Raija Koivisto ja Anne Mäkiranta Minä ja Tiede yleisöluento LÄHIENERGIA. Vaasan Energiainstituutti

Transkriptio

1 Raija Koivisto ja Anne Mäkiranta Minä ja Tiede yleisöluento LÄHIENERGIA Vaasan Energiainstituutti

2 Energiainstituutin tutkijat Mäkiranta Anne KTM tuotantotalous 2002, DI sähkö- ja energiatekniikka 2013 Projektitutkija geoenergiahankkeessa Tutkimuksessa kiinnostaa urbaanin geoenergian hyödyntäminen; tutkii sedimenttilämpöä ja asvalttilämpöä Koivisto Raija DI sähkö- ja energiatekniikka 2007, KTM tuotantotalous 2014 Tohtorikoulutettava, projektitutkija DESY Lähienergia hankkeessa Tutkimuksessa kiinnostaa energiatalouden kestävyys ja energiasaneeraus Väitöskirja pientalojen öljylämmityksen glokaalit terveydelliset vaikutukset

3 Vaasan Energiainstituutti Vaasan seudulla toimii merkittävä osa Suomen energiakeskittymästä Lukuisten alan teollisuusyritysten lisäksi monipuolista energia-alan osaamista löytyy paikallisista oppilaitoksista Vaasan Energiainstituutti (VEI) perustettiin syksyllä 2006 Vaasan yliopiston, Vaasan ammattikorkeakoulun ja Yrkeshögskolan Novian energia-alan osaamisen yhdistäväksi yhteistyöorganisaatioksi

4 Vaasan Energiainstituutti VEI edistää kestävään kehitykseen perustuvia energia-alan ratkaisuja ja uusiutuvien energialähteiden käyttöä

5 Luennon sisältö Kiistelty ilmastonmuutos Suomen energiatalous Paikallinen lähienergiatuotanto ja tutkimusalustat Geoenergiaa lyhyesti Sedimentin lämpömittaukset Urbaania energiaa asvaltin alla Yhteenveto

6 Kiistelty ilmastonmuutos

7 Kiistelty ilmastonmuutos Ilmastonmuutoksella tarkoitetaan nykyistä ihmisen toiminnasta johtuvaa, ilmakehän lisääntyvästä kasvihuonekaasupitoisuudesta aiheutuvaa globaalia ilmaston lämpenemistä Ilmastonmuutos voi aiheutua erilaisista tapahtumista Merien lämpömekanismit Maapallon rata Mannerlaattojen liikkeet Auringon aktiivisuus Vulkaaninen toiminta Asteroiditörmäykset CO2 ja muiden kasvihuonekaasujen pitoisuuksien kasvu ilmakehässä Ilmastonmuutos on aikakautemme vakavin ympäristöuhka, ja nykytiedon valossa sen täydellinen pysäyttäminen on mahdotonta

8 Kiistelty ilmastonmuutos Sään ääri-ilmiöt voimistuvat kaikkialla maailmassa: yhä voimakkaampia hirmumyrskyjä, tulvia, rankkasateita ja helleaaltoja Monet kasvi- ja eläinlajit ovat vaarassa kuolla sukupuuttoon, koska ne eivät ehdi sopeutua muuttuvaan ilmastoon Ilmastonmuutos ei ole ainoastaan ympäristöuhka, vaan se vaikuttaa myös turvallisuuteen Ilmastopakolaisten määrä kasvaa, kun viljelysmaita tuhoutuu tai kuivuus estää viljelyn,ja myös taistelu puhtaasta vedestä kiihtyy

9 Tulevaisuuden murros Fossiilinen energiatalous -> Uusiutuva lähienergia

10 Suomen energiatalous

11 Mitä on energia? Energia koskettaa meitä jokaista, joka hetki Sähkö, lämpö, kylmä Energia on Suomessa kansalaisille toimitettu peruspalvelu Nyky-yhteiskunta ei toimi ilman energiaa, energiaan suhtaudutaan itsestäänselvyytenä

12 Suomen energiatalous EU:ssa kukin jäsenmaa huolehtii itse energiapolitiikastaan EU:ssa tehdyt linjaukset on Suomenkin otettava huomioon energia- ja ilmastopoliittisissa päätöksissään EU:n sisäinen yhteistyö ja energiaa koskevien tavoitteiden asettaminen on tiivistynyt Unionin yhteisellä energiapolitiikalla pyritään kilpailukykyisiin energian hintoihin, energian riittävän ja häiriöttömän saatavuuden takaamiseen ja ympäristövaikutusten vähentämiseen

13 Suomen energiatalous tavoitteet vuodelta 2009 EU:n energiankulutuksesta 20% saada uusiutuvista lähteistä (Suomi 38 %) EU:n kasvihuonekaasupäästöjä tulisi vähentää 20% Energiatehokkuutta lisätä 20% EU komission uudet ilmastotavoitteet vuoteen 2030 Keskittyminen yhteen päätavoitteeseen eli päästövähennyksiin, joissa komissio tavoittelisi 40 prosentin kevennystä vertailuvuoden 1990 tasosta Koko EU:n tasolla uusiutuvien osuudeksi tavoiteltaisiin 27 prosenttia 2030 mennessä Teollisuus kiitteli, Greenpeace ei kiitellyt

14 co2-raportti.fi Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi 14

15

16 Suomen energiatalous Tuotanto keskitetysti hajautettu, suuret tuotantoyksiköt Energiantuotannon omavaraisuusaste noin 30 % Suomen tärkeimmät energialähteet vuonna 2012, prosenttiosuus kokonaiskulutuksesta Öljy 24 % Puupolttoaineet 23 % Ydinenergia 18 % Hiili 10 % Maakaasu 8% ja turve 5 % ->> Uusiutuvat energialähteet 28 %

17

18

19 Paikallinen lähienergiantuotanto ja tutkimusalustat

20 Lähienergia Lähienergialla tarkoitetaan uusiutuvilla energialähteillä paikallisesti ja pienimuotoisesti tuotettua energiaa Lähienergiaa on kaikkialla, kaupunkiympäristöjen tuottama urbaanienergia Uusiutuva energia, älykkäät sähköverkot ja energiatehokkuus nähdään avainratkaisuja, kun pyritään kestävään talouteen ja yhteiskuntaan

21 Paikallinen energiantuotanto Uusiutuvat energialähteet ovat olleet näkyvästi esillä julkisten rakennusten energiatuotannossa ympäri Suomen Esimerkki Vaasan Porvarinkadun koulu Pinta-alaltaan 100 neliömetrin paneelijärjestelmän vuosituotto on kwh Aurinkosähkö käytetään koulun kiinteistössä, omavaraisesti tuotettu energia leikkaa sen omaa sähkölaskua

22 8879b121bf6f

23 Energiakylä-tutkimusalusta Konseptin tarkoituksena on perustaa energiakyliä Laaditaan energiaomavaraisuuteen tähtäävä suunnitelma Käynnistetään paikallisiin, kestäviin uusiutuviin energialähteisiin perustuva energiahuolto Kestävän energiahuollon edistäminen ja sen ratkaisujen kehittäminen käyttökelpoisiksi toteuttamismalleiksi Lisätään yhteiskunnallista energiatietämystä, pienentää ympäristökuormitusta sekä kehittää aluetaloutta ja yhteisöllisyyttä

24 Energiakylä-tutkimusalusta Kylällä tarkoitetaan rajattua aluetta, esimerkiksi taloryhmä tai isompi kyläkeskus Suunnitelma voidaan tehdä sekä vanhoille että uusille asuntoalueille Kehitteillä olevien ohjelmistojen avulla energiaoptimointi voidaan tehdä sekä talo- että aluekohtaisesti

25 Urbaani energiakylä

26 Urbaani energiakylä Kaupunkitaajamien vanha rakennuskanta Uusenergiaratkaisut osana kestävää korjausrakentamista, energiasaneeraus Erityiskysymyksenä ja 1980-luvun öljylämmitteiset omakotitalot

27 Urbaani energiakylä Suomen kestävän kehityksen yhteiskuntasitoumuksessa nähdään välttämättömyytenä nykyistä huomattavasti tiiviimpi ja laajempi yhteistyö niin hallinnon, yritysten, tutkijoiden kuin kansalaisten kesken Asiakas- ja energiapotentiaalilähtöinen tekniikka (yksittäisratkaisut vs. alueelliset ratkaisut, energiaverkot) Liiketoimintamallin kehittäminen (osuuskunta, pk-yrittäjyys) Lainsäädäntö, määräykset Yhteisöllisyys, sosiaaliset vaikutukset (kyselyt asukasyhdistysten energiaillat, kylätalkkaritoiminta) LUODAAN KONSEPTI ALUEELLISEN URBAANIN ENERGIAKYLÄN RAKENTUMISELLE

28 Energiaköyhyys

29 Geoenergiaa lyhyesti

30 Geoenergia

31 Geoenergia Geoenergia sisältää geotermisen energian lisäksi auringon säteilyn vaikutuksesta maan pintaosiin varautuneen lämpöenergian - meidän puhekielen maalämmön (ground source heat) Maan pintaosien auringosta varaama energia on ihmiskunnalle tärkein geoenergianmuoto

32 Maasta energiaa Maalämpö Kalliolämpö Vesistölämpö Sedimenttilämpö Asfalttilämpö Lähde: Motiva, Geoenergia.fi, ICAX ltd

33 Sedimenttilämpö Sedimenttilämpö on vesistön pohjan alapuolisiin kerroksiin varastoitunutta lämpöenergiaa Peräisin pääosin auringosta Sedimentin keskilämpötila vuodessa on 5 C maaperää korkeampi Leppäharju, N. (2008). Kalliolämmön hyödyntämiseen vaikuttavat geofysikaaliset ja geologiset tekijät

34 Sedimenttilämpö Suvilahdessa Suvilahden edustalla tehtiin lämpölöytö Geologian tutkimuskeskus (GTK) suoritti lämpötilamittaukset huhtikuussa 2006 Lupaava energianlähde eri puolilla Pohjanmaata ja Etelä-Pohjanmaata sedimentin lämpötilaksi 8 9 C noin 3 5 metrin syvyydessä Valpola, S. (2006). Sedimentin lämpötilamittaukset Vaasan Suvilahden edustalla 34

35 Sedimenttienergiaa Asuntomessut Suvilahdessa vuonna 2008 Teemoina koteja kaikille ja ekologisuus Meren pohjasedimentin käyttäminen matalalämpöverkon energianlähteenä

36 Sedimenttienergiaa Vaasan asuntomessualueella vuonna 2008 otettiin käyttöön sedimenttilämpöön perustuva lämmönjakoverkosto. 42 pientaloa kytkettiin verkostoon. Keräysputkisto kaivettiin 3-4 metrin syvyyteen merenpohjasta mitattuna. Verkostoa käytetään kesäaikana myös asuntojen viilennykseen. Suvilahdessa sulfidista saviliejua 3m kerros

37 Sedimenttilämpö

38 Sedimenttilämpö Sedimentin lämpöenergiaa voidaan hyödyntää lämmönkeruuputkiston ja lämpöpumppujen avulla Lämpöpumpun lämpökerroin on suoraan verrannollinen lähteen lämpötilaan Sedimentin hyödyntämisellä saavutettu paremmat lämpökertoimet kuin kallio- ja maalämmön

39 Lämpökerroin The effect of temperature stages to COP of heat pump. (Aittomäki 2001: 7)

40 Matalalämpöverkko Pilottikohde Toiminut hyvin jo viisi vuotta Käyttöönoton jälkeen muutamia häiriöitä putkistoon muodostuneiden kuplien takia Tilanne korjaantui maapiiripumppujen vaihtamisella Verkoston painetta nostettiin Automaattinen ilmausjärjestelmä Vastaavia matalalämpöverkkoja voidaan rakentaa melkein minne vain

41 Sedimentin lämpötilamittaukset

42 Sedimentin lämpömittaukset Matalaenergiajärjestelmä otettiin käyttöön 2008 Lämpötiloja seurattiin 13 kk:den ajan, mittaajana GTK Kokkola (09/ /2009) Miten lämpötilat ovat muuttuneet viiden käyttövuoden jälkeen? Lämmön latautuminen? Vastaavien järjestelmien mitoittaminen? Vaasan yliopisto aloitti mittaukset 03/2013 Tarkoituksena saada dataa vuoden aikajaksolta

43 Lämpötilojen mittaukset Kaksi mittauspaikkaa: Ketunkatu ja Liito-oravankatu, molemmissa 300 m mittauskaapelia

44 DTS-mittaus Distributed temperature sensing (DTS) perustuu valonsirontaan lasikuidussa. 44

45 Sedimentin lämpömittaukset Viileneminen voidaan havaita syyskaudella Lämpötilat ovat pari astetta viiden vuoden takaisia mittauksia korkeammat, toisaalta ilmanlämpötila v.2013 oli 1-2 astetta tavanomaista lämpimämpää Lämmönkäyttö ei ole vaikuttanut sedimentin tasapainoon, latautumista on täytynyt tapahtua Matalalämpöverkko on mitoitettu tarpeeksi suureksi

46 Urbaania energiaa asfaltin alta 46

47 Yhteenveto

48 Energiatalouden murros Jopa neljännes suomalaisista asunnonomistajista pohtii energiaremontin toteuttamista seuraavan kahden vuoden aikana (Sitra, Saisiko olla lähienergiapalveluja? -kyselytutkimus) Aurinkopaneelit, pelletit, lämpöpumput, älytaloautomaatio, eristeet, termoikkunat ja ledit ovat kiinnostavia ratkaisuja Kylä kylältä energiaomavaraisiksi oman seudun uusiutuvan energian resursseja hyödyntäen

49 Visio 2020 Muutos fossiilisesta energiataloudesta kestävään, uusiutuvaan energiantuotantoon vaatii aikaa Kokeilujen ja pilottien kautta löydetään parhaita ratkaisuja 100 % uusiutuvalla energialla toimiva Suomi

50 LÄHIENERGIA - PÄÄTÄ ITSE ENERGIASTASI!

51 Vaasan Energiainstituutin tutkimusjohtaja Erkki Hiltunen Tutkijat Anne Mäkiranta Raija Koivisto Kiitos, tack! 51