Rakennusten energiatehokkuuden tulevaisuuden näkymät. Tutkimusprofessori Miimu Airaksinen, VTT

Transkriptio

1 Rakennusten energiatehokkuuden tulevaisuuden näkymät Tutkimusprofessori Miimu Airaksinen, VTT

2 Milj. tn CO 2 ekv. 14/11/ Kioto Suomen päästöt Suomen päästöt CO2 ekv.

3 14/11/ Estimated economic mitigation potentials by sector in 2030 Source: IPCC 2007 Climate Change Synthesis Report

4 14/11/2012 4

5 Ostoenergia (kwh/m 2 ) 14/11/ Sähkö 200 LKV Lämpö matalaenergia passiivi

6 14/11/ Exergia, energian laatu Exergy, the quality of energy Not only the quantityt but also the quality of energy is important

7 14/11/ Primäärienergia Erilaisia energialähteitä, joista osa suoraan rakennuksessa hyödynnettävässä muodossa, toiset taas esim. poltetaan rakennuksessa lämmöksi.

8 MWh 14/11/ Energiankulutuksen tyyppijakauma Energiankulutuksen jakauma Energiankulutuksen ja E-luvun muodostuminen (Toimistorakennus 1 vertailutaso - Toimistorakennus kaukolämpö) 1 - vertailutaso Jäähdytys Kiinteistösähkö Laitesähkö Valaistussähkö Lämmitys tuotantohäviöt Lämmitys järjestelmähäviöt Lämmitys käyttövesi Lämmitys IV Lämmitys tilat 0 Energia E-luku

9 RES - uusiutuvat energialähteet 14/11/2012 9

10 14/11/ Rakennukset energiantuottajina Netto-nollaenergiatalo EPBD recast: Kaikki uudet julkiset rakennukset ovat jälkeen lähes nollaenergiataloja Kaikki uudet rakennukset ovat jälkeen lähes nollaenergiataloja

11 14/11/ ptimization of energy consumption Renewable supply Efficient use of energy Reduce consumption - energy conservation Basic approach towards ZEB Supply Demand Low energy demand => all energy by renewable sources Whole building design No optimisation based on parts of the whole Minimized energy demand: Minimised heat losses Zero/minimised cooling demand Efficient use of energy Energy metering, water metering Low power demand Efficient and simple supply: Renewables with building integrated energy systems Local energy systems for back-up Skilful use in terms of simple systems

12 14/11/ IEA5-Solar House Ground source heat pump Solar thermal PV Quality Professional use High insulation level Pietarsaari 1993 Building code 2011 Component U-value [W/m 2 K] Wall 0,12 0,17 Roof 0,09 0,09 Floor 0,1 0,16 Door 0,4 1,0 Window 0,7 1,0

13 14/11/ Net zero energy building, Kuopio Energy demand Space heating 12 kwh/m 2 Water heating 13 kwh/m 2 Electricity, facility 6 kwh/m 2 Total 31 kwh/m 2 Renewable energy PV 7 kwh/m 2 Solar thermal 16 kwh/m 2 Ground heat 12 kwh/m 2 total 35 kwh/m 2 Excluded Residents electricity 16 kwh/m 2

14 14/11/ Huipputehon pienentäminen on paljon vaikeampaa kuin energiankulutuksen Reduction of peak power demand in much more diffucult than reduction of energy demand Airaksinen, Vuolle 2012

15 Energiankäyttö ja aurinkosähkö 14/11/

16 Power, W Sähköteho (W) 14/11/ Missmatch tuntitaso Nollaenergiapientalon tuntitason käyttäytyminen. Kokonaiskulutus 8400 kwh/a (laitteet+lämmitys). PV 60 m 2 Kokonaiskulutus (laitteet + lämmitys) 8400 kwh/m kw PV (60 m 2 ) Syöttö verkkoon/akkuihin Input to grid/storage Verkosta/akuista (W) Verkkoon/akkuihin Vuoden tunnit Hours Otto verkosta/akuista Output from grid/storage

17 14/11/ Älykkäät verkot ja rakennukset Smart grids and buildings Hajautettu energiantuotanto De-central energy production Rakennuksen energiantuottajina Buildings as energy producers Energia managerointi Energy management European Technology Platform Smartgrid 2006

18 14/11/ Kulutushuippujen katkaiseminen on erittäin tärkeää Peak shaving is very important Ruotsalainen /Sederlund 2008

19 14/11/ Building stock Kuva Huovila P. 2010

20 Ennen luku luku luku luku luku luku luku luku luku luku 14/11/ Vuonna 2050 on yhtä paljon vuoden 2010 jälkeen rakennettua rakennuskantaa kuin ennen vuotta 2010 rakennettua rakennuskantaa Vuoden 2010 rakennuskanta vuonna 2050 Uudistuotanto milj. m2 270 milj. m2 milj. m Rakennuskannan kerrosala ikäluokittain v Vapaa-ajan asuinrakennukset Tuotantorakennukset Julkiset palvelurakennukset Liike- ja toimistorakennukset* Asuinkerrostalot Rivitalot Omakotitalot 2010

21 14/11/ Kaikki meistä eivät näe tämän rakennuksen kauneutta

22 14/11/ but in respect of renovation it is functional Passive house renovation concept: Heating and cooling 20 kwh/m 2, Total primary energy 120 kwh/m 2 Figure: Lylykangas TES Energy Facade

23 14/11/ Sustainable approach: after renovation it can be seen also rather attractive

24 14/11/ Building stock has a huge potential but changes are typically very slow Best Available Technology, renovation rate 1, CO2 -päästöt MT/a 15 Kaikki energia Tilojen lämmitys 10 Sähkö (ei lämmitys) Lämmin käyttövesi

25 14/11/ Finnish EcoCity concept in China - New housing in old quarries High density - high rise housing Good orientation Possibility to maximum of storeys Energy producing lifts (reduced consumption) Green roofs Passive house standard Combined energy demand for heating and cooling 15 kwh/m 2 Total energy demand < 50 kwh/m 2 Distributed electricity production Mix of uses: shops, offices, public services, library, storages, car parking with battery charge, cafes and restaurants, rooms for hobbies and activities etc.

26 14/11/ Energy certificates and other environmental certificates based on calculated technical values are very important. They give the information about building properties thus supporting the decision making (buying/selling) for property owners.

27 14/11/ Ympäristöluokitukset On average certified buildings use 18-39% less energy per floor area than their conventional counterparts. However, 28-35% of certified buildings use more energy than their conventional counterparts. Further, the measured energy performance of certified buildings has little correlation with certification level of the building, or the number of energy credits achieved by the building at design time. Newsham et al 2009

28 14/11/ Rakennusten vertailun parantaminen; toteutunut kulutus vaihtelee liian paljon Toteutuneeseen kulutukseen vaikuttavat erittäin paljon käyttötottumukset ja rakennuksen käyttöaika. Toteutunut kulutus kertoo rakennuksen käytöstä ja käyttäjistä, ei rakennuksesta. Kerrostalo Rivitalo Pientalo Rakennuskohde Lähde TTY 2009

29 14/11/ Users are important Absolute energy consumption is decreasing but the individual differences are becoming higher Need for easy to understand information and user interfaces for control In addition users need to reach the control unit!

30 14/11/ Users are important Nykyisin rakennusten käyttäjistä johtuva energiankulutus vaihtelee +/-30%. Energiatehokkuuden parantuessa käyttäjän vaikutus voi olla on +/-50%. Normirakennus Energiatehokas rakennus 30

31 14/11/ Responsive eco-efficient environment Integrated energy production and weather forecast system informs father: Embedded sensors are warning mother: Little Raipe is moving towards busy road Put the washing machine on, since non polluting solar energy is available now.

32 14/11/ What is ecoefficiency? Kuva Huovila P. 2010

33 14/11/ Eco efficiency = Quality of life Environmental pressure * Use of natural resources * Costs Sustainability = Clean and healthy environment Sustainable products Socially acceptable Environmetal load material and energy use Life cycle costs More these (rewarding quality of life) Less these (limits, building codes, laws) valokuva Pekka Huovila

34 14/11/ VTT creates business from technology