelmätason ajattelua, jotta myös energian kiertotalouden ratkaisuja voidaan hyödyntää voimakkaammin. Kuluttaja-tuottajien integroiminen kaukolämpöjärjestelmään on tekninen haaste, joka järjestelmän toimivuuden ja energiatehokkuuden kannalta tulee selvittää kerralla kunnolla, yleisen standardin mukaan ja asiantuntijoita kuunnellen.

hands

Kyse ei ole siitä, mikä teknologia voittaa, vaan kuinka eri teknologiat sopivat yhteen.

Lämmöntuotantotekniikan monipuolistuessa kokonaisuuksien suunnittelu, mitoitus ja hallinta ovat avainroolissa. Kuka vastaa tuotannon ja kulutuksen tasapainosta monimutkaisessa järjestelmässä? Nykyjärjestelmässä kaukolämpöyhtiöiden on taattava kaukolämpö asiakkaalle kellon ympäri kaikissa olosuhteissa.

Monimutkainen järjestelmä vaatii myös tiedonkeruuta ja hyödyntämistä, lämpöjärjestelmän laajempaa digitalisoimista. Digitalisointikaan ei kuitenkaan ole täysin haasteetonta. Ongelma voi olla jopa fyysinen, kun puhutaan kaukolämpöverkosta − miten lisätään älyä järjestelmään, joka on piilossa maan alla. On myös selvitettävä, miten tieto jalostetaan ja hyödynnetään optimaalisesti. Kuka kaukolämpöjärjestelmästä ja asiakkailta kerättävää tietoa saa käyttää?

Monessa taajamassa kaukolämpöverkko on vanha. Maan alla olemassa olevan järjestelmän muuttaminen voi olla työläs ja kallis prosessi. Kaukolämpöverkossa piilee suuri potentiaali kerätä ja jakaa erilaisia hajautetusti tuotettuja energianlähteitä, mutta tähän liittyy vielä teknisiä haasteita. Esimerkiksi aurinko- ja hukkalämmön lämpötilataso on tyypillisesti matalampi kuin kaukolämpöverkkojen nykyinen lämpötilataso, jolloin lämpöpumpuilta vaaditaan paljon.

Mahdollisuuksia on siis paljon, mutta niin on kehitettävääkin. Koko järjestelmän toimivuuden analysoiminen mahdollistaa energiatehokkuuden parantamisen koko energiaketjussa tuotannosta jakelun kautta kulutukseen. Tämä taas mahdollistaa erilaisten tuotteiden ja palveluiden kehittämisen siten, että ne palvelevat kokonaisuutta parhaiten. Kaikilla toimijoilla on paikkansa tässä yhteisessä kehittämisessä.

Lue lisää:

Bioenergy RES hybrids in Finland  (pdf)

Paikallista energiaa asuinalueella. Esimerkkinä Helsingin Vartiosaari  (pdf)

Visions for future energy efficient district energy systems (pdf)

heidi_saastamoinen
Heidi Saastamoinen

Research Scientist, VTT
heidi.saastamoinen(a)vtt.fi

 

 


satu_paiho
Satu Paiho

Senior Scientist, VTT
satu.paiho(a)vtt.fi

 

 

Elina Hakkarainen VTTElina Hakkarainen
Research Scientist, VTT
elina.hakkarainen(a)vtt.fi
Twitter: @e_Hakkarainen

Tulevaisuudessa on trendikästä kuulua kaukolämpöverkkoon

Kaukolämmön asiakkaat ovat tulevaisuudessa yhä suuremmassa roolissa. Tuotantotavat monipuolistuvat ja kaukolämpöverkkoon saadaan pieniä paikallisia tuottajia, jolloin kuluttajat ovat myös tuottajia.

Kaukolämmöntuotannolla on Suomessa pitkät perinteet. Ensimmäiset laitokset otettiin käyttöön 50-luvulla, ja nykypäivänä joka toisen suomalaisen kotiin lämpö tulee putkia pitkin. Suomen juhlavuoden jälkimainingeissa voikin todeta, että kaukolämmitys on Suomen kansallisomaisuutta.

Me VTT:lla olemme päässeet viimeisten kuukausien aikana keskustelemaan niin kaukolämpöyhtiöiden, kaupunkien, alalla toimivien yritysten kuin asukkaita edustavien toimijoiden kanssa kaukolämmön tulevaisuudesta. Näihin keskusteluihin liittyen aloitamme nyt blogisarjan pohtimalla kaukolämpöyhtiöiden haasteita ja mahdollisuuksia asiakkaiden näkökulmasta. Kaiken keskiössä on nimittäin asiakas!

”Monien ymmärrys kaukolämmöstä päättyy kirjaimellisesti seinään, koska sieltähän kaukolämpö tulee, niin kuin raha pankkiautomaatista.”

Kaukolämpötoimijat näkevät ongelmana sen, että vaikka joukossa on hyvinkin tiedostavia asiakkaita, usein kaukolämmön loppukäyttäjät tietävät yllättävän vähän kaukolämmöstä. Kaukolämpö mielletään epäekologiseksi verrattuna kilpaileviin lämmitysmuotoihin. Moni ei tule ajatelleeksi, että lämmön ja sähkön yhteistuotanto on varsin tehokasta. Kaukolämpöyhtiöt suosivat polttoaineissa kotimaisia lähteitä, suuri osa polttoaineista on uusiutuvia, kaukolämpöverkossa hyödynnetään teollisuuden hukkalämpöjä ja kaukolämpöä voidaan tuottaa myös lämpöpumpuilla ja aurinkoenergialla.

Monien ymmärrys kaukolämmön osalta päättyy kirjaimellisesti seinään, koska sieltähän kaukolämpö tulee, niin kuin raha pankkiautomaatista. Kaukolämpö on asiakkaalle itsestään selvyys, mikä on kaukolämpöyhtiöille toisaalta hyvä ja toisaalta huono asia. Kaukolämpö on asiakkaalle varma, luotettava ja huoleton lämmitystapa, mikä palvelee monien tarpeita.  Asiakkaalla on aina puhelinnumero, johon soittaa ongelmatilanteessa. Toisaalta, kun kaukolämpö tulee ”seinästä” ja näkyvillä on vain lasku, on muiden alan toimijoiden helppo aggressiivisella ja joskus myös valitettavasti katteettomilla lupauksilla kilpailla kaukolämmön kanssa.

Tulevaisuuden kuluttaja pystyy vaikuttamaan kuluttamansa lämmön hintaan esimerkiksi valitsemalla, milloin lämpönsä käyttää.

Lämmitysmuodon valinta on usein ennemmin sydämen kuin järjen asia. Kaukolämmön asiakas on vielä paljolti passiivisen vastaanottajan roolissa. Kun taas vaihtoehtoinen lämmöntuotanto tapahtuu yleensä asiakkaan välittömässä läheisyydessä, jolloin omat vaikutusmahdollisuudet hinnan, ekologisuuden, teknisten ratkaisujen ja kulutuksen suhteen nähdään suuremmiksi. Kaukolämpötoimijat näkevät kuluttajan tulevaisuudessa suuremmassa roolissa kuin nykyään. Tulevaisuuden kuluttaja pystyy vaikuttamaan kuluttamansa lämmön hintaan esimerkiksi valitsemalla, milloin lämpönsä käyttää. Tämä vaatii kaukolämmön kulutuksen reaaliaikaista mittausta ja kaukolämmön hinnoittelumallien muuttamista siten, että joustavia asiakkaita voidaan palkita. Niin sanottu kysyntäjousto mahdollistaisi kaukolämpöyhtiöille pienemmät investoinnit huipputeholaitoksiin ja vähentäisi fossiilisten polttoaineiden käyttöä huippukäytön aikoina.

Kaukolämpötoimijat uskovat, että tuotantotavat monipuolistuvat tulevaisuudessa ja kaukolämpöverkkoon saadaan pieniä paikallisia tuottajia. Kuluttaja nähdään myös mahdollisena tuottajana. Tulevaisuuden kaukolämpöverkko on näiden kuluttaja-tuottajien yhteisö, jossa lämpöä jaetaan tarpeen mukaan. Osa kaukolämpötoimijoista visioi, että saattaa tulla esimerkiksi asuinalueita, jotka perustavat oman verkkonsa. Jo nyt moni asiakas on valinnut hybridiratkaisun, esimerkiksi poistoilmalämpöpumpun kaukolämmitettyyn kiinteistöön. Tällaisten kaukolämpöyhtiöiden kanssa tehtävien räätälöityjen ratkaisujen yleistyessä, asiakas on yhä keskeisemmässä roolissa kaukolämpöverkon kehityksessä.

Sana lämpöyhtiö saattaa tulevaisuudessa olla historiaa ja aletaan puhua olosuhdepalveluja tuottavasta yrityksestä.

Kiinteistöjen lämpöenergiankulutus pienenee rakennuskannan uudistuessa, ja varsinkin muuttotappiokunnissa kaukolämpöasiakkaiden määrä vähenee. Moni yhtiö on jo kehittänyt ja aikoo vastaisuudessa kehittää lisäpalveluita lämmönmyynnin rinnalle, asiakasta esimerkiksi autetaan löytämään hänelle toimivin energiaratkaisu ja energiansäästökohteet. Asiakkaat vaativat tulevaisuudessa sisäolosuhteita ja mukavuutta asumiseensa. Moni keskusteluun osallistuneista kaukolämpötoimijoista näkikin, että sana lämpöyhtiö saattaa tulevaisuudessa olla historiaa ja aletaan puhua olosuhdepalveluja tuottavasta yrityksestä.

Lue lisää: VTT Impulssi – Asuinmukavuus ja energiatehokkuus mahtuvat samaan kotiin

heidi_saastamoinen


Heidi Saastamoinen

Research Scientist
heidi.saastamoinen(a)vtt.fi

 

 

satu_paiho
Satu Paiho
Senior Scientist
satu.paiho(a)vtt.fi

Kaukolämmitys on merkittävien muutosten edessä

Moni meistä asuu kaukolämmitetyssä asunnossa. Arjessa ei välttämättä tule ajatelleeksi, miten vaivattomasti asunto lämpiää; lämpökatkot ovat harvinaisia ja lyhytkestoisia eivätkä juurikaan vaikuta mukavuuteen. Lämmityksestä muistuttavat vain radiaattorit ja termostaattiset patteriventtiilit, joihin ei välttämättä tarvitse edes koskea miellyttävän sisälämpötilan ylläpitämiseksi. Lähivuosina kaukolämmitys on kuitenkin merkittävien muutosten edessä.

satu_rinat

Kaukolämmityksellä on pitkä historia. Maailmalla ensimmäiset järjestelmät toteutettiin jo 1800-luvun lopussa. Suomessa esimerkiksi Helsingissä ja Espoossa kaukolämmön jakelu alkoi 1950-luvulla. Vielä tänäänkin suurin osa kaukolämmöstä tuotetaan joko lämmön ja sähkön yhteistuotantolaitoksissa tai erillisissä lämpökeskuksissa. Kehitys kulkee kuitenkin nykyisestä kolmannen sukupolven kaukolämmityksestä kohti neljännen sukupolven kaukolämmitysjärjestelmää. Pitkäaikaisena trendinä on ollut, että siirryttäessä kaukolämmön seuraavaan sukupolveen samalla kaukolämmityksen energiatehokkuus on parantunut ja veden lämpötilatasot ovat madaltuneet.

Kaukolämpöä tuotetaan yhä enemmän uusiutuvista energialähteistä ja erilaisista hukka- ja jätelämmöistä, jotka muuten jäisivät hyödyntämättä. Esimerkiksi viime aikoina on rakennettu monia datakeskuksia, joiden konesalit tuottavat paljon lämpöä. Tällaista hukkalämpöä on jo alettu hyödyntää kaukolämmönlähteenä. EFEU-tutkimushankkeen esimerkkilaskelmissa hiilidioksidipäästöt pienenivät puoleen, kun viidennes tarkastelualueen kaukolämmityksestä tuotettiin datakeskuksen hukkalämmöllä.

Kohti muuttuvia markkinoita

Myös kaukolämpömarkkinat muuttuvat. Avoimella kaksisuuntaisella kaukolämpöverkolla tarkoitetaan kaukolämpöverkkoa, joka sekä jakaa kaukolämpöä kuluttajille että mahdollistaa sen, että asiakkaat tai erilliset lämmöntuottajat voivat myydä verkkoon ylijäämälämpöä tai muuten tuottamaansa kaukolämpöä. Tällöin esimerkiksi aurinkolämmön tai suurten maalämpöpumppujen osuus kaukolämmön tuotannosta voi nousta merkittävästikin. EFEU-projektissa havaittiin, että kun aurinkolämpöä ja maalämpöä lisättiin eniten kahdenkymmenen vuoden tarkastelujaksolla, keskitetysti tuotetun lämmöntarve pieneni 34 % samassa ajassa.

Avoimessa kaukolämmityksen tuotantorakenteessa myös toimijat muuttuvat. Jonkun täytyy ottaa vastuu lämpökaupasta ja siihen liittyvästä tuotannon ja kysynnän hallinnasta. On ratkaistava, millä ehdoilla ja  teknisillä ratkaisuilla kauppa on mahdollista, miten huippukulutustarve katetaan kaikissa olosuhteissa ja miten investoinnit toteutetaan.

Kaukolämpöveden lämpötilatasojen laskiessa kotien lämmitysjärjestelmiä on tarpeen päivittää. Uusimmat järjestelmät ovat ns. matalalämpöjärjestelmiä, jolloin esim. radiaattorit ovat nykyistä suurempia. Muutokset voidaan toteuttaa muun peruskorjauksen yhteydessä, jolloin ne tulevat halvemmiksi kuin erikseen tehtyinä. Silloin talon lämmitysjakelujärjestelmä olisi valmis joko omalle uusiutuvalle järjestelmälle tai uudelle verkolle – hyvä, kun on vapaus valita.

Tulevaisuudessa verkko-operaattori saattaa myös kannustaa asiakkaita (esim. tariffeilla) mahdollistamaan valmiuden liittyä matalalämpötilaverkkoon. Verkonhaltijan kannalta verkon lämpötilan pienentäminen avaa verkolle uusia markkinoita, kuten mahdollisuuden ostaa ja hyödyntää halpaa jätelämpöä. Lisäksi verkkoon voivat palata tai liittyä ”vanhan kaukolämpöverkon” alueella sijaitsevat aikaisemmin verkosta eronneet energiakorjatut talot ja uudet talot, joissa on oma lämmitystuotanto, ja jotka eivät olleet kytkettyinä verkkoon. Käytännössä talojärjestelmien muutokset tapahtuvat kuitenkin vaiheittain ja alkuun näkyvät vain uusilla kaukolämpöalueilla.

EFEU-tutkimushanke

Energiajärjestelmäskenaariot toteutettiin CLIC Innovation Oy:n koordinoimassa Energian tehokas käyttö (EFEU) -tutkimusohjelmassa. Skenaarioissa tutkittiin aurinkolämmön ja maalämpöpumppujen lisäämisen, teollisen jätelämmön hyödyntämisen sekä maltillisen kuluttajalämmöntuottajan energia- ja päästövaikutuksia. Näitä vaihtoehtoja tarkasteltiin tapaustutkimuksena Keski-Uudenmaan kaukolämpöverkossa.

Julkaisu ”Tulevaisuuden energiatehokkaiden alueellisten energiajärjestelmien näkymiä” englanniksi ”Visions for future energy efficient district energy systems” sähköisesti: http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2016/T277.pdf

Raportti kuvaa tulevaisuuden energiajärjestelmien visioita ja kaukolämpöön liittyvien järjestelmien nykytilaa Suomessa. Julkaisussa kuvataan tulevaisuuden liiketoimintaan ja palveluihin liittyviä haasteita ja tarpeita sekä skenaarioita.

Satu Paiho, erikoistutkija

Rinat Abdurafikov, tutkija