kurnitski kaukolämpö 20.11.09

Kaukolämmön kehitysnäkökulmia päästövaatimusten kiristyessä 20.11.2009 Jarek Kurnitski

© Sitra 2009

Kestävä rakennettu ympäristö

Liiketoiminta ja markkinat

Voimaan-tuminen

20.11.2009 Jarek Kurnitski

Rakennettu ympäristö energiatehokkaaksi

• Kaavoitukseen energiatehokkuutta • Energiatehokas ja kestävä uudisrakentaminen • Korjausrakentamiseen uusia toiminta- ja rahoitusmalleja

Energiamurroksesta uusi markkina

• AW Energy Oy • Kodin Onniset Oy • Viola Systems Oy • Norrhydro Oy • Scancool Oy

Suomalaiset energiatietoisiksi

toimijoiksi • Kansalaiset mukaan energiatalkoisiin • Energianeuvontaan uudet toimintamallit

Vähenevällä yksilöiden

ja yhdyskuntien energiankäytöllä

kasvavaa hyvinvointia ja uutta liiketoimintaa

Yhdyskuntien energian käyttö ja päästöt kääntyvät

laskuun – systeeminen muutos

rakennetussa ympäristössä

Energiaohjelma 2008-2012

© Sitra 2009

Miksi puhumme energiatehokkuudesta?

• Rakennusten energiankäytön tehokkuudelle ja erityisesti sen aiheuttamille päästöille monia kansainvälisiä ja kansallisia tavoitteita:

- mm. VNK:n päästöjen lasku 80% 2050 mennessä 1990-tasosta

• Monentasoisia ratkaisuja tarvitaan eri sektoreilla kokonaisuutta unohtamatta:

- Energiahuolto, korjausrakentaminen, uudisrakentaminen

- Energiankäytön ja –huollon (tuotannon) yhteensovittaminen entistä tärkeämpi

- Energiahuolto- ja talotekniikkaratkaisuilla nähtävissä keskeinen rooli

• Rakennusten osuus on 41% koko EU:n energiankäytöstä (Eurostat)


© Sitra 2009

Missä ollaan 2015, 2020, 2030, 2050?

• Asetettujen päästötavoitteiden aikataulu likimain rakennushankkeiden elinkaaren mittainen – pitää jo nyt ottaa huomioon

• Laadittu useita skenaarioita, tuoreimpana VNK:n Valtioneuvoston tulevaisuusselonteko (www.vnk.fi/julkaisut)

- tehokkuuskumous (A)

- kestävä arkikilometri (B)

- omassa vara parempi (C)

- teknologia ratkaisee (D)

• Mitä skenaariot tarkoittavat energia-alan kannalta?

• Minkälainen Suomi on vaikka 2030?


http://www.vnk.fi/julkaisut

© Sitra 2009

VNK:n skenaarioiden keskeiset piirteet


© Sitra 2009

Energiankäyttö ja päästöt VNK:n skenaarioissa


© Sitra 2009

Energiankäyttö ja päästöt eivät korreloi


© Sitra 2009

Miten päästötavoitteet saavutetaan?

• Vähäpäästöiset energiatehokkaat rakennukset/kaupungit:

- Puhdas kaukolämpö

- Puhdas sähkö

- Hyvä rakennusvaippa ja talotekniikka

- Jätteen ja jäteveden hyödyntäminen

- Joukko- ja kevyen liikenteen suuri osuus

• Hyvä esimerkki Tukholma, 4,5 tCO2/as/vuosi (liikenne mukana)

• Haja-asutusalueilla, missä kaukolämpö ei kannata:

- maalämpöpumput ja muut kiinteistökohtaiset energiaratkaisut

• Sektorikohtaiset toimenpiteet: - Energiatuotannon päästöjen vähentäminen

- Uudis- ja korjausrakentamisen energiatehokkuuden parantaminen

- Järkevä kaavoitus/yhdyskuntasuunnittelu


© Sitra 2009

Kaukolämmön kilpailukykyyn vaikuttavia tekijöitä

• Lämpöpumput - Osittain, enemmän välillisesti päästöjen ja energiamuotojen kertoimien kautta - Mittakaavariippumaton, eli soveltuu myös kaukolämmön tuotantoon (kuten myös

aurinkokeräimet)

• Hinta

- Puhtaasta päästöttömästä lämmöstä voidaan maksaa enemmän

• Matalaenergiarakentaminen - Lämmitystarve pienempi/matalalämpötilajärjestelmät

• Energiatehokkuuden laskentatapa/energiamuotojen kertoimet: - Suuri ohjausvaikutus, koska vaikuttaa suoraan rakentamiskustannuksiin

• Päästöt - Ei voi ylikorostaa

• Imago


© Sitra 2009

Kaukolämpö vs. maalämpö

Pientalovaltaisen alueen kannattavuustarkasteluja raportissa:

• Kevennetty kaukolämpötekniikka. Kustannustehokkaan jakelu- ja asiakasteknologian kehittäminen matalan kulutustason olosuhteisiin Gaia Consulting Oy, loppuraportti v. 2009 (29 s)

• http://www.energia.fi/fi/kaukolampo/kirjasto/tutkimusraportit


http://www.energia.fi/fi/kaukolampo/kirjasto/tutkimusraportit

© Sitra 2009

(Vapaavuori, Asuntoforum 2008)

Rakentamismääräykset 2012

Jarek Kurnitski 20.11.2009

© Sitra 2009

Rakennusten energiatehokkuuden määritelmä


• ET-luku laskee yhteen kaikki ostoenergiat yhdeksi tunnusluvuksi relevanteilla energiamuotojen kertoimilla painottettuna (EN 15603)

• Oikeat energiamuotojen kertoimet keskeinen asia energiatehokkuus-vaatimusten ohjausvaikutuksen kannalta

• CO2 päästöpohjaisilla energiamuotojen kertoimilla laskenttuna (esimerkki):

ET 200

Ostoenergia Rakennus A Rakennus B

Sähkö, kWh/(m2 a) 100 50

Kaukolämpö, kWh/(m2 a) 50 100

Yhteensä, kWh/(m2 a) 150 150

Ostoenergia Rakennus A Rakennus B

Sähkö, kWh/(m2 a) 100*2 50*2

Kaukolämpö, kWh/(m2 a) 50*0,7 100*0,7

Yhteensä, kWh/(m2 a) 235 170

© Sitra 2009

Factors vs. grid efficiency

• Primary energy or CO2 based factors may be used to take into account the grid efficiency

• The figure shows large variation of specific emissions [kg(CO2)/MWh] of electricity generation


© Sitra 2009

(TKK Kestävä energia KesEn tutkimus)


Sähkön kulutuksen muutos (814)

Kaukolämmön kehitys?

© Sitra 2009

2007 2015 2020 2030 2007 2015 2020 2030 TWh TWh TWh TWh TWh TWh TWh TWh

Vesivoima 14,0 14,0 15,0 16,8 14,0 14,0 15,0 16,8

Tuulivoima 0,2 2,0 4,5 7,5 0,2 2,0 4,5 7,5

Ydinvoima 22,5 34,6 47,4 56,4 22,5 34,6 47,4 43,5

Kaukolämpö yhteistuotanto 14,5 18,1 21,1 20,1 14,5 18,1 21,1 20,4

Teollisuus yhteistuotanto 12,1 15,0 15,5 15,3 12,1 15,0 15,5 15,3

Erillinen sähköntuotanto 14,5 10,5 8,6 6,8 14,5 10,5 8,6 15,0

Tuotanto 77,8 94,2 112,1 122,9 77,8 94,2 112,1 118,5

Nettotuonti 12,6 6,9 -5,6 -8,2 12,6 6,9 -5,6 -3,9

Kulutus 90,3 101,0 106,5 114,6 90,3 101,0 106,5 114,6

Mt Mt Mt Mt Mt Mt Mt Mt

Tuotannon CO2-päästöt 17,6 15,7 14,2 13,5 17,6 15,7 14,3 21,8

kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh

Tuotannon CO2-ominaispäästöt (energiamenetelmä) 226 167 127 110 226 167 128 184

Arvio Suomen sähköntuotannon CO2-ominaispäästöistä lähitulevaisuudessa Energiateollisuus ry/Pöyry: Sähköntuotantoskenaariot vuoteen 2030

Perusskenaario Lisäydinvoimaa vähemmän -skenaario

Yhteistuotannon polttoaine-energia ja päästöt on skenaarioissa laskettu energiamenetelmällä. Skenaarioiden vuoden 2007 lukuarvo on hieman Tilastokeskuksen tilastoista määritettyä vastaavaa arvoa pienempi: Tilastokeskuksen energiamenetelmällä määritetyt ominaispäästöt olivat vuonna 2007 240 kg/MWh (noin 6 % suuremmat). Hyödynjakomenetelmällä lasketut arvot ovat tyypillisesti noin 15–20 % energiamenetelmällä määritettyjä arvoja suurempia. Seuraavassa kuvassa lukuarvot on muunettu ensin Tilastokeskuksen energiamenetelmän tasoon ja sitten hyödynjakomenetelmää vastaavalle tasolle (hyödynjakomenetelmä = 1,06 · 1,15 energiamenetelmä).

© Sitra 2009


Specific CO2 emissions of total electricity generation as a function of outdoor temperature 2006–2008

• Generation of separate conventional thermal power in Finland can be high in summer period due to shortage of hydro power and lack of CHP which is generated against heat load of district heating

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

-26 -22 -18 -14 -10 -6 -2 2 6 10 14 18 22 26 30

Outdoor temperature at Helsinki, °C

Spe

cifi

c C

O2 e

mis

sio

ns,

kg(

CO

2)/

MW

h

(TKK KesEn tutkimus)

© Sitra 2009

Demand change allocation for 2007


• We have calculated the demand change allocation an hour by hour for the current situation (2007) according to the order of variable cost of production sources

• Results show that during 90% of the time of the year the demand change will be

allocated to the separate conventional thermal power, 2% to CHP and the rest for

carbon-neutral production (not shown in the Table). This means that an hourly

weighted specific emissions by new or non-appearing electricity use is as high as

814 kg(CO2)/MWh that is average emission of total generation by factor 3.

Specific CO2 emissions by new or non-appearing electricity use (demand change)

for current situation

Current situation (year 2007) Total electricity generation

Separate conventional

thermal power

CHP electricity generation

Industrial CHP

Weighted average specific

emission

Specific emission kg(CO2)/MWh

279 893 439 190 814

Share of the demand change 90 % 2 % 0 %

Current situation (year 2007) Total electricity generation

Separate conventional

thermal power

CHP electricity generation

Industrial CHP

Weighted average specific

emission

Specific emission kg(CO2)/MWh

279 893 439 190 814

Share of the demand change 90 % 2 % 0 %

(TKK KesEn tutkimus)

© Sitra 2009

20.11.2009

© Sitra 2009


Kaukolämmön kulutuksen muutoksen vaikutus CO2-päästöihin (sähköntuotanto pysyy vakiona) – nykytilanne/2007 data

• Erillinen lämpövoima vaihtoehtona kaukolämmön yhteistuotantosähkölle, laskettu Tilastokeskuksen v. 2007 vuositilastoista hyödynjakomenetelmällä

• Kaukolämmön kulutuksen muutos ei vaikuta Suomen päästöihin nykyisellä energiatuotantorakenteella (28,9-29,2 t -50% ja +50% välillä)

0

5

10

15

20

25

30

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.295 1.3 1.4 1.5

Kaukolämmön kulutuksen muutos (1=nykytilanne, 0,5=50%:n

vähennys nykytilanteesta, 1,5=50%:n lisäys nykytilanteesta)

Säh

kön

ja k

auko

läm

mö

n t

uo

tan

no

n p

ääst

öt

yhte

ensä

,

milj

. t C

O2

SÄHKÖNTUOTANNON PÄÄSTÖT (milj. t) KAUKOLÄMMÖN PÄÄSTÖT (milj. t)


© Sitra 2009


Ruotsin esimerkki:

CO2 emission consequences of energy measures in buildings

(Björn Rolfsman, 2001)

• Norrköpingin kaukolämmitetyn kerrostalon energiansäästö-

toimenpiteiden (lisälämmöneristäminen, ikkunoiden vaihto ja

maalämpöpumppu) vaikutus

© Sitra 2009


Lämmitysenergian säästö kaukolämmitetyssä talossa/ kaukolämmön ja sähkön yhteistuotanto

• Lämmön ja sähkön yhteistuotanto syrjäyttää markkinoilta erillistuotantosähköä, mikä alentaa päästöjä merkittävästi

Lämmitysenergian säästötoimenpide

CO2 päästöjen lasku rakennustasolla

Vähemmän kaukolämpöä → vähemmän yhteistuotantosähköä

Yhteistuotantosähkön vajaus korvautuu erillistuotantosähköllä,

jolla korkeat päästöt → tuotannon päästöt lisääntyvät

Tuotannon päästöjen lisäys päästöjen lasku

rakennuksessa → kokonaisuudessa samat päästöt

© Sitra 2009


Sähkölämmitys korvaa kaukolämpöä tai päinvastoin (kokonaiskulutus vakio) – nykytilanne/2007 data

Erillinen lämpövoima vaihtoehtona sekä kaukolämmön

yhteistuotantosähkölle että kaukolämmöllelaskettu Tilastokeskuksen vuositilastoista (hyödynjakomenetelmä)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.295

Kaukolämmön kulutuksen muutos (1=nykytilanne, 0,5=50%:n

vähennys nykytilanteesta, 1,5=50%:n lisäys nykytilanteesta)

Säh

kön

ja k

auko

läm

mö

n t

uo

tan

no

n

pää

stö

t yh

teen

sä, m

ilj. t

CO

2

SÄHKÖNTUOTANNON PÄÄSTÖT (milj. t) KAUKOLÄMMÖN PÄÄSTÖT (milj. t)

• Esim. 10%:n kaukolämmön kulutuksen lisäys alentaa päästöjä merkittävästi (vrt. sähköisten mukavuuslattialämmitysten korvaaminen)

• 1,295 kertoimella erillinen lämpövoima on vuositasolla nolla


© Sitra 2009



Sähkön kulutuksen muutos (814)

Kaukolämmön kehitys?

Rakentamisen ohjauksen valinta 1: aikahetki

Rakentamisen ohjauksen valinta 2: keskiarvon ja kulutuksen muutoksen välistä

© Sitra 2009

Kiinteistöverotyöryhmän uusi energialaskentamenetelmä (Raportti B85, Rakennusten energiatehokkuuden osoittaminen kiinteistöveron porrastusta varten. Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikka, Espoo 2009)

• Vapaaehtoinen menetelmä:

- määrittää mm. rakennusten standardikäytön

- ehdotus energiamuotojen kertoimista


Sähkö 2,0

Kaukolämpö 0,7

Kaukojäähdytys 0,4

Fossiiliset polttoaineet 1,0

Uusiutuvat polttoaineet 0,5

Energiamuotojen kertoimet:

Pientalojen laskenta ei ole välttämätöntä:

© Sitra 2009

Energiamuotojen kertoimilla painotettujen kokonaisenergiankulutusten muodostuminen


Ominaiskulutus, kWh/(m² a)

Pie

nta

lo

Asu

in-

kerr

ost

alo

To

imis

tor

aken

nu

s

Kau

pp

a-ke

sku

s

Ho

telli

Ko

ulu

-ra

ken

nu

s

Liik

un

ta-

sali

Liik

un

ta-

hal

li

Päi

väko

ti

Ter

veys

-ke

sku

s

Sai

raal

a

Tilojen lämmitys 28 21 36 4 9 39 41 48 59 21 57

Ilmanvaihdon lämmitys 2 17 11 40 26 27 19 40 15 17 42

LKV:n valmistus 18 40 6 4 40 11 11 20 25 20 30

Puhaltimet ja pumput 5 10 15 35 35 25 28 23 23 25 54

Valaistus 7 10 22 77 37 23 39 31 21 23 47

Laitteet 16 21 24 4 11 10 0 0 5 28 47

Jäähdytys (sähköä) 3 4 9 10 13 5 0 0 0 18 50

Lämpöenergia yhteensä 78 53 48 75 77 71 108 99 58 129

Sähköenergia yhteensä 78 45 70 126 95 63 67 54 48 94 199

Lämpöenergian kerroin 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

Sähköenergian kerroin 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Painotettu ominaiskulutus 157 144 178 285 243 179 185 183 166 228 488

Pyöristetty E-luku 160 145 180 290 250 180 190 190 170 230 500

© Sitra 2009

Energiatehokkuuden varmistaminen kaavoituksessa

• Kaavoituksessa on järkevää tehdä energiahuoltovaihtoehtojen teknis-taloudelliset tarkastelut ja niiden yhteydessä mm. kaukolämpöpäätös

• Päästöperusteisuus selkeyttää päätöksentekoa

• Mahdolliset kaukolämpöalueet voidaan siten määrittää tontin luovutusehdoissa


© Sitra 2009

Esimerkkejä: Heat Plan Denmark

• Ovat vähentänet emissioita 25 kg/m2 tasosta 1980 10 kg/m2 tasoon 2006 (vertailukelpoisissa yksiköissä 140 vs. 73 kgCO2/MWh, mutta eri laskentatapa?)

• 2030 lähes hiilineutraali

• The plan is based on an integrated approach, combining

- optimal end-user heat demand reductions - additional 25% or more?

- a lower return temperature from building installations – <35oC

- more district heating (DH) - from 46% up to 63-70% of the market

- energy efficient use of renewable energy in district heating

- individual heat pumps, solar heating and wood pellets


© Sitra 2009

District heating heat sources/ Heat Plan Denmark


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1980 1985 1990 1995 2000 2006 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2050

Dis

tric

t H

eating P

roduction in T

Wh

Boilers, biomassBoilers, fossil fuelsHeat pump/Electric heat boilersSolar heatBiomass CHP & geothermyBiogas CHPDecentr gas CHP (back pressure) Central gas CHP (back pressure) Power plant heat extractionWaste incineration heat/CHPSurplus heat from industry

Annual load - Case A

© Sitra 2009

Mitä pitäisi tehdä?

• Päästöjen alentamisen roadmap:

- Paljon on rakenteilla – hyvä näin ja lisää tarvitaan!

- Lisättävä koordinointia ja viestintää, tarvitaan numeeriset tavoitteet ja skenaariot samoin kuten sähköntuotantoskenaariot

- Selvitettävä vertailukelpoiset ominaispäästöt ainakin FIN, S, DK, D

- Lähes hiilineutraalia kaukolämpöä vuonna 20xx?

• Energiatehokkuuden varmistaminen kaavoituksessa:

- Kaavoitusprosessin kehittäminen

- Energiahuoltoratkaisujen tarkastelut kaavoitusprosessiin

• Imago:

- Missä on vihreän ja puhtaan kaupunkilämmön visio?

- Enemmän tiedotusta päästöjen alentamisesta


kurnitski kaukolämpö 20.11.09

Documents