IMMU Paikallisilla teoilla ilmastonmuutoksen hillintään

Transkriptio

1 Aalto-yliopisto Teknillinen korkeakoulu Lahden keskus IMMU Paikallisilla teoilla ilmastonmuutoksen hillintään Diplomityö Aki Pesola 2010 Energian- ja vedenkulutuksen etäluentajärjestelmät Hollolan ja Nastolan kunnissa - toteutusvaihtoehtojen arviointi

2 AALTO-YLIOPISTON TEKNILLINEN KORKEAKOULU Tekijä: Aki Pesola Työn nimi: DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ Energian- ja vedenkulutuksen etäluentajärjestelmät Hollolan ja Nastolan kunnissa toteutusvaihtoehtojen arviointi Päivämäärä: Sivumäärä: Tiedekunta: Laitos: Professuuri: Valvoja: Ohjaaja: Avainsanat: Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta Energiatekniikan laitos Ene-59 Energiatalous ja voimalaitostekniikka Professori Risto Lahdelma Dosentti Ari Serkkola ARM, SMAA, stokastinen monikriteerianalyysi, kuntien rakennusten energian- ja vedenkulutus, etäluenta Sähkönkulutusta mittaavista etäluentajärjestelmistä on tehty paljon tutkimusta. Näissä tutkimuksissa tarkastellaan etäluentatekniikkaa kuitenkin pääasiassa energiayhtiöiden näkökulmista. Tämän tutkimuksen tavoitteena on arvioida tuntimittaukseen perustuvan etäluentajärjestelmän (AMR, Automatic Meter Reading) toteuttamista keskisuuren kunnan mittakaavassa. Työssä vertaillaan vaihtoehtoisia tapoja toteuttaa Hollolan ja Nastolan kiinteistöissä sähkö- ja lämpöenergian sekä veden kulutusseuranta. Vertailun tuloksien perusteella annetaan suositukset järjestelmän toteuttamisesta. Teoriaosassa yhdistetään etäluentajärjestelmiin liittyvä lainsäädäntö, kuntien ja jakeluverkkoyhtiöiden energian- ja vedenkulutuksen monitorointijärjestelmät sekä AMR-teknologiatarkastelu. Tutkimuksen empiirisessä osassa vertaillaan keskenään neljää eri vaihtoehtoa toteuttaa kokonaisvaltainen AMR-järjestelmä. Tarkasteltavat vaihtoehdot ovat ulkoistettu palveluntarjoajan järjestelmä, jakeluverkkoyhtiön tai -yhtiöiden järjestelmä, kunnan itse toteuttama järjestelmä ja 0-vaihtoehto, joka tarkoittaa AMR-järjestelmän toteuttamatta jättämistä. Näitä vaihtoehtoja vertaillaan AMR-järjestelmän ominaisuuksilla, jotka painotetaan vastaamaan kuntien preferenssejä. Tutkimuksen lähtöaineisto on koottu eri sidosryhmien haastatteluilla ja kyselyillä. Toteutusvaihtoehtojen vertailu tehdään kuntien näkökulmasta, mutta myös muiden sidosryhmien, etenkin kuntien yhteisen energianjakelusta vastaavan verkkoyhtiön preferenssit huomioidaan. Tutkimusmenetelmänä, jolla vaihtoehtojen vertailu toteutetaan, käytetään stokastista monikriteerianalyysiä (SMAA, Stochastic Multicriteria Acceptability Analysis). SMAA on monikriteerisen päätöksenteon apuväline, jota voidaan käyttää, kun tutkimuksen lähtöaineisto on puutteellista tai sisältää epävarmuutta. Tutkimuksessa SMAA-ohjelmistolla simuloidaan tilastolliset tunnusluvut, joilla vertailtavat vaihtoehdot asetetaan kuntien näkökulmasta paremmuusjärjestykseen. Päätöksentekijöiden preferenssit AMR-järjestelmän ominaisuuksiin ja niiden tärkeyteen liittyen vaikuttavat tuloksiin ensisijaisesti. Tulosten mukaan suurimman hyödyn kunnille tuottaa vaihtoehto, jossa AMR-järjestelmän toteuttaa ulkoistettu palveluntarjoaja. Tutkimuksessa esitetään, että tätä ratkaisua ei voida kuitenkaan pitää yksiselitteisesti parhaana, sillä tarkastelu sisältää satunnaista epävarmuutta, mikä johtuu verrattain suppeasta lähtöaineistosta. Kriteerit, joilla eri toteutusvaihtoehtoja vertaillaan, tarkentuvat, kun päätöksentekoprosessi etenee ja useammat päätöksentekijät pääsevät vaikuttamaan sen kulkuun. Jatkotutkimuksessa tulisi tehdä yksityiskohtaisempia erotteluja eri järjestelmäominaisuuksien välillä. Erottelu johtaa tarkempaan kriteeridataan, mikä helpottaa päätöksentekoa entisestään. ISSN (painettu julkaisu) ISBN ISSN (elektroninen julkaisu) ISBN

3 AALTO UNIVERSITY SCHOOL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Author: Aki Pesola ABSTRACT OF MASTER S THESIS Name of the Thesis: Energy and water remote monitoring systems within municipalities of Hollola and Nastola evaluation of implementation possibilities Date: April 1, 2010 Number of pages: Faculty: Department: Professorship: Supervisor: Instructor: Key Words: Faculty of Engineering and Architecture Department of Energy Technology Ene-59 Energy Economics and Power Plant Engineering Professor Risto Lahdelma Docent Ari Serkkola AMR, SMAA, stochastic multicriteria acceptability analysis, energy and water consumption within municipal buildings, remote monitoring Remote electricity monitoring systems have been studied broadly. Yet the research on this technology has been done mainly from the perspective of energy companies. The objective of this study is to assess implementation possibilities of automatic meter reading (AMR) systems within mediumsized municipalities. The study compares alternative means to carry out hourly-based electricity, heat and water monitoring within municipal buildings of Hollola and Nastola. Implementation guidelines are given as a result of this research. Theory part of the study combines relevant legislation, existing monitoring systems within municipalities and energy companies and AMR technology survey. Empirical part of the study compares four alternative means to implement a comprehensive AMR system. The alternatives being considered are outsourced system model, energy company s system model, self-build system model and so called 0-alternative, which indicates situation where AMR system is not implemented. These four alternatives are compared with each other based on their characteristics that are weighted to correspond specified preferences of Hollola and Nastola. The raw data is compiled using interviews and inquiries addressed to relevant stakeholders. The comparison between different implementation models is done from the municipalities perspective. Yet other stakeholder preferences are taken into account when comparison is enforced. Research method being used for comparison is stochastic multicriteria acceptability analysis (SMAA). SMAA is a family of methods for aiding multicriteria group decision-making in problem settings with uncertain, imprecise or partially missing information. In this study SMAA is used for simulating different value combinations and computing statistics that are interpreted in order to rank different AMR implementation models. Ranking is based on predefined preferences that have a primary influence on the attained results. The results show that the outsourced implementation model delivers the most substantial utility in both municipalities examined in this study. The research also highlights that these results cannot be considered incontrovertible because raw data is relatively narrow and contains sporadic uncertainties. The implementation model criteria used for comparing different alternatives are detailed when decision-making process goes ahead and more decision-makers commit to it. Further studies within this particular case should be based on more accurate sorting between different AMR characteristics. Successful sorting leads to more detailed criteria data, which makes decisionmaking easier.

4 SISÄLLYS DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ...2 ABSTRACT OF MASTER S THESIS...3 TERMISTÖ JOHDANTO Kuntien tarkastelu Hollolan energian- ja vedenkulutuksen seuranta Nastolan energian- ja vedenkulutuksen seuranta Tutkimustehtävät Tutkimuksen tavoite ja rakenne Tutkimuksen rajaus Tutkimuksen lähestymistapa ja menetelmät Järjestelmätarkastelun reunaehdot ja osa-alueet ENERGIAN- JA VEDENKULUTUKSEN AMR-JÄRJESTELMÄ Mittauslaitteiston ominaisuudet Mittaustietojen tallennus ja siirto Tiedonsiirtotekniikat Mittaustietojen esittäminen Järjestelmän hyödyntäminen Järjestelmän suunnittelu ja arviointi Järjestelmätoteutuksen osapuolet Järjestelmän kustannukset KUNTIEN TOIVEET JA VAATIMUKSET AMR-JÄRJESTELMÄLLE AMR-JÄRJESTELMÄN TOTEUTUSVAIHTOEHDOT Ulkoistettu palveluntarjoajan järjestelmätoteutus Kunnan itse määrittelemä järjestelmätoteutus Jakeluverkkoyhtiön tai -yhtiöiden järjestelmätoteutus Ei AMR-järjestelmää (0-vaihtoehto) Toteutusvaihtoehtojen vertailun lähtöarvojen määrittäminen Toteutusvaihtoehtojen vertailun tulokset SMAA-ohjelmiston käytöstä Tulosten käsittely ja esittäminen

5 5 KUNTIEN ENERGIAN- JA VEDENKULUTUS JA KUSTANNUKSET Hollolan rakennuskanta ja rakennusten energian- ja vedenkulutus Kustannukset Hollolassa ja järjestelmään liitettävät kiinteistöt Kustannusten herkkyystarkastelu Nastolan rakennuskanta ja rakennusten energian- ja vedenkulutus Kustannukset Nastolassa Kustannusten herkkyystarkastelu Kuntaliitoksen mahdollisuus Lahden energian- ja vedenkulutuksen seurantajärjestelmä YHTEENVETO Johtopäätökset ja AMR-järjestelmän valintaan liittyvät suositukset Suositusten konkretisointi Suosituksiin liittyvät kustannukset ja epävarmuus Pohdintoja ja ehdotukset jatkotutkimukseksi...76 LÄHTEET...78 LIITTEET Liite I Liite II Liite III Liite IV Kyselylomake kuntien edustajille Kyselylomake Lahti Energia Oy:n edustajalle Kyselylomake kuntien vesihuoltolaitoksille SMAA-menetelmän käyttöön liittyvät näyttökuvat 5

6 TERMISTÖ 2G(-verkko) 3G(-verkko) AMR AsEMo DLMS/COSEM EAKR Ellanet ESCO(-palveluyritys) EU GPRS GSM HEAT 07 IEC IMMU LAN M-Bus MCDM Monte Carlo-simulaatio MVDB ossg 2 nd Generation; toisen sukupolven matkapuhelinverkko 3 rd Generation; kolmannen sukupolven matkapuhelinverkko Automatic Meter Reading; automaattinen mittarinluenta Asumisen ekotehokkuuden monitorointi; STOKin, Aaltoyliopiston teknillisen korkeakoulun Lahden keskuksen ja yritysten yhteistyöhanke Device Language Message Specification/Companion Specification for Energy Metering; kansainvälinen rekisteriluentastandardi, myös: IEC Euroopan aluekehitysrahasto Lahti Energia Oy:n yrityksille ja kunnille tarjoama internetpohjainen sähkönkulutuksen seurantaohjelma Energy Service Company; energiansäästöinvestointeja toteuttava palveluyritys Euroopan unioni General Packet Radio Service; GSM-verkossa toimiva pakettikytkentäinen tiedonsiirtopalvelu Global System for Mobile Communications; maailmanlaajuinen matkapuhelinjärjestelmä Suomen ympäristökeskuksen koordinoima sähkönkulutuksen monitorointiin ja energiatehokkuuden parantamiseen liittyvä hanke katso: DLMS/COSEM Paikallisilla teoilla ilmastonmuutoksen hillintään; Aaltoyliopiston teknillisen korkeakoulun Lahden keskuksen koordinoima hanke Local Area Network; tietoliikennelähiverkko Eurooppalainen väylästandardi mittausjärjestelmän paikalliseen tiedonsiirtoon, myös: Meter-Bus Multi-Criteria Decision Making; monikriteerinen päätöksenteko Stokastinen laskentamenetelmä, jossa muuttujien tilastollista jakaumaa simuloidaan generoimalla satunnaislukuja. Metered Value Data Base; mittaustietokanta open Source Service Gateway; kiinteistölaitteiden ja -järjestelmien ohjausjärjestelmä 6

7 PLC PSTN S0 SMAA SMS STOK SWOT(-analyysi) SYKE TCP/IP WLAN Power Line Communication; datasähkö Public Switched Telephone Network; kansainvälinen pakettikytkentäinen verkko, jonka muodostaa useat yhdistetyt puhelinverkot Pulssiliitäntä, jota voidaan käyttää mittareiden ja mittauspäätteiden väliseen tiedonsiirtoon Stochastic Multicriteria Acceptability Analysis; stokastinen monikriteerianalyysi, myös: stokastinen monikriteerinen arvostusanalyysi Short Message Service; lyhytsanomapalvelu Sähköisen talotekniikan osaamis- ja kehittämiskeskus Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats; strategian tai toiminnan tarkastelumalli Suomen ympäristökeskus Transmission Control Protocol/Internet Protocol; tietoverkkoprotokollayhdistelmä Wireless Local Area Network; langaton tietoliikennelähiverkko rm 3 Wh kuutiometri; rakennustilavuus wattitunti; energiankulutusta tai -tuotantoa kuvaava yksikkö, yleisemmin: kwh (10 3 Wh) tai MWh (10 6 Wh) 7

8 1 Johdanto Hollolan ja Nastolan kunnat ovat halukkaita sitoutumaan kansainvälisiin ja kansallisiin ilmastonmuutoksen hillintätavoitteisiin. Hollola-Lahti-Nastola Ilmasto-ohjelmaa työstetään jatkuvana prosessina eri yhteistyötahojen 1 kanssa. Ohjelmassa määritellään mainittujen kolmen kunnan keskipitkän aikavälin ilmastotavoitteet. Kunnat tekevät yhteistyötä muun muassa Aalto-yliopiston teknillisen korkeakoulun Lahden keskuksen kanssa, jonka koordinoiman IMMU-hankkeen (Paikallisilla teoilla ilmastonmuutoksen hillintään) yksi tehtävä on olla mukana laatimassa edellä mainittua ilmasto-ohjelmaa. IMMU-hankkeen tavoitteena on selvittää alueellisia konkreettisia keinoja ilmastonmuutoksen hillintään sekä vahvistaa ilmastonmuutokseen liittyvää paikallista tietopohjaa. Hanke toteutetaan vuosina ja sitä rahoittaa pääosin Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR). IMMU:n paikallisina rahoittajina ovat Lahden kaupungin tekninen ja ympäristötoimiala, Lahti Energia Oy, Päijät-Hämeen Jätehuolto Oy ja Lahden kaupunkiseudun hankintatoimi. Rahoittajaviranomaisena toimii Päijät-Hämeen liitto. (IMMU 2009) Tämä diplomityö tehdään osana IMMU-hanketta. Rakennusten ja kiinteistöjen osuus Suomen ja koko Euroopan energian loppukäytöstä on noin 40 % ja energia- ja vesikustannukset kattavat noin % kiinteistöjen ylläpidon kokonaiskustannuksista (EU 2009, s. 3; Luoma 2008, s. 24). Energiakustannusten osuuden voidaan lisäksi odottaa kasvavan tulevaisuudessa. 2 Rakennusten energiankulutusta ja ilmastonmuutoksen kiihtymistä voidaan hillitä rakentamalla energiatehokkaampia rakennuksia, korjaamalla olemassa olevaa rakennuskantaa, käyttämällä hyväksi vaihtoehtoisia energialähteitä ja muuttamalla rakennusten käyttäjien kulutustottumuksia. Etenkin viimeksi mainittu on helpommin toteutettavissa, jos kyetään saamaan luotettavaa ja ajantasaista tietoa omasta energian ja myös veden käytöstä. Reaaliaikainen tai lähes reaaliaikainen kulutusseuranta on iso askel kohti älykkäiden verkkojen luomia energiansäästömahdollisuuksia ja siksi myös osa EU:n ilmastotavoitteiden täytäntöönpanoa. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan energian- ja vedenkulutuksen kiinteistökohtaista seurantaa Nastolan ja Hollolan kunnissa. Tähän mennessä kulutusseurantaa on toteutettu kyseisissä kunnissa eritasoisilla menetelmillä vain osassa rakennuksista. Tämän johdosta kohteista kerätyt kulutustiedot ovat olleet epätarkkoja ja epäyhtenäisiä. Lisäksi kulutustiedot on raportoitu parhaassakin tapauksessa vain kuukausitasolla. Yhdenmukaisen ja selkeän kulutusseurannan toteuttaminen nähdään tärkeänä, sillä sen avulla voidaan määrittää rakennusten nykyinen kulutus sekä luoda selkeät lähitulevaisuuden tavoitteet energiankulutuksen vähentämiselle. (Nuuttila & Hyvönen 2009) Reaaliaikainen tai lähes reaaliaikainen kulutusseuranta mahdollistaa myös energian- ja vedenkulutuksen säästökohteiden selkeämmän tunnistamisen ja erilaisten kulutusvertailujen tekemisen. Myös mahdollisten toteutettujen säästötoimenpiteiden vaikutus on nopeasti arvioitavissa. Monitorointijärjestelmällä on monia käyttöfunktioita ja se voi synnyttää erilaisia hyötyjä eri sidosryhmille, joita ovat ainakin kunnat, jakeluverkkoyhtiöt, kuluttajat ja yritykset. Näitä hyötyjä voivat olla esimerkiksi energia- ja kustannustehokkuuden parantuminen, rakennusturvallisuuden lisääntyminen, kulutuksen laskutuksen tehostuminen ja erilaisten palveluiden kehittyminen. (Kärkkäinen et al. 2006, s ) 1 Ilmasto-ohjelmaa laativat Lahden seudun ympäristöpalvelut ja Aalto-yliopiston teknillisen korkeakoulun Lahden keskus. Yhteistyössä ovat mukana Lahden, Hollolan ja Nastolan kunnat, Päijät- Hämeen Jätehuolto Oy ja Lahti Energia Oy. 2 Tähän vaikuttaa mm. fossiilisten polttoaineiden niukkuudesta johtuva primäärienergian hinnan nousu. 8

9 Monitorointijärjestelmän toteuttaminen auttaa saavuttamaan Euroopan unionin jäsenmaille asetetun energiansäästötavoitteen. Tavoite on 9 % vähennys energian loppukäytössä vuoteen 2016 mennessä ja 20 % vähennys vuoteen 2020 mennessä. 3 Vertailutasona vähennykselle käytetään vuosien virallisten tilastojen keskiarvoa. (Puhakka 2007) Hollola on jo saavuttanut vuoden 2016 tavoitteen (Nuuttila & Hyvönen 2009). Euroopan parlamentin ja neuvoston energian loppukäytön tehokkuutta ja energiapalveluita koskevassa direktiivissä 2006/32/EY (energiapalveludirektiivi) mainitaan, että älykkäät mittausjärjestelmät, kuten käyttäjäkohtaiset kaukoluettavat mittarit ja riittävästi tietoa sisältävä laskutus, täyttävät jo itsessään vaatimukset energiatehokkuutta parantavista toimenpiteistä. (EU 2006a, s. 78) Ohiossa, Oberlinin yliopiston ympäristöosastolla toteutettiin vuosien 2005 ja 2006 aikana älykkääseen mittarointiin liittyvä tapaustutkimus. Tutkimustulosten mukaan reaaliaikaisen tai lähes reaaliaikaisen kulutusseurantajärjestelmän käyttöönotto vähentää energian- ja vedenkulutusta asunnoissa, joissa kulutukseen vaikuttava henkilö pääsee lukemaan tietojärjestelmään tallentuvia, nopeasti päivittyviä, kulutustietoja. Etenkin sähkönkulutus pieneni asuntojen seurantajaksolla huomattavasti (31 55 %) 4, vaihdellen sen mukaan, kuinka tarkkaa tietoa energiankulutuksesta asukkaille tarjottiin. Energiatehokkuus parani pelkästään asukkaiden kulutustottumuksien muuttumisen ansiosta. (Petersen et al. 2007) Myös Suomessa toteutetussa HEAT 07-projektissa tutkittiin kulutusseurannan vaikutusta energiatehokkuuden parantumiseen. Projekti toteutettiin vuoden 2007 syyskuun ja vuoden 2008 tammikuun välisenä aikana. Sitä koordinoi Suomen ympäristökeskus (SYKE). (Nissinen et al. 2008, s. 3) Samankaltaisia tutkimuksia on tehty maailmanlaajuisesti ja kaikissa on päädytty lopputulokseen, jossa energiankulutus on vähentynyt kotitalouksissa, jotka ovat voineet seurata kulutustietojaan reaaliaikaisesti tai lähes reaaliaikaisesti. Jatkuvan ja tiheän nternet-palautteen vaikutus kulutustottumuksien muutokseen, ja sitä kautta energiansäästöön, on empiiristen tutkimusten mukaan yleisesti 5 15 %. (Nissinen et al. 2008, s , 27 30) Tavoitearvoja asettamalla on todistetusti saavutettu vielä tätä suurempia energiansäästöjä (Petersen et al. 2007). 1.1 Kuntien tarkastelu Hollola ja Nastola sijaitsevat molemmat Päijät-Hämeen maakunnassa, Etelä-Suomessa. Kuntien maantieteellinen sijainti on esitetty alla sekä Suomen että Päijät-Hämeen mittakaavassa (Kuva 1). Hollolan väkiluku vuonna 2009 oli ja Nastolan Tavoite on kaikille kunnille yhtenäinen. 4 Kyseessä oli kilpailuasettelu, josta johtuen sähkönkulutus pieneni asunnoissa näin paljon. 5 Väestörekisterikeskus

10 Kuva 1. Päijät-Hämeen maakunnan sekä Hollolan ja Nastolan maantieteellinen sijainti. Tarkasteltavien kahden kunnan rakennuskanta ei eroa toisistaan merkittävästi. Hollolassa on enemmän kunnan hallinnoimia kiinteistöjä, mutta kiinteistöjen ikä- ja tyyppirakenne on molemmissa kunnissa melko samanlainen. Hollolan kunnan omistamien rakennusten keski-ikä on noin 30 vuotta, Nastolan noin 40 vuotta. Viimeisimmät saneeraukset osaan kuntien rakennuksista on tehty 2000-luvulla. Hollolan ja Nastolan rakennuskanta koostuu pääosin palvelu-, opetus- ja hoitoalan rakennuksista. Näitä ovat koulut, urheiluhallit, päiväkodit ja terveydenhuollon rakennukset, jotka aiheuttavat myös suurimman osan kuntien energian- ja vedenkulutuksesta. Kunnat omistavat lisäksi asuinrakennuksia; niiden osuus rakennuskannan kokonaisenergian- ja vedenkulutuksesta on kuitenkin suhteellisen pieni. Sähkön ja kaukolämmön jakeluverkkoyhtiö on molemmilla kunnilla Lahti Energia Oy. Hollola on osittain myös Kymenlaakson Sähkö Oy:n jakeluverkon alueella, mutta suurinta osaa Hollolan verkosta hallinnoi Lahti Energia. Tutkimuksen edetessä kuntien yhteisenä sähkön ja kaukolämmön jakeluverkkoyhtiönä tarkastellaan vain Lahti Energiaa. Hollolalle sähköenergiaa myy tällä hetkellä Turku Energia Oy, mutta lähivuosina sähkönmyyjä vaihtunee Kymenlaakson Sähköksi. Nastolan sähkönmyyjä on Suur-Savon Sähkö Oy. Hollolan vesihuollosta huolehtii Lahti Aqua Oy; vesihuollon investoinneista ja maksuista päättää kuitenkin Hollolan vesihuoltolaitos. Nastolassa kokonaisvaltaisesta vedenjakelusta vastaa Nastolan vesihuoltolaitos. Valtaosaa kaikista sähkö- ja kaukolämpömittareista kuntien alueella hallinnoi Lahti Energia. Vesimittarit ovat kuntien omaisuutta. Kummallakaan kunnalla ei ole käytössä kulutusseurantajärjestelmää, jolla voidaan seurata rakennusten energian- ja vedenkulutusta tuntitasolla. Hollolassa ylläpidetään kuukausitasolla tilastoa kaikkien kunnan kiinteistöjen kulutuksista. Käytettävissä oleva järjestelmä on kuitenkin suhteellisen tehoton verrattuna tutkimuksen kohteena oleviin, etäluentaa hyödyntäviin kulutusseurantajärjestelmiin. Nastolassa kulutusseuranta on hyvin puutteellista, niin seurattavien parametrien, kuin laajuutensakin puolesta. Tätä nykyä Nastolassa seurataan satunnaisesti energian- ja vedenkulutusta vain harvassa kohteessa. Syynä tähän ovat kunnan resurssipula sekä järjestelmän uusimisesta aiheutuvat kustannukset. Molemmissa kunnissa on tarkoituksena saattaa mahdollisen etäluentajärjestelmän piiriin rakennukset, joiden energian- ja vedenkulutus on huomattavaa. (Nuuttila & Hyvönen 2009) 10

11 Hollola ja Nastola näkevät luotettavan ja kattavan kulutusseurantajärjestelmän hyödyllisenä apuvälineenä ajatellen tulevaisuutta, jossa energiatodistuksiin 6 ja energiatehokkuussopimuksiin 7 liittyvät käytännöt kehittyvät ja oletettavasti tiukentuvat. Tällä hetkellä tarkasteltavilla kunnilla ei ole solmittuna energiatehokkuussopimusta, eivätkä ne ylläpidä rakennuksien energiatodistuskäytäntöä. (Nuuttila & Hyvönen 2009) Energiatehokkuussopimuksen tai energiatodistuksen toteuttaminen ei vaadi vielä nykyään vedenkulutuksen seurantaa, eikä tarkkaa mittaukseen perustuvaa energiankulutuksen seurantaa. Olemassa olevalle rakennukselle energiatodistuksen voi antaa joko energiakatselmoija tai erillisen energiatodistuksen pätevyyden saanut henkilö, joka määrittelee tarvittavat lukuarvot laskennallisesti. Kunnille suunnatussa energiatehokkuussopimuksessa mainitaan kulutusseurannasta seuraavaa: Toiminnallisena tavoitteena on Kunnan energiankäytön seurannan organisointi siten, että seurantatietoja hyödynnetään suunnitelmallisesti energiatehokkuuden hyvän tason ylläpitämiseksi ja tarpeettoman energiankulutuksen välttämiseksi. Toiminnallisena tavoitteena on lisäksi kehittää tunnuslukuja, joiden perusteella voidaan kulutusseurantaa hyödyntäen arvioida niitä energiankäytön tehokkuuden muutoksia, jotka ovat seurausta Kunnan muiden toimintojen tehostamisesta. Tavoitteiden saavuttamiseksi Kunta: asettaa kuukausitasoisen seurannan kattavuudelle tavoitteeksi vähintään 80 % rakennusten energiankäytöstä ja vuositason seurannan tavoitteeksi vähintään 90 % Kunnan koko energiankäytöstä vuoteen 2013 mennessä hyödyntää aktiivisesti seurantatietoja toimenpidetarpeiden tunnistamiseksi ja korjaaviin toimenpiteisiin ryhtymiseksi osallistuu tarkoituksenmukaiseksi arvioimiinsa kehityshankkeisiin Kunnan toimintoihin liittyvien energiatehokkuutta kuvaavien tunnuslukujen sekä tämän sopimusmenettelyn toimeenpanon kansallista seurantaa tukevien tietojärjestelmien kehittämiseksi ja käyttöönottamiseksi (TEM 2007) Hollolan ja Nastolan edustajat ovat sitä mieltä, että tuntimittaukseen perustuvalla etäluentajärjestelmällä saataisiin kerättyä kätevästi ja tarkasti tiedot sekä kuntien energiatodistusten että energiatehokkuussopimusten tehokkaamman ylläpitämisen varmistamiseksi. Kuntien edustajat eivät kuitenkaan ota tämän tutkimuksen puitteissa enempää kantaa energiatodistus- tai energiatehokkuussopimusasiaan. (Nuuttila & Hyvönen 2009) Hollolan kunnossapitopäällikkö Arto Nuuttilan pyynnöstä tässä tutkimuksessa kartoitetaan kaikkien kunnan kiinteistöjen joukosta ne, jotka energian- ja vedenkulutuksen suuruuden puolesta kannattaa liittää mahdolliseen uuteen järjestelmään. Tarkastelu tehdään kustannusnäkökulmasta ja esitetään alaluvussa 5.2. Nastolan tapauksessa yllä mainittua kartoitusta ei tarvitse tehdä, sillä Nastolan kunnan talonrakennusmestari Pertti Hyvönen toimitti listan kiinteistöistä, jotka kunta toivoo liitettäväksi uuden järjestelmän piiriin. Kiinteistöjä on tarkasteltu alaluvussa Hollolan energian- ja vedenkulutuksen seuranta Hollolan kunnan tilakeskus pitää yllä Microsoft Excel-pohjaista energian- ja vedenkulutuksen seurantajärjestelmää. Järjestelmän tietokanta sijaitsee Hollolan hallinnon verkossa. Kiinteistönhoitaja käy kerran kuukaudessa lukemassa jokaisen kunnan omistaman rakennuksen 6 Energiatodistus on energiamerkki, jossa käy ilmi rakennuksen lämmitysenergia, laite- tai kiinteistösähkö, jäähdytysenergia sekä näiden pohjalta laskettu, bruttoalaan suhteutettu energiatehokkuusluku. 7 Energiatehokkuussopimus on vapaaehtoinen kannustin kuntien ja kuntayhtymien energiansäästöön ja eri toimintojen energiatehokkuuden parantamiseen sekä uusiutuvien energialähteiden käyttöönottoon. 11

12 energia- ja vesimittarit ja kirjaa mittarilukemat kunnan palvelimella sijaitseviin rakennuskohtaisiin Excel-taulukoihin. Taulukoihin kirjataan myös kiinteistöjen öljyn ja biopolttoaineperäisen lämpöenergian kulutus, mikäli ei ole kyse kaukolämpökohteesta. Excel-taulukossa pystytään vertaamaan luvuilla ja kuvaajilla kohteen nykyisiä ja aiempia kulutuksia keskenään kuukauden aikaerottelulla. Kunnalla on ollut aikaisemmin käytössä myös etäluentaan perustuva järjestelmä osassa kiinteistöjä. Etäluennasta kuitenkin luovuttiin, sillä nykyisessä järjestelmässä syntyy Hollolan edustajan mukaan vähemmän virheitä. Hollolalla on lisäksi käyttöoikeudet Lahti Energia Oy:n tarjoamaan, tuntimittaukseen perustuvaan sähköenergian kulutusseurantapalvelu Ellanet:iin. Ellanet on Lahti Energian ylläpitämä maksuton palvelu internetissä. Sen asiakkaaksi voi rekisteröityä mikä tahansa yritys tai kunta, joka kuuluu Lahti Energian jakeluverkkoon. Lisäksi asiakkaan mittauskohteen sähkönkulutuksen täytyy olla tarpeeksi suuri, toisin sanoen pääsulakekoon tulee olla yli 63 ampeeria. Palveluportaalissa asiakas pääsee katsomaan ja vertaamaan muun muassa vuosi-, kuukausi- tai muun jakson raportteja eri rakennuskohteiden sähkönkulutuksesta. Palvelu mahdollistaa kulutuksen tuntikohtaisen tarkastelun vuorokauden viiveellä. Hollola on myös solminut ESCO-sopimuksen (Energy Service Company) TAC Finland Oy:n kanssa. ESCO-palveluyritykset, kuten TAC, toteuttavat muun muassa kuntien kiinteistöjen energiansäästöinvestointeja, rahoittaen toimintaansa saavutetuilla kustannussäästöillä. Yhteistyö alkoi 2007 ja jatkuu toistaiseksi. TAC on kartoittanut kymmenen Hollolan omistaman kiinteistön energian- ja vedenkulutuksen. Kohteet ovat Nostavan koulu, kunnanvirasto, uimahalli, jäähalli, Hollolan yläaste, Pyhäniemen koulu, Kalliolan koulu, Kunnantupa, Herralan koulu ja Uskilan koulu. Taloteknisiä energiansäästötoimenpiteitä on tehty Nostavan, Pyhäniemen ja Kalliolan kouluissa sekä kunnanvirastossa, uimahallissa, jäähallissa, Hollolan yläasteella ja Kunnantuvassa. Eniten säästöjä on saatu aikaan uimahalliin ja jäähalliin kohdistuneilla toimenpiteillä, jotka ovat liittyneet lämmityksen sekä ilmanvaihdon tehostamiseen. Osapuolet ovat sopineet kiinteistökohtaiset kuukausittaisen kulutustason ylärajat, joiden ylittyessä kunta saa tästä tiedon ja mahdollisiin energiatehokkuutta parantaviin toimiin ryhdytään. TAC on sitoutunut valvomaan sopimuksessa mainittujen rakennusten energiankulutusta ja laatii kuukausitason seurantaraportit Hollolan kunnalle. Hollolan kunta on ollut tyytyväinen omiin energian- ja vedenkulutuksen seurantajärjestelmiinsä. Toiveena on kuitenkin järjestelmätoteutus, jossa kaikki kiinteistökohtaiset kulutussuureet saadaan samaan järjestelmään automaattisesti, ilman että mittareita luetaan manuaalisesti kulutuspisteissä. Isoihin kiinteistöihin toivotaan lisäksi takamittauskohtia, joiden avulla voitaisiin selvittää yksittäisten energiaintensiivisten laitteiden kulutustasoja. Takamittaus auttaisi tunnistamaan energiatehottomat laitteet helpommin rakennuksen sisällä. Järjestelmän mittaustarkkuudeksi toivotaan laskutustarkkuutta, jonka tulisi taata mittaustietojen oikeellisuus sekä pienet virhemarginaalit. Tiedonsiirtotapana Hollola kannattaa tietoliikenneverkkoa, joka ei ole kuitenkaan välttämätön toteutuksen kriteeri. (Nuuttila & Hyvönen 2009) Järjestelmän ominaisuuksia koskevat kuntien toiveet ja vaatimukset on esitelty tarkemmin luvussa Nastolan energian- ja vedenkulutuksen seuranta Nastolassa kulutusseurantaa ei toteuteta yhtä tehokkaasti ja toistuvasti kuin Hollolassa. Nastolan kunnan tilapalvelulta saamien tietojen mukaan energian- ja vedenkulutusta seurataan vain alle kymmenessä kiinteistössä, eikä näissäkään kaikissa yhdenvertaisesti. Energia- ja vesimittarit käydään pääsääntöisesti lukemassa kerran kuukaudessa ja lukemat kirjataan kiinteistökohtaisiin Excel-taulukoihin, joista kulutustiedot voidaan lukea numeerisesti ja kuvaajien avulla. Myös Nastolalla on käyttöoikeus Lahti Energian tarjoamaan Ellanet-palveluun, joka esiteltiin edellisessä alaluvussa. Ainakaan vielä kunta ei ole ottanut sitä kuitenkaan käyttöönsä. Nastolan kunnan talonrakennusmestari Pertti Hyvösen mukaan kunta on kiinnostunut seuraamaan rakennustensa kulutustietoja, mutta suurimpana rajoitteena on henkilöstöresurssien 12

13 puute. Suurpiirteiset toiveet ja vaatimukset mahdollisen uuden järjestelmän ominaisuuksille ovat samat, jotka Hollolan tilakeskuksen kunnossapitopäällikkö Arto Nuuttila määritteli edellisessä alaluvussa. (Nuuttila & Hyvönen 2009) Tarkemmin kuntien preferenssit on esitetty luvussa Tutkimustehtävät Tutkimuksen tavoite ja rakenne Tutkimuksessa arvioidaan keinoja toteuttaa mahdollisimman avoin, integroitu energian- ja vedenkulutusseurantajärjestelmä Hollolan ja Nastolan kuntien kiinteistöissä. Tavoitteena on ohjata kuntien päätöksentekijöitä kohti tehokkaasti toteutettavan monitorointijärjestelmän perustamista. Järjestelmän toteutettavuutta arvioitaessa otetaan huomioon erilaiset muuttujat ja sidosryhmät, joita tarkastellaan järjestelmätoteutuksen reunaehdoilla. Reunaehdot esitetään alaluvussa Kulutusseurantajärjestelmää voidaan pitää kuntakohtaisena työkaluna, jolla kunta pystyy seuraamaan omien kiinteistöjensä energian- ja vedenkulutusta sekä kartoittamaan kohteet, joissa kulutusta voidaan vähentää ja näin parantaa kiinteistöjen energiatehokkuutta. Hollolan ja Nastolan edustajien määrittelemässä tavoitetilanteessa kuntien vastuuhenkilöt, sekä muut määrätyt tahot pystyvät tarkastelemaan kulutusta internet-pohjaisessa järjestelmässä reaaliaikaisesti tai lähes reaaliaikaisesti. Näin energiatehokkuutta lisäävien konkreettisten toimien vaikutus voidaan arvioida ympäristö- ja kustannusnäkökulmasta. Ideaalitilanteessa kulutusseurantajärjestelmä toimii kuntien sisäisen päätöksenteon apuvälineenä. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan kulutusseurantajärjestelmien toteutettavuutta niiden vähimmäisvaatimusten pohjalta, joita kunnat ja muut sidosryhmät asettavat järjestelmälle. Myös järjestelmän kustannuksia ja kannattavuutta arvioidaan, kun vertailutilanteena on nykyhetki ja olemassa olevat seurantamenetelmät. Tutkimuksen alussa esitellään etäluentajärjestelmiin liittyvää teoriaa teknisestä, taloudellisesta ja hallinnollisesta näkökulmasta. Teoriaosuus auttaa lukijaa ymmärtämään järjestelmätoteutuksen laajuuden ja nostaa esille seikat, jotka tulee huomioida, kun järjestelmää suunnitellaan keskikokoisen kunnan kokoiselle toimijalle. Teorian esittelyn jälkeen käydään läpi Hollolan ja Nastolan edustajien asettamat toiveet ja vaatimukset uuden järjestelmän toteutukselle ja ominaisuuksille. Tämän jälkeen siirrytään esittelemään ja vertailemaan tutkimuksen aikana esiin nousseita järjestelmätoteutusvaihtoehtoja. Empiirisen osan toteutusvaihtoehtojen vertailu tehdään hyödyntämällä monikriteeriseen päätöksentekoon soveltuvaa menetelmää, jonka pääpiirteet esitellään alaluvussa Toteutusvaihtoehtojen vertailua seuraa kuntien rakennuskantojen sekä energian- ja vedenkulutusten määrittely. Myös kuntien energian- ja vedenkulutuksesta aiheutuvia kustannuksia tarkastellaan. Näiden pohjalta annetaan suositukset mahdollisten järjestelmätoteutuksien laajuudesta. Järjestelmän rakentamisen, käytön ja ylläpidon kustannukset huomioidaan suosituksissa. Yhteenveto tiivistää tutkimuksen tulokset ja havainnot. Järjestelmätoteutusvaihtoehtojen vertailun tuloksia tarkastellaan analyyttisesti ja annetaan suositukset kuntien kannalta parhaasta mahdollisesta mallista, jolla AMR-järjestelmälle voidaan määritellä suuntaviivat Tutkimuksen rajaus Tutkimus rajataan tuntimittaukseen perustuviin kulutusseurantajärjestelmiin, joilla kunnat voivat valvoa sähkön-, kaukolämmön- ja vedenkulutustaan. Koska muiden lämmitysmuotojen, 13

14 kuten öljy- ja hakelämmityksen energiaa ei voida ainakaan helposti mitata ja etälukea vaadittavalla tarkkuudella, on näiden tarkastelu pintapuolista. Käyttöveden lämmitykseen tarvittavaa energiaa ei käsitellä tutkimuksessa erikseen, vaan se on sisällytetty kohteiden kokonaislämpöenergian kulutukseen. Tutkimus rakentuu olemassa olevan tutkimusaineiston sekä haastattelujen varaan ja sen lopputuloksena esitetään ratkaisumalliin johtavat suositukset, joita hyödyntämällä voidaan tulevaisuudessa edetä energian- ja vedenkulutuksen seurantajärjestelmän rakentamiseen. Tutkimus ei ota kantaa mahdollisiin monitorointijärjestelmän käytön esille tuomiin energiatehokkuutta lisääviin fyysisiin ratkaisuihin Tutkimuksen lähestymistapa ja menetelmät Tutkimuksessa hyödynnetään stokastista monikriteeristä arvostusanalyysiä (SMAA, Stochastic Multicriteria Acceptability Analysis). SMAA kuuluu monikriteerisen päätöksenteon (MCDM, Multi-Criteria Decision Making) apuvälineiden perheeseen. MCDM-menetelmien soveltamiselle on ominaista, että vertailtavia kohteita (vaihtoehtoja) arvioidaan yhtä aikaa useiden erilaisten yhteismitattomien kriteerien suhteen. Ongelma voidaan esittää matriisimuodossa, jossa vaihtoehdot ovat riveillä ja niiden kriteeriarvot ovat sarakkeilla. Vaihtoehtojen lukumäärä voi vaihdella muutamasta kappaleesta satoihin, mutta jo yli 12 vertailukriteeriä voidaan sanoa olevan suuri määrä. Jos kriteereitä on paljon, ne kootaan usein hierarkiaksi siten, että yksi pääkriteeri pitää sisällään useita alakriteerejä. MCDM-menetelmissä päätöksentekijät arvottavat kriteerit painotuksilla niiden koetun tärkeyden mukaan. Kaikki kriteerit voivat olla tarkastelussa myös saman arvoisia. (Lahdelma et al. 2000; Triantaphyllou 2000, s. 1 2) SMAA-menetelmää käytetään apuvälineenä erilaisissa päätöksenteon ongelma-asetteluissa, joissa epävarmuus on niin huomattava, että sitä tulee käsitellä eksplisiittisesti. SMAA:n avulla voidaan vaihtoehtojoukosta hakea yksi tai useampi paras (lue: hyväksyttävin) vaihtoehto, asettaa vaihtoehdot paremmuusjärjestykseen tai lajitella vaihtoehdot eri luokkiin. Monikriteerisessä päätöksenteossa paras tarkoittaa yleensä parasta kompromissia, jossa huomioidaan ja tasapainotetaan eri päätöksentekijöiden preferenssit. SMAA-menetelmässä lähtöarvojen epävarmuus käsitellään simuloimalla erilaisia mahdollisia arvojoukkoja, joista muodostetaan vaihtoehtojen arvioinnissa ja vertailussa hyödynnettävä tilasto. Tässä tutkimuksessa lähtöarvoina käytettävät kriteerit painotetaan vastaamaan kuntien päätöksentekijöiden preferenssejä. SMAA:n vahvuutena on, että sen avulla voidaan käsitellä suurta joukkoa epävarmaa, epätarkkaa tai osittain puutteellista lähtöarvojoukkoa. Simulointia toistetaan niin kauan, kunnes lopputulosten tarkkuus on riittävä päätöksentekoa varten. SMAA:ta voidaan käyttää myös toisesta näkökulmasta: jos on tiedossa toteutunut tai toteutuva ratkaisumalli ja valintakriteerit, voidaan mallin avulla ratkaista, millaiset päätöksentekijöiden painotukset eri kriteereille (preferenssit) johtavat kyseisen ratkaisumallin valintaan. (Lahdelma & Salminen 2001; Lahdelma & Salminen 2009, s. 1 4) Menetelmän käyttö esitellään tarkemmin alaluvuissa 4.5 ja Järjestelmätarkastelun reunaehdot ja osa-alueet Reunaehdot määrittävät tässä tutkimuksessa energian- ja veden kulutusseurantajärjestelmän laajuuden, jota tarkastellaan eri sidosryhmien näkökulmista. 14

15 Päätöksenteossa otetaan huomioon seuraavat reunaehdot: 1. Seurantajärjestelmässä on kysymys energian- ja vedenkulutuksen automaattisen mittarinluennan (AMR, Automatic Meter Reading) soveltamisesta. 2. Seuranta tapahtuu etäluentana tunnin aikaresoluutiolla. 3. Kulutusdata siirtyy kunnan tai muun mittausosapuolen palvelimelle. 4. Palaute kulutuksesta tarjotaan sovituille monitorointia käyttäville ammattilaisille ja rakennusten käyttäjille. Tutkimuksen SMAA-mallissa käytettävät kriteerit määritetään tarkastelemalla neljää eri osaaluetta ja näiden vuorovaikutuksia. Osa-alueet jaetaan alla olevan taulukon mukaisesti (Taulukko 1). Taulukko 1. Monitorointijärjestelmän rajapinnan muodostavat osa-alueet ja niiden tarkastelussa huomioitavat seikat. Osa-alue Huomioitava Energiatehokkuuden ja monitoroinnin vähimmäisvaatimukset Energiatehokkuuslainsäädäntö (EU, Finlex ja rakennusmääräykset) Energiankulutuksen ja kasvihuonepäästöjen vähentämistavoitteet Suositukset monitoroinnin toteuttamiseen liittyen Rakennuskanta ja olemassa olevat monitorointijärjestelmät Kuntien järjestelmät Asetetut vähimmäisvaatimukset monitorointijärjestelmän ominaisuuksille Mahdolliset tarpeet, esimerkiksi energiatehokkuussopimusjärjestelmään liittyminen, energiatodistusten laatiminen tai erilaiset palvelut Kulutusseurantateknologia Käytettävissä oleva monitorointiteknologia Olemassa olevat monitorointijärjestelmät ja palvelut Jakeluverkkoyhtiöiden järjestelmät Asetetut vähimmäisvaatimukset monitorointijärjestelmän ominaisuuksille Monitorointijärjestelmän toteutettavuus 15

16 Kulutusseurantajärjestelmän rajapinnan osa-alueet tai pikemminkin niistä määräävät sidosryhmät, vaikuttavat toisiinsa. Tutkimuksessa kartoitetaan toiminnalliset minimivaatimukset järjestelmän ominaisuuksille haastattelemalla kuntien ja jakeluverkkoyhtiöiden edustajia sekä mittauspalvelun asiantuntijoita. AMR-järjestelmän kriteerit muodostetaan esitetyistä minimivaatimuksista ja toiveista sekä tarkastelemalla olennaista lainsäädäntöä, olemassa olevia kuntien ja jakeluverkkoyhtiöiden järjestelmiä sekä käytettävissä olevaa AMR-teknologiaa. Päätöksentekijät painottavat kriteerit huomioiden järjestelmän toteutettavuuden ja käytettävyyden sekä hyödyt ja haitat. SMAA-menetelmällä analysoidaan järjestelmän toteutusvaihtoehtoja keskenään painotettujen kriteerien avulla. Keskeistä tutkimuksessa käytettävässä mallissa on, että lainsäädännön, kuntajärjestelmien, monitorointiteknologian ja jakeluverkkojärjestelmien vaatimukset ja odotukset muutetaan tutkimuksessa monitorointijärjestelmän ominaisuuksiksi. Tämä tarkoittaa sitä, että jokainen määritelty vaatimus ja/tai odotus näyttäytyy monitorointijärjestelmän toimintaan, tekniikkaan tai käyttöön liittyvänä ominaisuutena. Järjestelmän minimivaatimukset ja toiveet sisältyvät tässä tutkimuksessa alla esitettyihin ominaisuuksiin. Pääominaisuudet koostuvat määrityksistä, jotka esitetään kokonaisuudessaan luvussa Mittauslaajuus 2. Mittauksen ja luennan tarkkuus ja aikaresoluutio 3. Hyödyt jakeluverkkoyhtiö(i)lle 4. Hälytys- ja ennakointitiedon laajuus 5. Tulevaisuuteen varautuminen 6. Kulutusseurantaohjelmiston mahdollisuudet 7. Järjestelmän etätoimintojen laajuus 8. Järjestelmän mahdollistamat palvelut 9. Järjestelmätoteutuksen yksityiskohdat 10. Hinta 2 Energian- ja vedenkulutuksen AMR-järjestelmä Energian- ja vedenkulutuksen automaattinen mittarinluenta, AMR, tarkoittaa energia- ja vesimittareiden automaattista etäluentaa. Etäluennassa mittaustiedot siirtyvät suoraan tietojärjestelmään ilman, että mittareita luetaan manuaalisesti paikan päällä. Etäluenta mahdollistaa rakennusten tarkan ja lähes reaaliaikaisen kulutusseurannan ja kulutuksen analysoinnin. Uuden sukupolven mittaus- ja tiedonsiirtotekniikka tarjoaa asukkaille, rakennusten käyttäjille, taloyhtiöille, kiinteistöpalvelujen yrityksille sekä jakeluverkkoyhtiöille ja sähkön myyjille uusia seuranta-, hälytys- ja ohjauspalveluja. (Serkkola & Sukuvaara 2009, s. 4) Integroidun AMRjärjestelmän rakenteellinen konsepti on esitetty yksinkertaistetusti kuvassa 2. 16

17 Avoin järjestelmä tarkoittaa tässä sitä, että järjestelmän toteutuksessa noudatetaan yleisesti hyväksyttyjä standardeja, joiden käytöstä ei makseta nyt eikä tulevaisuudessa lisenssimaksuja. Toisaalta avoin tarkoittaa myös sitä, että eri yritysten ja valmistajien laitteet, ohjelmistot sekä palvelut voidaan liittää keskenään. (Valtonen 2009, s. 25) Integroitu tarkoittaa yhtäältä eri sidosryhmien mahdollisuutta hyödyntää järjestelmää eri käyttötarkoituksiin ja toisaalta useiden mitattavien suureiden liittämistä saman järjestelmän piiriin. Kuva 2. Integroidun AMR-järjestelmän rakennekonsepti (LD 2010). Automaattinen mittarinluenta ei edusta varsinaisesti uutta teknologiaa. Sen varhaiset sovellukset otettiin käyttöön jo 1960-luvun lopulla, mutta vasta 2000-luvulla tekniikka on saavuttanut varsinaisen kypsyysvaiheen etenkin kiinteistö- ja energiatalouteen liittyvissä tutkimuksissa ja sovelluksissa. (Kaliush 2009, s. 15) Sähköenergian tuntimittaus yleistyy Suomessa ja muissa Pohjoismaissa tällä hetkellä nopeasti. Suomen valtioneuvoston asetus sähkömarkkinoista sekä asetus sähköntoimituksen selvityksestä ja mittauksesta hyväksyttiin valtioneuvostossa. Asetukset astuivat voimaan Energiateollisuus ry:n Energiasanomissa tiivistetään mittausasetuksen määrittämä aikataulu seuraavasti: Mittausasetus velvoittaa verkonhaltijat varustamaan vähintään 80 % käyttöpaikoista tuntimittauslaitteistolla vuoteen 2014 mennessä. Uudet yli 3 x 63 A kohteet tulee varustaa tuntimittauksella heti. Olemassa olevat yli 3 x 63 A kohteet tulee siirtää tuntimittaukseen vuoden 2010 loppuun mennessä. Vuoden 2012 alusta lähtien kaikkien tuntiluennassa olevien käyttöpaikkojen taseselvityksen tulee perustua mitattuihin tuntitietoihin. Tuntimitattujen yli 3 x 63 A kohteiden taseselvityksen tulee perustua mitattuihin tuntitietoihin heti lähtien. Myös sellaisten enintään 3 x 63 A kohteiden, joissa on tuntimittauksen lisäksi tuntipohjainen sähkötuote, taseselvityksen tulee perustua tuntitietoihin heti lähtien. Verkonhaltijan tulee viimeistään 2014 alussa siirtää tuntitiedot asiakkaalle samanaikaisesti kuin tiedot siirretään myyjille. (ET 2009) Lämpöenergian, veden ja kaasun tuntimittauksesta ei ole laadittu yhtä tarkkoja säädöksiä. EU:n energiapalveludirektiivissä mainitaan energiakulutuksen mittaamisesta ja laskuttamisesta seuraavanlaisesti: Jäsenvaltioiden on varmistettava, että sähkön, maakaasun, kaukolämmityksen ja/tai kaukojäähdytyksen ja kotitalouksien lämpimän käyttöveden loppukäyttäjille tarjotaan, sikäli kuin se 17

18 on teknisesti mahdollista, taloudellisesti järkevää ja oikeassa suhteessa mahdollisiin energiansäästöihin, kilpailukykyisin hinnoin käyttäjäkohtaiset mittarit, jotka kuvaavat tarkasti loppukäyttäjän todellista energiankulutusta ja antavat tiedot sen todellisesta ajoittumisesta. (EU 2006a, s. 72) Eduskunnan joulukuussa 2009 hyväksymä laki energiamarkkinoilla toimivien yritysten energiatehokkuuspalveluista sisältää mittaukselle lähes vastaavanlaiset vaatimukset. Lisäksi painotetaan myyjän vastuuta tarjota polttoaineen loppukäyttäjälle tietoa energiatehokkuutta parantavista toimenpiteistä. (Finlex 2009c) Yritykset ovat aktiivisesti siirtymässä myös lämmönkulutuksen tuntimittausjärjestelmien käyttöön, vaikka siihen liittyvät vaatimukset on näinkin löyhästi esitetty. Näin yritykset varautuvat ajoissa mahdollisesti kiristyvään lainsäädäntöön. Esimerkiksi Vattenfall Oy on ilmoittanut liittävänsä kaikki kaukolämpö- ja maakaasukohteensa automaattiseen kulutustietojen luentaan vuosien 2009 ja 2010 aikana (Vattenfall 2009). Ruotsissa kaikki sähkönkäyttöpaikat on pitänyt varustaa sähköenergian tuntimittauslaitteistolla vuoden 2009 loppuun mennessä (Finlex 2009b, kappale 2.2). Integroituun AMR-järjestelmään kuuluu rakennuksen tiloihin sijoitetut energia- ja vesimittarit, tiedon tallennusyksiköt eli keruulaitteet sekä luentajärjestelmä eli kaukolukupääte. Myös muita parametreja, kuten kaasun kulutusta voidaan mitata. Tässä tutkimuksessa keskitytään tarkemmin sähkön-, kaukolämmön- ja vedenkulutuksen tuntimittausjärjestelmiin. Tiedonsiirtoyhteys ja kulutusseurantaohjelmisto voidaan katsoa kuuluvan osaksi kokonaisjärjestelmää. AMR-järjestelmän mittaus- ja tiedonsiirtoketju on esitetty kuvassa 3. AMRmittarien lähettämä ja vastaanottama tieto perustuu pulssiin (S0) tai tieto voi olla myös monimutkaisemmassa digitaalimuodossa. Paikallisessa mittareiden välisessä tiedonsiirrossa hyödynnetään useissa sovelluksissa niin kutsuttua M-Bus-väylää, mikäli käytössä olevat mittarit tätä ratkaisua tukevat. M-Bus-väylästandardia käytetään yleisesti kaukolämmön, mutta myös muiden parametrien etäluennassa. Automaattiseen mittarinluentaan siirryttäessä täytyy usein vanhoihin analogisiin tai staattisiin kulutusmittareihin tehdä tarvittavat muutokset. Toinen vaihtoehto on uusia mittaristo kokonaan, joka on järkevä ratkaisu varsinkin silloin, kun mittarit ovat vanhoja ja saneeraustoimet olisivat muutenkin ajankohtaisia. Sähkömittareita joudutaan uusimaan lukumääräisesti enemmän kuin kaukolämpö- ja vesimittareita, sillä sähkömittari on aina asuntokohtainen ja kaukolämpö- sekä vesimittari kiinteistö- tai rakennuskohtainen. Esimerkiksi Lahti Energia Oy:n sähkömittarikanta on noin kappaletta ja kaukolämpömittarikanta arviolta kappaletta. (Koponen et al. 2008, s. 37; Kärkkäinen et al. 2006, s ; Nikkanen 2010) 18

19 Kuva 3. AMR-järjestelmän mittaus- ja tiedonsiirtoketju (ET 2005). Kaukoluennan tekniikan valinnassa on otettava huomioon lähitulevaisuuden ja pitkän aikavälin tarpeet, kuten jakeluverkon eri osien, ja tässä tapauksessa kunnan ja jakeluverkkoyhtiöiden määrittämät mittaustarpeet. Myös olemassa oleva mittarikanta ja -järjestelmä on huomioitava päätöksenteossa, sillä näin voidaan välttyä tarpeettomilta, koko järjestelmän uusimisen aiheuttamilta kustannuksilta. Vaihtoehtoisia toteutustapoja syntyy esimerkiksi tarkastelemalla mittareiden luentatapaa, luentataajuutta, asennus- ja huoltovarmuutta, järjestelmän ylläpitoa ja päivitettävyyttä sekä resurssitarpeita. Monitorointijärjestelmän eri osapuo- 19

20 lien vastuualueiden jako muodostuu tärkeäksi seikaksi, kun tarkastellaan integroitua järjestelmää, johon saattaa liittyä sekä sähkön ja kaukolämmön että vesihuollon jakeluverkkoyhtiöt. (Karkkulainen 2005, s ; Motiva 2001, s ) 2.1 Mittauslaitteiston ominaisuudet Mittauslaitteistolla tarkoitetaan mittareita ja antureita, joilla kohteen energian- ja vedenkulutusta voidaan mitata. Myös tiedon keruu- ja luentalaitteet ovat osa mittauslaitteistoa. Mittariston omistaa pääsääntöisesti jakeluverkkoyhtiö, mutta omistusoikeus voi olla myös esimerkiksi sähkön myyjällä, mittauspalvelun tarjoajalla, kunnalla tai muulla mittaustoiminnan osapuolella. Kuntatoteutuksessa mittarit sijaitsevat pääsääntöisesti kiinteistö- tai rakennuskohtaisissa mittarikomeroissa tai pääkeskuksissa. Yksittäisiä mittareita voidaan lisäksi asentaa kiinteistön jakolinjojen eri kohtiin, mikäli kulutuslähteitä halutaan tarkemmin kohdentaa. AMR-toteutuksessa mittausdata siirretään mittalaitteelta luentajärjestelmään tiedonsiirtoverkon välityksellä. Kulutustiedoilla on erilaisia käyttötarkoituksia mittaustoiminnan osapuolesta riippuen. Tietoja voidaan hyödyntää muun muassa jakeluverkkoyhtiöiden toteuttamassa laskutuksessa ja asiakaspalvelun tehostamisessa tai kuntien energian- ja vedenkulutuksen hallinnassa ja toiminnan synnyttämissä palvelukonsepteissa. (Forsström 2007, s. 30; Serkkola & Sukuvaara 2009, s. 6) Voimassa olevan lainsäädännön lähtökohtana on, että sähkönkulutuksen mittaustiedon omistaa mittauslaitteiston omistaja tai haltija. Oikeusasiamiehen tulkinnan mukaan mittaustiedon kuitenkin omistaa käyttäjä. Jälkimmäinen tulkinta sai hiljattain valtioneuvoston tuen, kun voimaan astuneessa mittausasetuksessa mainitaan yksiselitteisesti, että kuluttajalla on oikeus mittaustietoihinsa ilman erillistä korvausta. Valtakirjalla käyttäjä, eli tässä tapauksessa kunta, voi valtuuttaa tietojen vastaanottajaksi myös kolmannen osapuolen. Kaukolämmön kulutuksen mittaustietoja koskevia säännöksiä ei ole. (Finlex 2009a, 6 luku 8 ; Rajala 2007) Valtioneuvoston asetuksessa sähköntoimituksen selvityksestä ja mittauksesta asetetaan seuraavat toiminnalliset vaatimukset sähköenergian tuntimittauslaitteistolle ja verkonhaltijan mittaustietoa käsittelevän tietojärjestelmän ominaisuuksille: 1. mittauslaitteiston tulee rekisteröidä yli kolmen minuutin pituisen jännitteettömän ajan alkamis- ja päättymisajankohta; 2. mittauslaitteiston rekisteröimä tieto tulee voida lukea laitteiston muistista viestintäverkon kautta (etäluentaominaisuus); 3. mittauslaitteiston tulee kyetä vastaanottamaan ja panemaan täytäntöön tai välittämään eteenpäin viestintäverkon kautta lähetettäviä kuormanohjauskomentoja; 4. mittaustieto sekä jännitteetöntä aikaa koskeva tieto tulee tallentaa verkonhaltijan mittaustietoa käsittelevään tietojärjestelmään, jossa tuntikohtainen mittaustieto tulee säilyttää vähintään kuusi vuotta ja jännitteetöntä aikaa koskeva tieto vähintään kaksi vuotta; 5. mittauslaitteiston ja verkonhaltijan mittaustietoa käsittelevän tietojärjestelmän tietosuojan tulee olla asianmukaisesti varmistettu. Verkonhaltijan tulee asiakkaansa erillisestä tilauksesta tarjota tämän käyttöön tuntimittauslaitteisto, jossa on standardoitu liitäntä reaaliaikaista sähkönkulutuksen seurantaa varten. (Finlex 2009a, 6 luku 5 ) 20