Real-estate owners should give up their properties in the name of energy efficiency

Does the core competence of real-estate owners lie in owning the properties or in providing premises needed by the customer and the associated service experience to the user of the premises? If the answer is the latter one, giving up ownership of buildings would enable enhanced energy efficiency.

In relation to property, energy efficiency is defined by the ratio between the service level provided and the amount of energy consumed for providing it. Traditionally, we are used to measuring energy efficiency in terms of specific consumption per floor area, expressed in kWh/m2 or kWh/m3. Alongside this, indoor conditions achieved with the energy consumed have also been discussed for quite a while. For example, 10% saving in energy consumption is hardly profitable if it, at the same time, means an increase of even one per cent in salary costs due to, say, increased absences due to sickness. Being 100 times higher than the energy costs, the salary costs are of a totally different order of magnitude. The matter has been debated a lot, but people still tend to forget it. The reason may be that we lack such easy indicators as kWh/m2 that would observe indoor conditions.

The conception of energy efficiency shaped by the reporting of specific consumption per floor area is deeply rooted. When discussing indoor conditions, in principle, we focus on people and their well-being, but we still examine the matter using square metres. The next step would be to consider whether we need those square metres in the first place. This would shift the focus of energy efficiency to how much energy is needed for performing specific duties. Information is needed not only on system efficiency, but on the room occupancy and utilisation rates, and methods of managing them. These matters have been studied in the Virpa-C project as part of the impact of digitalisation and IoT (Internet of Things, https://fi.wikipedia.org/wiki/Esineiden_internet) on the real estate business.

Developmental stages of digitalisation

In his webinar IoT from Strategy to Practice, Frank Gillett from Forrester research company presented three scenarios for using IoT in the various stages of digitalisation: design, operate and consume. In the design phase, IoT is integrated into finished products, thus providing additional value for the product user. In the operate phase, on the other hand, IoT focuses on enhancing process efficiency with the help of digitalisation. The service provided by the company is developed instead of the product itself. As for the consume phase, the focus of IoT shifts to combining data from various operators for the purpose of creating a totally new kind of service.

Correspondingly, Granlund summarises the development of the real-estate sector in his IoT market review into the figure below. There the development advances first from operational productivity to a service model, then to platforms, and finally to the autonomous economy.

kaavio

Figure 1 The development of IoT in four stages. [Granlund]

The monitoring of the room occupancy and utilisation rates serves as a good example of the impact of digitalisation and IoT. At first, the temperature and carbon dioxide content of indoor air were monitored and, based on these, it was possible report to the organisations using the property what kind of conditions can be arranged in the premises. The reporting also shows the problem situations, where the systems, for one reason or another, fail to provide high-quality conditions. When the actual realised conditions are known, it is possible to address them.

In the Virpa-C project, data produced by various parties was combined to produce a reliable estimate of the use of the premises. To establish, for example, the utilisation rate, occupancy data from building automation systems was combined with the data transmitted by occupancy sensors of the lighting system. Each one of the systems has its own original purpose of use, for which reason they provide slightly different data. When this data is further combined with a camera-based visitor counter at the door, we get a good picture of the use of the premises. The monitoring of the room occupancy and utilisation rates enables the users to utilise the premises efficiently, but it also enables a shift to a use-based pricing. Precise information on the use and conditions would also enable provision of different service packages for the users of the premises. The new Virpa-D project will continue to study these issues.

From platform economy to autonomous economy

As part of the collection of data, Virpa-C has also taken steps towards the platform economy. In the pilot project in Tampere, University Properties of Finland Ltd decided to develop its own platform, where all data collected in the pilot building is stored and made available to various users. Most producers of measurement data do have their own platforms, but different technical solutions and the lacking contract and cooperation models make joining the platform difficult for new and small operators. VTT has also made efforts to lower the threshold by providing its own platform as an easy-to-use alternative, where information can be collected and where it can be shared in the trial stage before the commercial platform to be established in the actual project site is completed. A similar approach was partially used in Virpa-C as well.

The next phase on the development path of IoT is the autonomous economy, where the system can, for example, autonomously conclude the premises needed for each situation and book them automatically. What would it feel like if you were writing an invitation to a meeting and your messaging software recognised the situation and automatically suggested a suitable room and some corrections needed in the proposed service level. The software could also request offers from the hotels and other operators in the near area if there were no suitable premises available in your own company.

In his presentation, Gillett asks whether you should give up the product you have been selling so far. In other words, should the current real-estate owners give up their own properties and start providing premises owned by others as a service

Read more: www.virpa.fi

vesanen_teemu

Teemu Vesanen
Research Scientist
teemu.vesanen(a)vtt.fi
@tvesanen

Kiinteistönomistajien luovuttava kiinteistöistä energiatehokkuuden nimissä

Onko kiinteistönomistajan ydinosaaminen omistamisessa vai asiakkaan tarvitsemien tilojen ja niihin liittyvän palvelukokemuksen tarjoamisessa tilojen käyttäjille? Jos vastaus on jälkimmäinen, rakennuksista luopuminen mahdollistaisi paremman energiatehokkuuden.

Energiatehokkuus kiinteistössä on tuotetun palvelutason ja siihen käytetyn energian suhde. Perinteisesti olemme tottuneet mittaamaan energiatehokkuutta ominaiskulutuksilla kWh/m2 tai kWh/m3. Jo pitkään tämän rinnalla on puhuttu myös sisäolosuhteista, joka käytetyllä energialla saavutetaan. Esimerkiksi 10 % säästö toimiston energiankulutuksessa ei taatusti kannata, jos samalla palkkakustannukset kasvavat mm. lisääntyneiden sairauspoissaolojen myötä vaikkapa vain yhden prosentin.  Toimiston palkkakustannukset ovat suuruusluokkana 100 kertaiset energiakustannuksiin nähden. Asiasta on puhuttu paljon, mutta se edelleen usein unohtuu. Ehkä syynä on se, että kWh/m2 -indikaattorin tapaisia helppoja sisäolosuhteet huomioivia indikaattoreita ei oikein ole.

Ominaiskulutusten raportoinnin muovaama käsitys energiatehokkuudesta on juurtunut syvälle. Vaikka periaatteessa keskitymme ihmiseen ja hänen hyvinvointiinsa sisäolosuhteiden myötä, silti edelleen tarkastelemme asiaa neliöiden avulla. Seuraava askel olisi tarkastella tarvitsemmeko neliöitä oikeasti. Tällöin energiatehokkuudessa olisi kyse siitä, kuinka paljon energiaa tarvitaan tiettyjen tehtävien suorittamiseen. Järjestelmien tehokkuuden lisäksi tarvitaan tietoa tilojen käyttö- ja täyttöasteista sekä keinoja hallita niitä. Tätä on tarkasteltu Virpa-C-hankkeessa osana digitalisaation ja IoT:n (esineiden internet) vaikutusta kiinteistöalaan.

Digitalisaation kehitysvaiheet

Forrester-tutkimuslaitoksen Frank Gillett esitteli IoT from Strategy to Practice -webinaarissa kolme skenaariota IoT-hyödyntämiseksi digitalisaation eri vaiheissa: suunnittelu (design), käyttö (operate) ja kulutus (consume). Suunnitteluvaiheessa IoT liitetään osaksi valmiita tuotteita ja sillä saadaan lisäarvoa tuotteen käyttäjälle. Käyttövaiheen IoT puolestaan keskittyy prosessien tehokkuuden parantamiseen digitalisaation avulla. Tuotteen sijaan kehitetään yrityksen tarjoamaa palvelua. Kulutusvaiheen IoT puolestaan keskittyy yhdistämään eri toimijoilta saatua dataa kokonaan uudenlaisen palvelun luomiseksi.

Vastaavalla tavalla Granlund tiivistää omassa kiinteistöalan IoT-katsauksessaan alan kehityksen seuraavaksi kuvaksi, jossa operationaalisesta tuottavuudesta siirrytään ensin palvelumalliin, sieltä alustoihin ja lopulta autonomiseen talouteen.

kaavio

Kuva 1 IoT:n kehittyminen neljässä eri vaiheessa. [Granlund]

Tilojen käyttö- ja täyttöasteen seuranta sopii hyvin esimerkiksi digitalisaation ja IoT:n vaikutuksesta. Alkuun tiloista on seurattu lämpötilaa ja hiilidioksidipitoisuutta ja voitu raportoida kiinteistöä käyttävälle organisaatiolle, millaiset olosuhteet tiloissa pystytään järjestämään. Raportoinnista nähdään myös ongelmatilanteet, jolloin järjestelmät eivät enää syystä tai toisesta pysty tuottamaan laadukkaita olosuhteita. Kun toteutuneet olosuhteet ovat tiedossa, niihin voidaan puuttua.

Virpa-C-hankkeessa eri osapuolten tuottamaa tietoa on koottu yhteen, jotta tilojen käytöstä saadaan luotettava arvio. Esimerkiksi käyttöasteen osalta on yhdistetty rakennusautomaation läsnäolotietoa valaistusjärjestelmän läsnäoloantureiden tietoon. Kummallakin on omat alkuperäiset käyttötarkoituksensa, minkä vuoksi ne antavat hieman erilaista tietoa. Kun tämä vielä yhdistetään kameralla toteutettuun kävijämäärälaskuriin ovella, saadaan hyvä kuva tilojen käytöstä. Tilojen käyttö- ja täyttöasteen seuranta mahdollistaa käyttäjien ohjaamiseen tehokkaaseen käyttöön, mutta myös käyttöpohjaiseen hinnoitteluun siirtymisen. Tarkka tieto käytöstä ja olosuhteista mahdollistaisi myös erilaiset uudet palvelupaketit tilan käyttäjälle. Niiden selvittämistä jatkaa uusi Virpa-D-hanke.

Alustataloudesta autonomiseen talouteen

Osana tietojen keräämistä Virpa-C:ssä on myös otettu askelia kohti alustataloutta. Tampereen pilot-kohteessa Suomen Yliopistokiinteistöt päätti lähteä kehittämään omaa alustaansa, jolle kaikki pilot-rakennuksessa kerätty tieto tallennetaan ja jossa se on eri toimijoiden käytettävissä. Useimmilla mittausdatan tuottajilla on kyllä omat alustansa, mutta erilaiset tekniset ratkaisut ja puuttuvat sopimus- ja yhteistyömallit tekevät alustaan liittymisestä uusille ja pienille toimijoille vaikeaa. Myös VTT on pyrkinyt madaltamaan kynnystä tarjoamalla omaa alustaansa helposti hyödynnettävänä vaihtoehtona, johon tietoa voidaan kerätä ja josta sitä voidaan jakaa kokeiluvaiheessa ennen varsinaisen kohteeseen perustettavan kaupallisen alustan valmistumista. Osin näin toimittiin myös Virpa-C:ssä.

Seuraava vaihe IoT:n kehityspolulla olisi autonominen talous, jossa järjestelmä voi esimerkiksi itse päätellä kuhunkin tilanteeseen tarvittavat tilat ja varata ne automaattisesti. Miltä tuntuisi, jos kokouskutsua kirjoittaessasi viestiohjelmasi huomaisi tilanteen ja ehdottaisi automaattisesti sopivaa tilaa ja tarvittavia korjauksia ehdotettuun palvelutasoon. Ohjelma voisi myös kysyä tarjouksia lähialueen hotelleista ja muilta toimijoilta, jos oman yrityksen tiloista ei sopivaa paikkaa löytyisi.

Omassa esityksessään Gillett kysyy pitäisikö sinun luopua tuotteesta, jota olet tähän asti myynyt. Pitäisikö nykyisten kiinteistönomistajien siis luopua kiinteistöistä ja alkaa välittää muiden tiloja palveluna?

Lue lisää: www.virpa.fi

vesanen_teemu

Teemu Vesanen
Research Scientist
teemu.vesanen(a)vtt.fi
@tvesanen

Osaaminen ja uteliaisuus ovat tulevaisuuden tekijöitä

Maailma on hyvässä jamassa ja vieläkin parempaa on tulossa. Tätä faktoihin pohjautuvaa ilosanomaa levitti edesmennyt ruotsalainen lääkäri ja tilastotieteilijä Hans Rosling. Hänen elämänsä ja hänen jälkeensä jättämä henkinen perintö ovat upea vastavoima kyynisille populistisille ja kohua tavoitteleville somettajille. Roslingin pääviesti on jotakuinkin se, että asiat ovat maailmassa paljon paremmin kuin mitä Facebookista, lehdistä ja yleisestä uutisvirrasta voisi uskoa. Uskomattoman lyhyessä ajassa ihmisten elämä ympäri maailman on parantunut radikaalisti: ihmiset elävät pitempään terveempinä, koulutustaso tai pääsy koulutukseen on parantunut ympäri maailman. Toivo elää vieläkin paremmasta.

Mietin, mitä voimme tehdä tulevaisuudesta vieläkin parempi. Ajatukseni kiteytyvät kolmeen asiaan: mahdollisuuksiin, osaamiseen ja uteliaisuuteen.

Aloitetaan mahdollisuuksista. Usein sanotaan, että elämme murroskautta ihmiskunnan historiassa. Väitän, että ihminen on aina murroksen keskellä, onpa kyseessä ollut luonnonkatastrofi, sota tai muu kriisi. Ratkaisevaa on aina ollut se, miten ihminen on asennoitunut murroksiin. Pakenemmeko vai jäämmekö taistelemaan tai selvittämään mistä on kyse? Ihmiskunta on ainakin historiallisena keskiarvona onnistunut näkemään murrokset tilanteina, joita kannattaa tutkia tarkemmin ja etsiä niistä mahdollisuuksia. Miksipä nyt ei toimittaisi samalla tavalla?

Vaikka monet asiat ovat paremmin, meillä on monia haasteita ratkottavana. Ilmastonmuutos sekä luonnonvarojen ja resurssien loppuminen ovat akuutteja ja globaaleja haasteita. Ratkaisevaa ihmiskunnalle on jatkossakin asennoituminen. Me VTT:llä olemme päättäneet nähdä haasteet mahdollisuuksina ja etsiä niihin ratkaisuja ja luoda kasvua. Tänä vuonna otetaan suurempia askelia kohti tulevaisuutta kuin koskaan aiemmin – ja tehdään asioita, joita ei vielä viime vuonna osattu edes kuvitella. Muun muassa tekoäly ja sen soveltaminen kehittyvät sellaista vauhtia, ettei asiaan vihkiytymättömillä taida olla siitä kuin pieni käsityksen häivähdys.

Amerikkalainen tulevaisuudentutkija Roy Amara on sanonut, että meillä on tapana yliarvioida teknologisen murroksen vaikutukset lyhyellä aikavälillä, mutta aliarvioida ne pitkällä aikavälillä. Luulen kuitenkin, että tällä hetkellä aliarvioimme niitä myös lyhyellä aikavälillä, sillä elämme monella tapaa eksponentiaalisen kehityksen ja mahdollisuuksien aikaa.

Toinen asia, jolla voimme tehdä tulevaisuudesta entistäkin valoisamman, on osaaminen. Siihen Suomen hyvinvointi pohjautuu pitkälti, ja meidät on arvioitu maailman seitsemänneksi innovatiivisimmaksi maaksi Bloombergin innovaatioindeksissä. Tipuimme kaksi pykälää edellisestä vuodesta, mutta ei tehdä tästä kuitenkaan trendiä. Maailman talousfoorumin kilpailukykyraportissa sijoitimme neljänneksi. Kummassakin yhteydessä kiiteltiin koulutustasoamme ja sitä, että meillä on runsaasti teknisiä osaajia ja tieteentekijöitä.

Tieteen ja teknologian hyödyntämiseen tarvitaan osaamista, soveltamista ja tulevaisuudessa entistä enemmän yhteistyötä ja toimimista uudenlaisissa, rajat ylittävissä ekosysteemeissä.

Tekoäly disruptoi useita eri elämän osa-alueitamme lähivuosina ja muuttaa perinteiset tavat tehdä bisnestä ja koko työelämän. Tekoälyn ja muiden uusien teknologioiden hyödyntäminen edellyttää riittävää mahdollisuuksien ymmärtämistä. Koodarien lisäksi analytiikan, automaation, robotiikan ja tekoälyn osaajia tarvitaan koko ajan lisää. Lisäksi tekoälyn hyödyntäminen ja soveltaminen vaatii teknologian lisäksi muunlaista lähestymistä, kuten vaikkapa psykologista tai sosiologista ymmärrystä.

Meidän jokaisen velvollisuus on oppia uutta, jotta pysymme muutoksessa mukana. Minäkin olen taas alkanut suorittaa tukun tekoälyverkkokursseja – uuden oppimisen lisäksi on ollut hauskaa tehdä jotain aivan uudenlaista.

Kolmas asia, jota me tulevaisuudessa tarvitsemme, on monella tapaa tärkein ydin asia: jäljen jättäminen historiaan edellyttää uteliaisuutta ja rohkeutta. Rohkeutta sekä kokeilla että epäonnistua. Epäonnistuminen ei ole tärkein asia, vaan virheistä oppiminen. Vain uteliaasti kokeilemalla kehitämme uutta. Utelias kokeileminen ja epäonnistuminenkin vievät kehitystä eteenpäin, kunhan opimme virheistämme.

Me VTT:llä uudistumme jatkuvasti. Emme voi tuudittautua siihen, että pysymme maailman huipulla, vaikka meillä on varmasti paljon Suomen parhaita aivoja käytössämme. Tänä keväänä olemmekin vieneet onnistuneesti läpi ketterän innovoinnin ohjelman iBexin, joka tulee sanoista ”Innovative business to solve exponential problems”. Ohjelmassa olemme kokeilleet ketterää tapaa innovoida.

Teknologisen kehityksen tahti on tällä hetkellä hurja, ja me aiomme pysyä siinä mukana – tai itse asiassa toivottavasti toimia siinä esikuvana muille. Olemme aina toimineet onnistuneesti tutkimuksen ja liiketoiminnan välimaastossa. Emme olisi onnistuneet siinä, ellemme olisi uudistaneet osaamistamme jatkuvasti. Emme pystyisi luomaan lisäarvoa yhteiskunnalle ja hyötyä yrityksille, jos emme muuttaisi toimintatapojamme ja olisi valmiita myös astumaan kohti tuntematonta.

Rohkeasti uudistumalla myös tutkimuslaitos, jolla on 76 vuoden historia, voi pysyä kehityksen kärjessä. Kyse on uteliaisuudesta oppia uutta ja kyvystä luovaan ajatteluun. Jokainen meistä voi tehdä sen yksilönä ja toimia muutosvoimana organisaatiossaan.

antti

Antti Vasara
President & CEO of VTT
@ahavasara

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

From fashionable words to deeds – the district heating network has enormous, hidden potential for new products and services

Digitalisation, intelligent metering, bidirectional district heating and renewable energy integration are buzzwords among district heating operators. But is the integration of new technology with traditional district heating systems difficult. Is- such technology expensive? Now is the time for deeds, and the technology already exists!

When discussing the future of district heat with district heating companies, cities, companies in the sector and residents’ representatives at an event arranged by VTT, we noted the lack of clarity on what new technology should be integrated with the district heating network and how. However, everyone is unanimous about one clear issue: coal burning is coming to an end and district heating production methods are changing – the faster, the better.

In Finland, more extensive use of bioenergy has been a natural substitute for coal and oil in renewable heat production. However, there are other uses for biofuels as well. The district heating network, which has been characterised as inflexible and traditional, is, anyhow, quite flexible.. One of its clear advantages lies in the possibility to use variable heat sources. In the future, this will mean the more extensive integration of waste incineration, waste heat recovery and solar thermal and heat pumps with the grid, both directly and indirectly via customers, as a supplement for bioenergy production. We talk about a hybrid system, in which different production methods are complementary; for example, bioenergy and heat pumps enable the utilisation of seasonally varying solar heat.

While the price of renewable heat has fallen rapidly during the current decade, it remains expensive compared to traditional solutions. The widespread use of solar heat faces the challenge of seasonal variation. The inventor of a cost-effective, seasonal heat storage technology will be sitting on a gold mine!

Balancing production and consumption in a complex system

It is predicted that district heating will soon include small producers, block-specific production and regional systems. Happily, such development projects are already underway, for example the LEMENE project in Lempäälä, the Skanssi area in Turku and the Wasa Station in Vaasa. The need for cooling is also increasing – one person’s heat can be another’s cooling. We need comprehensive, system-level thinking in order to benefit more from circular economy energy solutions. Integrating consumer-producers with the district heating system involves a technical challenge, which must be fully solved for system to function energy efficiently. The integration must be done  in accordance with general standards, and by taking account of the views of experts.

hands

It’s not about which technology wins, but how different technologies fit together

The design, measurement and management of overall systems will play a key role as heat production technology diversifies. Who will be responsible for balancing production and consumption in a complex system? In today’s system, district heating companies must guarantee district heating to customers around the clock in all conditions. A complex system will also require data collection and utilisation – the more extensive digitalisation of the heat production system. However, digitalisation is not without challenges. The problem can even be physical. For example, in the case of a district heating network, how can intelligent features be added to a system that is hidden underground? We also need to clarify how data can be processed and used optimally. Who should be allowed to use data gathered from the district heating system and customers?

The district heating network is old in many urban areas. Changing the existing underground system could be a laborious and costly process. While the district heating system offers huge potential for collecting and distributing heat from a range of decentralised sources, this will involve technical challenges. For example, the temperature of solar and waste heat is typically lower than that of the heat currently supplied by district heating networks, which will impose major demands on heat pumps.

So there are many possibilities, but also much to develop. Analysing the functionality of the overall system will enable the improvement of energy efficiency throughout the energy chain, from production to consumption via distribution. On the other hand, this will enable the development of various products and services that best serve the overall system. All players will have a place in this joint development.

 

For more information:

Bioenergy RES hybrids in Finland  (pdf)

Local energy in a residential area. An example is Vartiosaari in Helsinki ( pdf., in Finnish)

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