Tulevaisuuden rakentaminen: Kestävän kaupunkisuunnittelun työkalupakki

Kaavoitus luo pitkän tähtäimen raamit ja tavoitteet rakennetun ympäristön kehittymiselle tuleville vuosikymmenille. Kaupunkisuunnittelijoiden työ on haastavaa, sillä nyt pitäisi osata arvioida, miten ja millaisen tulevaisuuden elinympäristön luomme omaksemme. VTT on kehittänyt kaupunkisuunnittelun tueksi ja avuksi useita työkaluja, joilla suunnitteluvalintojen vaikutuksista voidaan helpommin käydä keskustelua päätöksentekijöiden, asukkaiden ja muiden sidosryhmien kanssa.

Kaavoituksen tehtävänä on asettaa rakentamisen ja alueiden kehittämiselle laajat suuntaviivat, jotka mahdollistavat viihtyisän, tehokkaan ja ympäristöystävällisen elinympäristön kehittämisen. Kaupunkisuunnitteluun liittyy paljon sidosryhmiä, joilla jokaisella on omat intressinsä, mielipiteensä ja näkökulmansa. Kaavoittajien haastava rooli onkin löytää kompromissit, jotka huomioivat alueen erityispiirteet ja tukevat alueen parhainta mahdollista kehittymistä omaleimaisesti. Heidän tulisi kyetä arvioimaan, miten suunnitteluvalinnat vaikuttavat alueeseen ja millaisia seurauksia niillä on alueen kestävälle kehitykselle koko elinkaaren aikana. Monissa tutkimuksissa onkin todettu, että ilmastonmuutoksen hillitsemiseen tarvittava kasvihuonekaasupäästöjen väheneminen tehdään lopulta paikallisella tasolla. Kaavoitus on yksi tärkeimmistä kaupunkien käytännön työkaluista, joiden kautta kestävän kehityksen mukaisia ratkaisuja voidaan viedä käytännön toteutukseen.

Kaupunkisuunnittelun aikana tehtävät valinnat vaikuttavat muun muassa rakennuksiin, asumiseen ja palveluihin, liikenteeseen, mahdollisiin energialähteiden valintaan ja asuinympäristön yleiseen toimivuuteen ja viihtyisyyteen. Päätöksiä on tehtävä asumisen, palveluiden ja työpaikkojen sijoittelusta, virkistysalueista, sekä eri liikennemuotojen edistämisestä ja tukemisesta. Riittävän tiivis kaupunkirakenne mahdollistaa kannattavan joukkoliikenneinfran, lähipalveluiden tarjonnan ja alueellisen energiajärjestelmän (esim. kaukolämmön) rakentamisen ja käytön. Kaavassa ja tontinluovutusehdoissa voidaan antaa suosituksia ja porkkanoita ekotehokkaiden ratkaisujen suunnitteluun ja valintaan.

Rakennusten energiatehokkuusvaatimukset tiukkenevat, ja vuonna 2020 kaikkien uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiatasoisia. Onnistunut kaavoitus luo parhaimman mahdollisimman lähtötilanteen lähes nollaenergiarakennuksen suunnittelulle. Esimerkiksi rakennuksen kattojen suuntaus etelän suuntaan (kaakko-lounas-akselille) helpottaa aurinkopaneelien ja aurinkolämpökeräimien tehokasta hyödyntämistä. Alueen liikennesuunnittelussa puolestaan otetaan kantaa, mitä liikennemuotoja asukkaat, työntekijät ja alueen muut käyttäjät valitsevat arjessaan.

On tärkeää, että kaupunkisuunnittelun aikana tehtyjen valintojen vaikutukset kyetään arvioimaan ja arvottamaan pitkällä aikavälillä. Useimmiten kestävän kehityksen vaikutukset jaetaan ympäristövaikutuksiin, kustannuksiin ja sosiaalisiin vaikutuksiin. Kaupunkisuunnittelun tueksi VTT on kehittänyt CityTuneTM -työkalupakin (ks. kuva), joka varioidaan jokaisen asiakkaan ja kaupungin tarpeisiin sopivaksi. CityTuneTM koostuu laajasta valikoimasta arviointimenetelmiä ja työkaluja: arviointiin ja benchmarkkaukseen sopiva älykkäiden kaupunkien indikaattorikehys (CityKEYS-projektin päätulos), kaupunkisuunnittelun työkalut (Kaavoituksen ekolaskuri KEKO), rakennetun ympäristön energiantarpeen arviointityökalu (Rakennuskannan energia- tehokkuuden ja päästövaikutusten arviointimalli REMA), energiasuunnittelun ja optimoinnin työkalu (CITYOPT-projektin tulos), sekä APROS-ohjelma tarkkaan energiajärjestelmien simulointiin. Tämän työkalupakin avulla kaupunkisuunnittelun valintoja pystytään hyvin arvioimaan tarpeen mukaisella tarkkuustasolla, ja tulosten avulla kaavoittajat pystyvät helpommin perustelemaan tehdyt valinnat ja näyttämään niiden vaikutukset päätöstentekijöille ja asukkaille. Teknisten ratkaisujen ja niiden ympäristö- ja kustannusvaikutusten lisäksi VTT on kehittänyt ratkaisuja ja Living Labeja myös tukemaan ja auttamaan molempiin suuntiin kulkevaa viestintää kaupunkisuunnittelijoiden, päätöstentekijöiden ja asukkaiden ja alueen muiden käyttäjien välillä. Tämän uskotaan helpottavan ja nopeuttavan kaavoitusprosessin läpivientiä, joka monine kommentointikierroksineen voi olla hyvinkin aikaa ja resursseja vievää työtä.

Citytune

Indikaattorikehys älykkäiden kaupunkien arviontiin ja siihen liittyvä CityTuneTM– työkalupakki, jonka avulla kaupunkisuunnittelun valintoja voidaan optimoida jo suunnittelun varhaisessa vaiheessa.

Mari Hukkalainen VTT

Mari Hukkalainen
erikoistutkija

Tulevaisuuden rakentaminen: VTT:n rakennetun ympäristön tutkimus synnyttää innovaatioita kohti vähäpäästöistä yhteiskuntaa

Tervetuloa seuraamaan Tulevaisuuden rakentaminen -blogisarjaa! Siinä asiantuntijamme visioivat rakentamisen tulevaisuudennäkymiä vankan tutkimustiedon pohjalta.

Rakennuksissa kuluu 40 % energiasta, ja ne tuottavat 30 % päästöistä. VTT:n rakennetun ympäristön tutkimuksen tavoitteena on vähäpäästöinen yhteiskunta, jonka tiloissa ja rakennuksissa on hyvä elää, asua ja tehdä työtä.

VTT tekee sekä kansainvälisesti että kansallisesti arvostettua, monitieteellistä rakennetun ympäristön tutkimusta. Kansainvälisissä tutkimushankkeissa yhteistyössä syntyneet innovaatiot tuodaan Suomessa hyödynnettäväksi Suomen oloihin sovellettuina. Tulokset hyödyttävät sekä suomalaista yhteiskuntaa että suomalaisia yrityksiä.

Tämän blogisarjan tarkoituksena on omalta osaltaan vahvistaa rakennetun ympäristön tutkimustulosten näkyvyyttä myös suurelle yleisölle. Blogisarjaa kirjoittavat rakennetun ympäristön tutkijat, jotka tuovat esille uusimpia tutkimistuloksia.

Riikka Holopainen VTT

Riikka Holopainen
Tutkimustiimin päällikkö

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

Energiatehokkuus on kaupunkien kestokyvyn avaintekijä

miimu_airaksinen

YK:n kestävän kaupunkikehityksen tavoitteet (New Urban Agenda) hyväksyttiin muutama viikko sitten Quitossa, Ecuadorissa järjestetyssä YK:n kestävän kaupunkikehityksen Habitat-konferenssissa. Uusien kestävän kaupunkikehityksen tavoitteiden määrittely ei ollut helppo tehtävä, sillä YK:n jäsenvaltioiden edellytykset ja intressit vaihtelevat valtavasti. Kaupunkialueiden kestävä kehitys vaatii kuitenkin kiireellisiä toimenpiteitä.

Tosiasia on, että maapallon pinta-alasta vain noin 2,7 % on kaupunkialueita, mutta niiden osuus luonnonvarojen kulutuksesta on 70 % ja hiilidioksidipäästöistä 75 %. Lisäksi meillä on runsaasti haasteita, että saamme kaupungeistamme terveellisiä, turvallisia ja miellyttäviä paikkoja asua ja tehdä työtä.

Kestävän kaupunkikehityksen tavoitteeksi nostettiin ensimmäistä kertaa energian merkitys. On tunnettu tosiasia, että energiantuotanto on kaupunkien hiilidioksidipäästöjen ja ilmanlaatuongelmien merkittävin aiheuttaja. Energiaa tarvitaan kaupungeissa liikenteeseen, lämmitykseen, jäähdytykseen ja valaistukseen sekä vesi- ja viemärijärjestelmiin. Energiaa tarvitaan myös laitteiden ja koneiden käyttämiseen. Vähähiiliseen yhteiskuntaan siirtyminen edellyttää hiilen käytön radikaalia pienentämistä tai hiilidioksidin talteenottoa energiantuotannossa, mutta erittäin suuri merkitys on myös energiankäytön tehostamisella. Ympäristöystävällisintä energiaa on se, jota ei tarvitse lainkaan tuottaa. Energiatehokkuudella ei pelkästään pienennetä energiankulutusta ja päästöjä, vaan se on myös yksi kaupunkien resilienssin avaintekijöistä. Resilienssillä tarkoitetaan tässä äkillisiin muutoksiin/uhkiin (kuten voimakkaat tuulet tai terrorismi) sopeutumista ja siitä toipumista. Energiatehokkuuteen kuuluu energian tarpeen vähentäminen ja ennen kaikkea kysyntähuippujen rajoittaminen. Kysyntää voidaan ohjata paitsi älykkäällä tekniikalla ja myös itseoppiviin ja mukautuviin algoritmeihin perustuvilla säätöjärjestelmillä, joilla vähennetään ja siirretään kysyntää entistä tehokkaammin. Käyttäjien hyvinvoinnista ei kuitenkaan tarvitse tinkiä, vaan sitä voidaan jopa lisätä.

Älykkäät kaupungit ja tehokkaat resurssit

Energian lisäksi konferenssin asialistalle oli ensimmäistä kertaa nostettu älykkäät kaupungit. Älykkäiden kaupunkien käsite on sikäli ainutlaatuinen, että sitä voidaan soveltaa sekä teollistuneisiin kaupunkeihin ja alueisiin että kehittyviin talouksiin. Älykkäiden kaupunkien etuna on, että nykyisen infrastruktuurin toimintaa on mahdollista tehostaa mukautuvilla, helposti asennettavilla antureilla sekä hyödyntämällä itseoppivia ohjausalgoritmeja. Uusilla menetelmillä voidaan lisäksi tuottaa kaupunkipalveluita tehokkaammin myös kehittyvissä maissa, jolloin vältetään raskaat ja kalliit infrastruktuuri-investoinnit. Hyviä esimerkkejä ovat uusiutuvien energianlähteiden hyödyntäminen kaupungeissa ja asuinyhteisöissä. Interaktiivisella kommunikaatiolla voidaan lisätä asukkaiden osallistumista ja omistajuutta omilla asuinalueillaan, millä parannetaan alueen houkuttelevuutta ja koettua elämänlaatua.

Älykkäitä järjestelmiä hyödyntämällä on mahdollista käyttää resursseja tehokkaammin. Yhtenä keinona on eri lähteistä kerätyn tiedon yhdistäminen ja hyödyntäminen. Nykyaikaisessa rakennuksessa on tyypillisesti yli 20 000 tiedonkeruupistettä, joten kaupungeissa tietoa on käsittämättömän runsaasti. Selvää onkin, ettei kenelläkään voi olla kapasiteettia tällaisen tietomäärän käsittelemiseen. Tarvitsemme siis älykkäitä, itseoppivia ja ennakoivia järjestelmiä, jotta suurin osa tiedosta saadaan käyttöön. Eräs älykkäiden kaupunkien tärkeimmistä periaatteista on datan käsitteleminen siten, että tuloksena on merkityksellistä tietoa päätöksenteon tueksi, arkielämän helpottamiseksi ja ympäristömyönteisyyden saavuttamiseksi. Samalla säästyy aikaa niille asioille, jotka ovat meille kaikkein tärkeimpiä.

Miimu Airaksinen
Tutkimusprofessori

YK:n asuinyhdyskuntaohjelman (UN Habitat) toimintajaosto 9 on kaupunkipalveluihin ja -teknologiaan erikoistunut toimintajaosto, johon kirjoittaja nimitettiin vuonna 2015 asiantuntijaksi valmistelemaan YK:n kaupunkikehitysstrategiaa.

Twitter: @MiimuAiraksinen

Bulkkia vai yksilöllisyyttä lämpöolosuhteisiin?

Monissa ”palvelukonsepteissa” tarjotaan nykyään aivan liian usein yhtä ja samaa bulkkia kaikille. Mutta eikö todellinen palvelu ole lopulta sitä, että palvelutuote on juuri sitä, mitä asiakas todella tarvitsee – nimenomaan juuri hän ja juuri sillä hetkellä? Yksi looginen peruste bulkkipalvelulle voi olla se, että se tarjotaan rationaalisesti – ja palvelun tuottamisen kannalta kustannustehokkaasti. Tai sitten vaihtoehtoisesti bulkkipalveluissa todellisia yksilöllisiä tarpeita ei jostain syystä osata tunnistaa – eikä siis tämän takia myöskään täyttää.

Yksi konkreettinen esimerkki bulkkipalveluista on lämpöolosuhteiden tuottaminen erilaisten tilojen loppukäyttäjille. Rakennusten lämpöolosuhteet tuotetaan perinteisesti niin, että ensin lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät mitoitetaan jollekin ”sopivalle” lämpötilatasolle esimerkiksi 21,5 ˚C. Tämän jälkeen tilojen loppukäyttäjille kerrotaan, että mikäli annettu ”sopiva” lämpötilataso ei kelpaa, voitte valita itsellenne sopivimmat lämpötilat tilakohtaisia säätölaitteita käyttämällä. Kiinteistöjen ylläpitäjille tehdyissä kyselyissä ilmenee kuitenkin, että yli 90 prosentissa rakennuksista valitetaan liian korkeista lämpötiloista – ja yli 90 prosentissa rakennuksista valitetaan saman kyselyn mukaan myös liian alhaisista lämpötiloista. Miksi?

Oma selitykseni näille lämpöolosuhteisiin liittyville valituksille on se, että yksilöllisiä lämpöolosuhdetarpeita ei ole osattu tunnistaa eikä tämän takia myöskään tyydyttää yksilöllisillä palveluilla. Olen havainnut VTT:llä viimeisten kahden vuoden aikana tekemissäni tutkimuksissa, että ihmisten yksilöllinen kehonkoostumus on kaikkein keskeisin selittävä tekijä yksilöllisille lämpöolosuhdetarpeille.

Tunnetusti ei ole olemassa oikeaa sen enempää kuin väärääkään kehonkoostumusta, mutta tosiasia on se, että meillä itse kullakin on yksilöllinen kehonkoostumus. Esimerkiksi sukupuolten välillä on yksi tilastollisesti merkittävä kehonkoostumukseen liittyvä ero: miehillä on keskimäärin 5–15 kg enemmän lihasmassaa kuin naisilla. Tähän liittyen minulla on yksi kestokysymys niille, jotka elävät heteroparisuhteessa: mikäli vaatetus ja aktiivisuustaso ovat samat, kumpi palelee samoilla lämpöolosuhteissa helpommin – nainen vai mies? Lihas nimittäin tuottaa tylsillä insinööriluvuilla laskettuna lämpöä tyypillisesti 1–4 W/lihaskilo, kun esimerkiksi ihmisen ”bensatankkina” oleva rasvakudos tuottaa 0,004 W/rasvakilo.

Miten sitten yksilöllisiä lämpöolosuhdepalveluja voitaisiin teknisesti tuottaa tulevaisuudessa? Tähän tarvitaan kolme vaihetta:

  1. Monitoroidaan lämmitettävää/jäähdytettävää tilaa sekä sen käyttäjiä.
  2. Määritetään monitorointitietojen perusteella todellisen tarpeen mukainen lämpötilan asetusarvo.
  3. Tuotetaan tilaan tarpeen mukaiset lämpöolosuhteet rakennusautomaatio- ja talotekniikkajärjestelmän avulla.

Mitä tilan käyttäjältä sitten edellytetään, että tämä yksilöllinen palvelukonsepti toimisi käytännössä? Tilan käyttäjän ei tarvitse tehdä muuta kuin tulla tilaan ja nauttia hyvistä lämpöolosuhteista.

Toki tähän yksilölliseen lämpöolosuhteiden palveluun liittyy mielestäni vielä paljon avoimia ja ratkaisemattomia asioita. Ensiksikin tilojen loppukäyttäjien yksilöllisyyden suojaan liittyy ainakin kaksi ratkaistavaa näkökulmaa: miten varmistetaan yksilöllisten kehonkoostumustietojen luottamuksellisuus, ja miten varmistetaan, että yksilöiden liikkumistietoja ei käytetä väärin? Toinen käytännön haaste on tekninen: miten olemassa olevat rakennukset saadaan anturoitua ja säädettyä tilakohtaisesti? Edelleen avokonttorit ja neuvotteluhuoneet ovat pieni pähkinä: kenen mukaan tilan lämpöolosuhteet pitäisi säätää, kun tilassa on useampia henkilöitä, joilla saattaa olla erilaiset preferenssit? Toisaalta tässä uudessa palvelussa ne voidaan valita jollakin perusteella, kuten lämmityskaudella energiansäästömoodissa alhaisin asetusarvolämpötila, paikalla olijoiden keskiarvo – tai sitten iäkkäimmän tai kokeneimman yksilöllinen asetusarvo. Tämä on joka tapauksessa parempi vaihtoehto kuin nykyinen tilanne, jossa kaikki sopeutuvat siihen, mitä bulkkipalvelu sillä hetkellä antaa.

Omasta puolestani olen pyrkinyt edistämään tämän yksilöllisen lämpöolosuhteiden säädön testausta myös joissakin sopivissa VTT:n omissa tiloissa. Tässä on mielestäni huomattavan paljon potentiaalia. Näin voidaan ennen muuta parantaa tilojen loppukäyttäjien tyytyväisyyttä sisäympäristön laatuun – mikä ei ainakaan heikennä viihtyvyyttä – ja tätä kautta työn tuottavuutta. Lisäksi tämä palvelukonsepti tunnistaa tilojen käytön tai oikeammin käyttämättömyyden, jolloin tyhjiä tiloja ei tarvitse lämmittää eikä jäähdyttää energiatehokkuuden parantamiseksi. Samalla me voisimme edistää VTT:n keinoin korkean teknologian kaupallistamista.

Pekka Tuomaala, johtava tutkija

Alueellisissa energiajärjestelmissä on paljon etuja

Vuoteen 2020 mennessä kaikkien uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiarakennuksia. Tämä tarkoittaa, että rakennukset kuluttavat hyvin vähän energiaa. Lisäksi tarvittava energia tulisi mahdollisimman pitkälle tuottaa uusiutuvalla energialla. On tulkinnanvaraista, missä tämä uusiutuva energia pitäisi tuottaa ja missä sitä olisi järkevä tuottaa. Jos tämä energia tuotetaan aluetasolla esimerkiksi kokonaisten asuinalueiden tarpeisiin, voidaan saavuttaa monia etuja eikä yksittäisille rakennuksille aseteta kohtuuttomia vaatimuksia.

Kansainvälisessä tieteellisessä kirjallisuudessa on ehdotettu ja analysoitu lukuisia erilaisia nollaenergiaratkaisuja, mutta vain joitakin on toteutettu. Mielestäni tämä saattaa viitata haasteisiin toteutuksessa, kuten korkeisiin kustannuksiin tai monimutkaisiin järjestelmäratkaisuihin. Mitä enemmän järjestelmiä on, sitä vaativampaa on niiden käyttö ja ylläpito. Tällaiset esteet vähenevät, jos nollaenergiarakennusten sijasta toteutetaan nollaenergia-alueita.

Alueen energiaomavaraisuuden parantamista ja aiheutuvien päästöjen pienentämistä voidaan tukea valitsemalla paikallisia uusiutuvia energianlähteitä. Tiiviillä alueilla on mielekästä suunnitella rakennukset toimimaan tehokkaana osana alueellista energiajärjestelmää. Tällöin esimerkiksi aurinkoenergiajärjestelmät voidaan sijoittaa koko alueen kannalta optimaalisiin paikkoihin välttäen korkeuserojen, puiden tai muiden rakennusten aiheuttamat varjostukset. Saksassa asuinalueen lämmitykseen tarkoitettuja aurinkolämpökeräimiä on sijoitettu esimerkiksi teiden varsille äänivalleihin ja parkkipaikkojen katteeksi.

Ruotsissa, Tanskassa, Saksassa ja Kanadassa on jo vuosia sitten toteutettu alueellisia aurinkolämpöjärjestelmiä yhdistettynä kaukolämmitykseen ja kausivarastointiin. Suomesta puuttuvat lämpöenergian alueellisen kausivarastoinnin pilotit, vaikka kansainvälisten tutkimusten mukaan vastaavilla ilmastovyöhykkeillä aurinkoenergian hyödyntämisaste voi kausivarastoinnilla nousta jopa yli 50 %:iin vuosittaisesta alueellisesta lämmöntarpeesta. Kausivarastoinnilla voidaan myös tehostaa erilaisten jätelämpöjen, esimerkiksi datakeskusten ylilämmön, hyödyntämistä nykyistä paremmin.

Alueellisen uusiutuvan energian, jätelämpöjen ja lämmönvarastoinnin hyödyntäminen tehostuu, jos kaukolämpöverkot avataan eri lämmöntuottajille. Näin on tehty Tukholmassa. Tällä tavalla lämmöntuottajiksi saadaan uusia toimijoita ja kilpailua. Samalla energiavirtoja voidaan kierrättää ja alueellista energiatehokkuutta parantaa.

Hiljattain päättyneessä VTT:n tutkimuksessa esitetään alueellisten energiajärjestelmien energiantuotantovaihtoehtoja. Case-alueena tarkasteltiin Helsingin Vartiosaaren energiantarpeita ja ‑tuotantoa. Projektissa selvitettiin aurinkolämmön lisäämisen vaikutuksia alueen lämpöenergian omavaraisuusasteeseen ja päästöihin, jos kesällä tuotettu ylimääräinen aurinkolämpö varastoidaan porareikä- tai säiliövarastoon käytettäväksi talvella. Tarkastelluilla tapauksilla alueen lämmön tuotannossa olisi saavutettavissa noin 60 %:n omavaraisuusaste. Samalla hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää noin 50 % ja rikkidioksidi- ja pienhiukkaspäästöjä jopa 70 %.

Satu Paiho

Erikoistutkija

Julkaisu ”Paikallista energiaa asuinalueella – Esimerkkinä Helsingin Vartiosaari”  

Kokonaisten asuinalueiden korjaaminen järkevämpää kuin pelkästään yksittäisten rakennusten

Tilastokeskuksen mukaan Suomessa on yli 20 000 vuosina 1960 – 1979 rakennettua asuinkerrostaloa, joissa on noin 0,5 miljoonaa vakituisesti asuttua asuntoa. Seuraavien 10 vuoden aikana monilla taloyhtiöillä on edessä erilaisia, ajankohtaisia korjauksia, kun rakenteet ja tekniset järjestelmät osoittavat merkkejä korjaustarpeista. Korjauksien yhteydessä on luontevaa miettiä myös rakennuksen energiatehokkuuden parantamista.

Aluekorjaamisella ekologista energiatehokkuutta nopeammin ja edullisemmin

Energiatehokkuuden kannalta olisi suositeltavaa korjata mieluummin kokonaisia alueita kuin yksittäisiä rakennuksia. Tällöin korjattaisiin sekä rakennukset että niihin liittyvät energia-, vesi- ja jäteinfrastruktuurit. Vain näin voidaan varmistaa, että rakennuksiin kohdistettavat energiatehokkuutta lisäävät toimet vaikuttavat myös koko asuinalueeseen ja energiantuotantoon. Jos korjataan vain yksittäinen rakennus, saavutettu energian- ja vedensäästö toteutuu siinä yksittäisessä kohteessa, mutta ei välttämättä vähennä alueellista energian- tai vedentuotantotarvetta.

Asuinalueilla on tyypillisesti runsaasti tietylle aikakaudelle ominaisia rakennuksia, joihin soveltuvat samantyyppiset korjausratkaisut. Vaikka erilaisia korjaustekniikoita on olemassa runsaasti ja uusiakin kehitetään koko ajan, korjausratkaisujen esivalmistusasteen lisääminen nopeuttaisi korjauksia selvästi. Silloin myös korjausprosesseja, ‑käytäntöjä ja ‑palveluita pitää kehittää. Työ nopeutuisi siirryttäessä portaasta ja talosta toiseen, jos samantyyppisissä taloissa voidaan laajasti hyödyntää samoja ratkaisuja ja oppia aikaisemmista kohteista ja niiden korjauksista. Samalla myös korjaamisen hinta laskee.

Usein tarkastellaan vain rakennusten lämmityksen ja muun energiankulutuksen aiheuttamia hiilidioksidipäästöjä, vaikka niistä aiheutuu muitakin haitallisia päästöjä. Kun korjaamisen vaikutuksia energiantuotannon haitallisiin päästöihin tarkastellaan aluetasolla, saatetaan päätyä erilaisiin johtopäätöksiin kuin yksittäisen rakennuksen näkökulmasta näyttäisi järkevimmältä. Esimerkiksi uusiutuvan energian hyödyntäminen on alueellisessa ratkaisussa yleensä edullisempaa kuin rakennuskohtaisessa ratkaisussa.

Ajoittain nousee keskusteluun ajatus mieluummin purkaa ja rakentaa uudelleen vanhat rakennukset, kuin korjata ne nykyvaatimusten tasolle. Tieteellisessä kirjallisuudessa on suhteellisen vähän vertailtu rakennusten korjaamista purkamiseen ja uudelleenrakentamiseen. Kuitenkin esimerkit Länsi-Euroopasta osoittavat, että kestävän kehityksen näkökulmasta purkamista ja uudelleenrakentamista voidaan suositella vain, jos rakennukset ovat äärimmäisen huonossa kunnossa.

Edellytyksenä uudet toimintatavat – haasteena päätöksenteko

Aluekorjaaminen edellyttää toimijoilta uudenlaisia toimintatapoja. Yhteiskunnan kannalta alueellisella energiakorjaamisella on selkeitä etuja, kuten varmuus energiatehokkuuden paranemisesta ja päästövähennysten toteutumisesta koko energiaketjussa. Yritysten kannalta asuinalueiden korjaaminen voisi olla nykyistä kiinnostavampaa, koska korjausurakat olisivat suurempia. Asuinosakeyhtiöissä haasteena on usein päätöksenteko. Aluekorjauksissa tarvittaisiin yhteneväisiä päätöksiä useammalta taloyhtiöltä, mutta toisaalta korjausten yksikkökustannukset laskisivat.

Esitin ajatuksen kokonaisvaltaisista energiatehokkaista alueremonteista väitöskirjassani, jossa tarkastelin kuinka Venäjän neuvostoaikoina rakennettujen lähiöiden energiatehokkuutta voitaisiin parantaa korjaamalla rakennukset energiatehokkaammiksi ja pienentämällä energiainfrastruktuurin häviöitä. Aihetta käsiteltiin rakennusten energiansäästön, asuinalueen energiatarpeen ja energiantuotannon päästöjen, investointikustannusten sekä aluekorjaamisen liiketoimintamallien näkökulmista. Vaikka tapaukset olivatkin Venäjältä, samat menetelmät ja ratkaisut ovat sovellettavissa Suomessa. Hyödytkin ovat samat, vaikkakaan ne eivät ole yhtä suuret.

Satu Paiho

Erikoistutkija

Väitöskirja: Energy-efficient renovation of residential districts. Cases from the Russian market