Pientaloalueiden ja -taajamien kaukolämpöön liittämisen kriteerit - KALPA

11.11.2009 Lämpö- ja virtaustekniikan laboratorio Piispankatu 8. 20500 Turku Energiateollisuus ry Kaukolämpötoimiala Raportti selvityshankkeesta Pientaloalueiden ja -taajamien kaukolämpöön liittämisen kriteerit - KALPA Tiivistelmä Pientalovaltaisten alueiden liittäminen kaukolämpöverkkoon keskusta-alueen ulkopuolella on kaukolämmön laajenemisen suunta. Tärkeää on selvittää millä kriteereillä uusia pientaloalueita on liitettävissä kannattavasti kaukolämpöverkkoon. Kaukolämpöyhtiön olemassa oleva lämmöntuotantokapasiteetti, kaukolämpöverkon jo olemassa oleva rakenne ja sen käyttöparametrit ovat ratkaisevia tekijöitä potentiaalisen liitettävän alueen kannattavuutta arvioitaessa. Näiden lisäksi kannattavuuteen vaikuttaa suuri joukko tekijöitä kuten tarkasteltavan alueen pientalojen rakennustilavuudet, ominaislämmöntarpeet, rakennusten etäisyydet toisistaan, jakeluverkon rakennevaihtoehdot, lämpöhäviöiden vaikutus verkon kustannuksiin jne. Alueen verkkoon liittämisen kannattavuuteen vaikuttaa ratkaisevasti myös saavutettava liittymisaste. Selvityksessä on tarkasteltu pientaloalueen kaukolämpöön liittymisen kriteerejä esimerkkilaskelmilla. Hankkeessa on käyty keskusteluja ja saatu tietoja Loimaalla, Helsingissä ja Kuopiossa. Kannattavuuskriteereinä on käytetty sisäistä korkokantaa ja diskontattua takaisinmaksuaikaa. Tulokset on esitetty käyrästöinä. Keskeisenä avainlukuna on käytetty pientaloalueen vuotuisen lämmönkäyttötarpeen (MWh/a) ja siirtolinjojen ja talojohtojen yhteenlasketun pituuden mukaan laskettua lämpötiheyttä (MWh/m.a). Tarkasteluissa lämpötiheys on ollut välillä 0,3-0,7 MWh/m.a. Liittymisasteen vaikutusta on tarkasteltu eri tilanteissa 50-100 %:n välillä ja liittymismaksun vaikutusta vastaavasti 3000-5000 :n välillä. Putkilinjojen kustannusmuutosten vaikutusta on tarkasteltu eri hintatasoilla. Putkikoot ovat olleet välillä DN 25 - DN 65. Selvityksessä on tehty myös herkkyystarkasteluja, joissa eri parametrien prosentuaalista muutosta on verrattu valittuun perustapaukseen. Herkkyystarkastelut näyttävät, miten voimakkaasti eri parametrien muutokset vaikuttavat kannattavuuteen. Parametrit ovat olleet putkijohtojen pituus ja rakentamiskustannukset, liittymisaste ja liittymismaksu, energiamaksun suuruus, alueen vuotuinen lämmöntarve ja pitoaika. 1

Erillisenä osiona on laadittu Excel-pohjainen laskentatyökalu tapauskohtaisia tarkasteluja varten. Laskentatyökalulla voidaan tarkastella matalan lämpötiheyden alueita ja saada vastauksia mitä/jos-tyyppisiin kysymyksiin nopeasti. Työkaluun tuodaan tarkasteltavan alueen rakennustiedot, lämmöntarpeet eri ajanjaksoina, jne. Taloudelliset parametrit, jotka vaikuttavat päätöksentekoon, kuten verkon rakentamiskustannukset, laitekustannukset, haluttu takaisinmaksuaika/sisäinen korko, huoltokustannukset jne. määritellään työkalun työsivuilla. Research project District heating connection criteria in sparse heat density areas English summary Areas with mainly detached houses and low heat density are often classified as unprofitable to be connected to the available district heating (DH) network of an urban community. However, as in many communities in Finland large dwelling houses and office buildings are already connected to the DH network, the expansion of the network into the sparse density areas has been seen as an important option for the DH companies. Therefore it is important to study by which criteria sparse heat density areas could be connected to the network profitably. The heat production capacity of the DH company, the existing network structure and the operational parameters are the key factors in evaluating the profitability of the connection. Additionally there is a number of other factors influencing the profitability, like the volumes of the houses in the area, specific annual heat demands, distances between the houses, constructional choices for the transport lines, heat losses into the ground etc. A crucial factor in the profitability is naturally the percentage of houses that will join the DH network in the area. In this research project the profitability criteria were studied through a number of illustrative cases. Actual situations in some DH companies were clarified by discussions in Loimaa, Helsinki and Kuopio. Valuable information was obtained during the visits. As the profitability criteria the internal rate of return (IRR) and the discounted pay-back time (DPB) were chosen. The most important key figure in this study has been the area heat demand density (MWh/m.a), calculated as the ratio between the annual heat demand in the area (MWh/a) and the sum of the lengths of both the needed transport lines to connect the area into the DH network and the DH lines to the individual houses. The heat demand density has been 0,3-0,7 MWh/m.a in the studied cases. The DH joining percentage has been 50-100 % and the connection payment per house between 3000 and 5000. The influence of the changes in the costs of the DH lines has been studied at different pipeline price levels and with pipeline diameters between DN 25 and DN 65. In the project a number of sensitivity analyses were made where the influence of percentual changes of the parameter values in the profitability was compared with a chosen base case. The parameters were the length and price of the pipelines, percentage of DH joining houses, the connection payments, energy prices paid by the customers, annual heat demands in the area and the predicted lifetime of the investment. 2

Additionally, an Excel-based tool (Kalpa-tool) for the profitability calculations was created. With the Kalpa-tool the profitability of a sparse heat density area can be evaluated and quick answers for different what/if questions obtained. In the tool the data for the houses in the area, like the volumes and heat demands, economic parameters, like the costs of pipelines, interest of rate for the payback time or lifetime of the investment for the IRR, heat loss calculations, operational and maintenance costs etc. can be defined and a comprehensive profitability analysis obtained. 3

1. Tausta Pientalovaltaisten alueiden liittäminen kaukolämpöverkkoon keskusta-alueen ulkopuolella on kaukolämmön laajentumisen kannalta keskeinen kehityssuunta. Kaukolämpö on pääasiallinen lämmitysmuoto taajamien kerrostaloissa ja toimistorakennuksissa. Sen sijaan pientaloalueilla kaukolämpö ei ole saanut samaa jalansijaa. Kuvassa 1 on esitetty eri rakennusryhmien kanta Suomessa vuoden 2008 lopussa Tilastokeskuksen mukaan. Omakotitalojen ja rivitalojen kerrosala on yhteensä n. 180 000 m 2 ja asuinkerrostalojen kerrosala n. 90 000 m 2. Rakennuskanta 31.12.2008 160 000 1000 m 2 140 000 120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000 0 okt rt as-kt palvelut teollisuus muut Kuva 1. Suomen rakennuskanta 31.12.2008, [1] Kuvassa 2 on kuvattu eri lämmitysmuotojen osuuksia kiinteistöjen lämmityksessä. Erillisten pientalojen ryhmässä sähkön, öljyn ja puun pienkäyttö ovat olleet perinteisesti ja ovat edelleen tärkeimmät lämmitysmuodot, mutta huomiota kiinnittää erilaisten lämpöpumppuratkaisujen osuus, joka on suurempi kuin kaukolämmön. Kytkettyjen pientalojen ryhmässä sen sijaan kaukolämmöllä on lähes 60 %:n osuus ja asuinkerrostalojen ryhmässä yli 90 %:n osuus. 4

Kuva 2. Lämmitysmuotojen osuuksia eri kiinteistöryhmissä, [2]. Kuvassa 3 on kuvattu kiinteistö- ja rakennussektorin kehitystrendiä: sähkön käyttö per asukas on kasvanut voimakkaasti ja lämmitysenergian tarve rakennustilavuutta kohti on samaan aikaan pienentynyt. Viimeaikaiset tavoitteet matala- ja passiivienergiatalojen rakentamisesta tullevat pienentämään edelleen lämmitysenergian käyttöä. Kuva 3. Energian käyttö kiinteistö- ja rakennussektorilla 1970-2000, (Indeksi 100, vuonna 1985), [3]. 5

Kehitys on huomionarvoinen erityisesti voimalaitosyhtiöille, jotka tuottavat sekä sähköä että lämpöä. Kaukolämmön tuottaminen tukee merkittävästi sähkön tuotantoa. Jos siirtyminen yhä suurempaan sähköriippuvuuteen jatkuu, kaukolämmön sähköntuotantoa tukeva vaikutus heikkenee vastaavasti. Matalan lämpötiheyden alueiden liittämiselle kaukolämmön piiriin on pyritty kehittämään uusia teknologisia ratkaisuja. Tärkeää on samalla selvittää millä kriteereillä voidaan arvioida, onko jokin pientaloalue liitettävissä kannattavasti kaukolämpöverkkoon. Olemassa oleva lämmöntuotantokapasiteetti, verkon jo olemassa oleva rakenne ja sen käyttöparametrit ovat ratkaisevia tekijöitä potentiaalisen liitettävän alueen kannattavuutta arvioitaessa. Näiden lisäksi keskeisiä tekijöitä ovat myös tarkasteltavan alueen ominaisuudet, pientalojen rakennustilavuudet, ominaislämmöntarpeet, rakennusten etäisyydet toisistaan, tarvittavan lähijakeluverkon rakennevaihtoehdot, lämpöhäviöiden vaikutus verkon käyttökustannuksiin eri ratkaisuissa jne. Uuden liitettävän pientaloalueen osalta on myös otettava huomioon liittymisasteen vaikutus. 6

2.Toteutus Selvitystyön vaiheet ovat olleet: 1) Määritellään tekijät, jotka vaikuttavat kaukolämmön kannattavuuteen pientaloalueilla 2) Selvitetään näiden tekijöiden merkitys eri tilanteissa ja eri alueilla 3) Herkkyysanalyysit. Selvitystyössä on tarkasteltu erilaisia esimerkkitilanteita, joissa on vaihdeltu pientaloalueen rakennetta, liittymisastetta, kustannustekijöitä, tarkasteluajanjakson pituutta jne. Hankkeessa on käyty keskusteluja ja saatu tietoja Loimaalla, Helsingissä ja Kuopiossa. Pientaloalueen kaukolämpöverkkoon liittämisen kannattavuuteen vaikuttaa suuri määrä arvioitavia tekijöitä, mm. olemassa oleva lämmöntuotantokapasiteetti verkon olemassa oleva siirtokapasiteetti pientalojen rakennustilavuudet ja ominaislämmöntarpeet (kwh/m 3 ) eri ajanjaksoina (kk- ja vuorokausivaihtelut) rakennusten etäisyydet toisistaan lähijakeluverkon rakennevaihtoehdot lämpöhäviöt eri ratkaisuissa pumppauskustannukset energiakustannusten ja laitekustannusten muutosten vaikutukset Uuden pientaloalueen liittymisasteen ja liittymisaikataulun vaikutus. Kannattavuustekijät eivät ole irrallisia vaan voimakkaasti toisiinsa kytkeytyneitä. Kannattavuustarkastelu on hyvin moniulotteinen ja parhaiten toteutettavissa sopivan laskentatyökalun avulla. Tämän selvitystyön liitteeksi on laadittu Excel-pohjainen Kalpa-laskentatyökalu, jolla pientaloalueiden kannattavuutta voidaan tehokkaasti arvioida. Kuopion Energian käyttämä laskentatyökalu ja aikaisemmin kehitetty Lämpö- Excel-työkalu ovat olleet selvityksessä lähtökohtana. Lisäksi on käytetty tukena Ruotsissa toteutetun Värmegles-hankkeen Excel-laskentatyökalua, [5]. 2.1 Kannattavuuskriteerit Kaukolämpö on hyvin pitkän ajan investointi: talojen elinkaari ei pääty 10 tai 20 vuoden kuluttua, vaan alueet ikääntyvät paljon hitaammin. Voidaan ennustaa että pientaloalueita, joita nyt liitetään kaukolämpöön, on paikoillaan ja asumiskäytössä vielä sadan vuoden päästä. Investointi on pitkäaikainen sekä liittyvän kiinteistön että kaukolämpöyhtiön kannalta. Nähtävissä on myös tietty kumulatiivinen efekti: kun jokin pientaloalue liitetään kaukolämpöön, se edesauttaa seuraavan alueen liittämistä. Erilaisia lähestymistapoja pientalojen liittämisen kannattavuuteen esiintyy kaukolämpöyhtiöiden piirissä. Esimerkiksi Kuopion Energian kantana on ollut, että yhtiön toimialueella kaikki pientaloalueet tullaan liittämään vaiheittain kaukolämpöön. Joidenkin toisten kaukolämpöyhtiöiden linjana taas on ollut keskittyä vain korkean lämpötiheyden keskusta- ja lähiöalueisiin. Kannattavuuslaskelmien tulosten avulla voidaan arvioida valittujen kriteerien perusteella erilaisten alueiden liittämistä nykyhetken tilanteessa ja 7

alueen tuottoja tulevaisuuden tilanteessa, kun alue joidenkin vuosien kuluttua on linjojen rakentamiskustannukset maksanut. Investoinnin nykyarvo ja sisäinen korkokanta Investoinnin nettonykyarvo voidaan laskea yhtälöstä (1) NA 0 n kt = H + (1 + i) t= 1 t JAn + (1 + i) n (1) jossa NA 0 Nykyarvo, netto, H Perusinvestointi, n Pitoaika, vuotta k t Nettotulo kunkin ajanjakson t lopussa JA n Jäännösarvo pitoajan jälkeen i Sisäinen korkokanta, - (esim. 10 %, i = 0.1) Investoinnin sisäinen korkokanta on se laskentakorko i, jolla nettonykyarvo saa arvon nolla. KALPA-laskentatyökalu laskee sisäisen korkokannan yhtälön (1) mukaan. Jäännösarvo JA n oletetaan laskennassa nollaksi ja vuotuiset nettotulot kunakin vuonna saman suuruisiksi. Investoinnin sisäinen korkokanta on tässä selvityksessä valittu peruskriteeriksi kannattavuuden arviointiin. Kriteerin laskemisessa on käytetty 15 vuoden pitoaikaa. Todellinen kaukolämpölinjojen käyttöaika on huomattavasti suurempi. Kannattavuuskriteerinä sisäinen korko on hyvä, kun pitoaika on riittävän pitkä ja korkotavoite on mitoitettu maltillisesti. Kaukana tulevaisuudessa saatavien tulojen vaikutus jää pieneksi diskonttauksesta johtuen. Takaisinmaksuaika Selvityksessä on esitetty tuloksia myös kannattavuuskriteerillä diskontattu takaisinmaksuaika. Laskuissa on käytetty korkokantana 5 %. Takaisinmaksuaika ei ota huomioon lasketun takaisinmaksuajan jälkeen tulevia jäljellä olevan pitoajan aikana saatavia tuottoja, jotka sisäinen korko huomioi. Takaisinmaksuaika on käyttökelpoinen kriteeri, kun verrataan kahta kilpailevaa investointia keskenään. H = n kt t t= 1 (1 + i) (2) 8

Diskontattu takaisinmaksuaika on se lukumäärä vuosia n, jolla kunkin vuoden nykyhetkeen diskontatut nettotulot yhteenlaskettuna ovat yhtä suuret kuin perusinvestointi H. Yksinkertainen takaisinmaksuaika ilman diskonttausta antaa lyhyemmän takaisinmaksuajan kuin diskontattu takaisinmaksuaika. Kriteeri on hyvin helppokäyttöinen ja usein riittävä, kun verrataan vaihtoehtoisia investointeja toisiinsa, joiden tuotto-odotukset ovat tulevina vuosina samankaltaiset. Annuiteettikerroin H n = (3) k t Investoinnin kannattavuutta voidaan myös tarkastella käyttämällä annuiteettiperiaatetta, joka on laajasti käytössä mm. lainojen takaisinmaksuissa. Vuosittaiset lyhennykset ja korko, joka jäljellä olevalle pääomalle lasketaan, asetetaan siten, että niiden summa pysyy vakiona takaisinmaksuaikana. Annuiteettikerroin saadaan yhtälön (4) mukaan n i(1 + i) a = n (4) (1 + i) 1 Yhtälössä i on valittu korkokanta ja n valittu takaisinmaksuaika vuosina. Investoinnin aiheuttama vuotuinen kustannus takaisinmaksuaikana on c = a H = n i(1 + i) H n (1 + i) 1 (5) Annuiteettilaskentaa voidaan käyttää optimointitarkasteluissa, kun haetaan pienintä kokonaiskustannusta kaukolämpöverkolle. Kokonaiskustannuksiin sisältyvät sekä investointi- että käyttökustannukset. Annuiteettikertoimen avulla kertainvestointi jaetaan investoinnin vuosikustannuksiksi. 9

2.2 Kannattavuuteen vaikuttavat tekijät Olemassa oleva lämmöntuotantokapasiteetti Uuden alueen liittämisen kannattavuus riippuu ratkaisevasti siitä, voidaanko nykyisille tuotantolaitoksille lisätä kuormaa. Jos yhtiön ennuste kaukolämmön kehityksestä yleisesti yhtiön toimialueella on kasvava kulutus, uusi liitettävä alue vähentää kapasiteettimarginaalia. Alueen liittäminen saattaa vielä mahtua nykyisten laitosten kapasiteettiin, mutta kapasiteettivara pienenee. Tässä tilanteessa tuleva laitosinvestointitarve tulisi huomioida kannattavuustarkasteluissa. Kalpa-excellaskentatyökalussa on mahdollisuus antaa laskennallinen kustannus laitoskapasiteettivaraukselle. Tilanne on toinen siinä tapauksessa, että yhtiön toimialueella kaukolämmön kehitysnäkymä on pienenevä kulutus. Uusi liitettävä alue kompensoi kulutusvähennystä, jolloin tuotannon käyttöaste säilyy ja välitöntä laitosinvestointitarvetta ei ole. Toinen seikka on olemassa olevien tuotantolaitosten elinkaaren vaihe. Korvaavien laitosinvestointien rahoitustarve huomioidaan ehkä joustavimmin kannattavuuskriteerien tavoitetason asetannassa, jolloin yksittäisen kohdealueen kannattavuuden tarkasteluun ei tarvita lisäkustannustekijää. Verkon olemassa oleva siirtokapasiteetti Vastaavasti kuin edellä, kannattavuustarkasteluissa on syytä arvioida, voidaanko runkolinjassa lisätä virtausta uuden liitettävän alueen tarvetta silmälläpitäen vai tarvitaanko rinnakkaislinjaa ym. Lisäkustannuksia voi myös aiheuttaa paineennostotarve, kun uusi alue liitetään verkkoon. Nämä voidaan Kalpa-excel-työkalussa ottaa huomioon lisäkustannuksina. Lämmöntarpeen vaihtelujen huomioiminen Peruslähtötietoina on kannattavuustarkasteluissa käytetty rakennusten vuotuista ominaislämmöntarvetta (kwh/m 3 ) ja tilausvesivirtaa (m 3 /h), joka määrittää talolle tarjottavan maksimilämpötehon. Kalpa-excel-työkalussa on lisäksi mahdollisuus antaa lämmöntarve eri ajanjaksoina (kuukausivaihtelut, yö/päivä-vaihtelut). Liittymisaste Kohdealueen arvioitu liittymisaste vaikuttaa ratkaisevasti uuden alueen kannattavuuteen. Jos liittymisaste arvioidaan jäävän alhaiseksi, kannattavuus jää tavoitetason alapuolelle ja kaukolämpöä ei rakenneta alueelle. Kaukolämmön kannalta tarvitaan uuden alueen liittymisasteen arvioimisen tueksi asukkaiden mielipiteitä liittymishalukkuudesta 10

liittymistarjoustietojen valossa. Liittymismaksun ja tulevien vuosien energiakustannusten tasolla on luonnollisesti suuri merkitys kilpailutilanteessa liittymishalukkuuteen. Sähkön hinta yhteistuotannossa Kaukolämmön hinnoittelu yhteistuotannossa riippuu yhtiöstä ja paikallisista olosuhteista. Yhteistuotanto parantaa yhtiön taloutta merkittävästi. Kalpa-excel-laskentatyökalussa on mahdollisuus antaa laskennallinen hyvitys kaukolämmölle yhteistuotannossa. Hyvitys määritellään yhtälön (6) mukaisesti P netto PQ Ph, s = (6) jossa P netto P Q P h,s kaukolämmön nettotuotantokustannus, /MWh kaukolämmön tuotantokustannus, /MWh yhteistuotantohyvitys, /MWh Hyvitys voidaan antaa suoraan lukuarvona, /MWh, tai hyvityskertoimena c h,s, suhteutettuna kaukolämmön tuotantokustannukseen yhtälön (7) mukaan P h, s = ch, s PQ (7) Putkijohtojen kustannukset Huolimatta laajasta tutkimus- ja kehitystoiminnasta kaukolämpöputkistojen rakenteisiin ei ole toistaiseksi löydetty käänteentekevää uuttaa tekniikkaa. Muovimateriaalien käyttö putkistoissa pienissä putkissa voi olla kannattavaa, jos liitostyöt vähenevät uuden tekniikan ansiosta ratkaisevasti. Uuden putkiratkaisun käyttöönotto lisää kuitenkin aina riskejä: uusi ratkaisu voi olla lyhytikäisempi tai vaatia enemmän huoltoa kuin rakennushetkellä oli arvioitu. Tässä selvityksessä on käytetty hintoja yleisesti käytössä oleville Mpuk-rakenteisille kaukolämpöjohdoille kokoluokissa DN 25 - DN 65. Lämpötiheys Lämpötiheys on tässä selvityksessä laskettu alueen vaatimaa koko putkipituutta kohti, jolloin kriteeri on riippuvainen sekä siirtolinjojen että talojohtojen pituudesta. Tällöin liittymisasteella on vaikutusta lämpötiheyden lukuarvoon sekä lämmönkäytön että kokonaislinjapituuden kautta. Tässä selvityksessä käytetään talojohtojen ja siirtolinjojen yhteispituuden mukaan lasketusta lämpötiheydestä merkintää Φ t+s ("kokonaislinjalämpötiheys"). 11

Yhtälössä (8) Φ t+s q k,a L t+s N k k N k q k, a k= 1 Φ t+ s = Lt + s (8) Lämpötiheys, MWh/m.a Vuotuinen kiinteistön lämmönkäyttö, MWh/a Linjapituus yhteensä talojohdot ja siirtolinjat, m Liittyneiden kiinteistöjen lukumäärä kiinteistön tunnus Talojohtojen ottaminen mukaan linjapituuteen vastaa Ruotsissa käytettyä tapaa Värmegles-laskentatyökalussa, [5]. Kustannusryhmät Kuvassa 4 on kuvattu kustannusryhmittely, jolla kaukolämmön rakentamisen kustannukset on jaettu kahteen osaan. Kustannusosa 1 (K1) kattaa siirtolinjojen tuomisen alueelle, rajoina runkolinjan liityntähaara ja talojohtojen liityntähaarat. Kustannusosa 2 (K2) kattaa kustannukset talojohdon liityntähaarasta tekniseen tilaan sijoitettuihin mittareihin ja venttiileihin asti. Lämmönjakokeskuksen kustannukset eivät sisälly kustannusosaan 2, mutta ne voidaan haluttaessa ottaa mukaan laskentaan lisäkustannuksena. 12

Kustannus K1 Runkolinja Siirtolinjat Talojohtojen liityntähaarat Teknisen tilan laitteet Talojohdot Kustannus K2 Kuva 4. Kustannusten jako kahteen osaan. K1 voidaan katsoa kaukolämpöyhtiön investoinniksi tulevaisuuteen. Kustannukset ovat laskettavissa koko alueen suhteen ja liittymisasteen vaikutusta voidaan suunnittelussa ottaa suuruusluokkana huomioon. Linjat voidaan esimerkiksi suunnitella ja mitoittaa 100 %:n liittymisastetta silmällä pitäen, jos liittymisasteen voidaan arvioida nousevan korkeaksi. Toisaalta, jos tiedetään että liittymisaste jää varmasti pienemmäksi kuin 100 % eikä lämmöntarve alueella tule kasvamaan, voidaan mitoitusta vastaavasti tiukentaa. K2 on suoraan riippuvainen liittymisasteesta. K2 voidaan liittymismaksun avulla kattaa kokonaan. Jos liittymismaksu vastaa talokohtaista liittymiskustannusta, kaukolämmön energiamaksu ja vuosimaksu kattavat siirtolinjojen investoinnin takaisinmaksun ja lämmöntuotannon kustannukset lämpöhäviöineen ja huoltokustannuksineen. Asiakkaan suunnasta kaukolämpö edullisuus verrattuna johonkin vaihtoehtoiseen ratkaisuun on helppo todeta. Kun halutaan tarkastella alueen kaukolämpövaihtoehdon kilpailutilannetta kokonaisvaltaisesti kaikki kustannukset huomioiden, lämmönjakokeskuksen kustannukset ja talon sisällä tehtävät työt on helppo lisätä K2:een. Liittymismaksu Liittymismaksu voidaan jakaa kahteen osaan: kiinteään perusliittymismaksuun ja talojohtojen pituuteen suhteutettuun lisäliittymismaksuun. M = M K + M L (9) 13

jossa M K on kiinteä perusliittymismaksu ja M L talojohdon pituuteen suhteutettu lisäliittymismaksu. Maksujen keskinäinen suuruus voidaan valita vapaasti Kalpa-Exceltyökalussa. Putkilinjojen ominaiskustannukset Johtojen pituuteen suhteutetut ominaiskustannukset on määritelty tässä selvityksessä siten, että ominaiskustannus ( /m) kattaa kaikki linjan kaksisuuntaisen putkiston materiaalit ja työt siihen asti, että putkisto on otettu käyttöön. Käyttöönoton jälkeen putkijohtojen vuotuiset huoltokustannukset on määritelty rakennettua linjametriä kohti, ( /m.a). Lämmönjakokeskus Lämmönjakokeskus (LJK) kuuluu pientalossa yleensä asiakkaan omiin kustannuksiin. Tämän vuoksi LJK:n hankinta- ja asennuskustannuksia ei ole otettu mukaan vertailuissa. Jos kuitenkin halutaan verrata kaukolämmön edullisuutta johonkin vaihtoehtoiseen lämmitysratkaisuun on LJK:n kustannukset huomioitava liittymismaksun kaltaisena lisäkustannuksena. Samoin on huomioitava talossa tehtävät muutostyöt. KALPAtyökalussa voidaan LJK:n kustannusvaikutus ottaa mukaan tarkasteluun. Talon teknisen tilan kustannus Kaukolämmön LJK tarvitsee hyvin pienen tilan rakennuksessa. Tämä on huomionarvoinen kustannusetu kaukolämmön eduksi verrattuna vaihtoehtoisiin ratkaisuihin. Lämmönjakokeskus on tässä selvityksessä oletettu sijoitettavan talon tekniseen tilaan. Tilan rakentamiskustannukset on jätetty huomioimatta. Kun halutaan verrata eri vaihtoehtoisia ratkaisuja, pitää teknisen tilan kustannukset ottaa lisäkustannuksena huomioon. Asiakkaan hyöty, kun kaukolämpöyhtiö vastaa laitteista ja lämmön saatavuudesta Asiakkaan suunnasta katsoen kaukolämmön etuna on huolettomuus ja toimitusvarmuus. Tälle kilpailutekijälle olisi tarpeen määritellä hinta, jota kaukolämpöyhtiö voisi käyttää omissa tarkasteluissaan. Hyödylle voidaan Kalpa-Excel-työkalussa asettaa hinta ja saada näin laskennallista lisätuottoa. Vaihtoehtoisissa ratkaisuissa kiinteistö kantaa itse vastuun lämmön riittävyydestä ja laitteistojen toiminnasta ja korjauksista kaikissa tilanteissa. Kaukolämmön liittymismaksua voidaan mitoittaa niin, että liittyminen kaukolämpöön on asiakkaalle edullisempaa kuin investointi vaihtoehtoisiin energiajärjestelmiin. Lämmön yksikköhinta käyttövuosien aikana voisi toisaalta ehkä olla korkeampi kuin esimerkiksi lämpöpumpulla tuotetun lämmön hinta, kun otetaan huomioon huolettomuuden ja toimitusvarmuuden vaikutus. 14

Liittymisaikataulutus ja liittymistöiden organisointi Kaukolämmön liittymistyöt on yleensä aliurakoitu. Urakoiden joustavan toteuttamisen kannalta olennaiseksi kysymykseksi nousee liittymisaikataulutus, ei niinkään talojen samanaikainen liittyminen. Tapa, jolla kohdealueen pientaloja liitetään verkkoon, vaikuttaa merkittävästi taloudellisuuteen. Standardoitu, tuotteistettu liittymistapa, jossa samanlainen työvaihe toistetaan kussakin kohteessa samassa järjestyksessä alentaa kustannuksia ("liittymien valmistus liukuhihnalla"). Urakan pilkkominen osiin ja palveluyritysten/henkilöiden erikoistuminen kuhunkin osatehtävään lisää edelleen kannattavuutta. 15

3. Tulokset Esimerkki 1: Lämpötiheyden vaikutus Kohteena on vanha omakotialue. Alueen talokanta on modifioitu todellisesta pientaloalueesta kriteerien tarkastelua varten sopivaksi referenssialueeksi. Kohdealue käsittää 20 kpl pientaloja, joiden rakennustilavuudet ovat 10 kpl 500 m 3 ja 10 kpl 600 m 3. Talojohtojen pituus on kaikilla kiinteistöillä 15 m. Erillistä talojohdon pituuteen suhteutettua liittymismaksua ei peritä. Alueen kiinteistöille on laadittu liittymistarjous seuraavin ehdoin, Taulukko 1: Taulukko1: Liittymistarjoustiedot kohdealueen kiinteistöille Liittymistarjoustiedot (ilman alv.): Liittymismaksu: Tilausvesivirta: Perusmaksu: 500 m 3 : 600 m 3 : 500 m 3 : 600 m 3 : 4 000 0,15 m 3 /h (Teho 9 kw) 0,20 m 3 /h (Teho 12 kw) 250 /vuosi 300 /vuosi Energiamaksu: 33 /MWh Kaukolämpöyhtiö tuottaa lämpöä ja sähköä. Yhteistuotannon ansiosta kaukolämmölle on yhtiössä sovittu laskennallinen yhteistuotantohyöty. Kaukolämmön tuotantokustannukset ja hyöty ovat kannattavuuslaskelmassa seuraavat, Taulukko 2: Taulukko2: Tuotantokustannustiedot Tuotantokustannustiedot: Tuotantokustannus: Yhteistuotannon hyöty: 25 /MWh 7 /MWh (28 %) 16

Erillistuotannon tarkastelut on tehty samoilla lähtöarvoilla jättämällä yhteistuotannon hyöty huomioimatta. Erillistuotannon tulokset on esitetty alla olevissa kaavioissa yhdessä yhteistuotannon kanssa. Vuotuinen lämmönkulutus on kaikissa taloissa 40 kwh/m 3. Jos kaikki alueen talot liittyvät, vuotuinen lämmönkulutus on 440 MWh. Alueen tilausvesivirta on tällöin yhteensä 3,5 m 3 /h ja liittymisteho 210 kw. Kannattavuuden riippuvuus lämpötiheydestä Tarkastellaan kolmea casetapausta, joissa tilanne on kaikissa yllä esitetyn mukainen, mutta siirtolinjojen pituus alueella vaihtelee. Kokonaislinjapituudet, kun kaikki talot liittyvät kaukolämpöön, ja näitä vastaavat lämpötiheydet on esitetty Taulukossa 3. Caset on nimetty kirjaimin A, B ja C. Taulukko3: Linjapituus ja lämpötiheys Case A B C Kokonaislinjapituus m 800 700 600 Lämpötiheys, kun kaikki liittyvät MWh/m.a 0.55 0.63 0.73 Siirtolinjoissa on alueella käytetty kolmea eri kokoluokkaa: DN 40, DN 50 ja DN 65. Linjojen eri kokoja vastaavat pituudet on esitetty Taulukossa 4: Taulukko4: Siirtolinjojen mitoitus ja yksikköhinnat Case DN 40 DN 50 DN 65 Yhteensä m m m m A 300 100 100 500 B 250 75 75 400 C 200 50 50 300 Linjakustannukset 84 /m 138 /m 143 /m 17

DN 40 -linjojen kustannus on pienempi kuin muissa kokoluokissa. Kustannuksessa on huomioitu yhteisrakentamisen vaikutus (kaapeliasennus yhdessä siirtolinjan kanssa). Talojohtojen pituudeksi on otettu 15 m/talo. Talojohdot on mitoitettu kokoluokkaan DN 25. Linjakustannus on 132 /m eli investointi on 1980 /talo. Liittymisasteesta riippuen talojohtojen yhteenlaskettu linjapituus alueella on 0-300 m. Lämpöhäviöt Lämpöhäviöt ovat käytön aikana huomattava kustannus, joka on otettava kannattavuuslaskennassa huomioon. Lämpöhäviöiden suuruuteen vaikuttavat putkien tyyppi ja koko, maaperän laatu, meno- ja paluuputken lämpötilat, ulkoilman lämpötila jne. Energiateollisuus ry on julkaissut vuonna 2006 kaukolämpökäsikirjan [4], jossa mm. lämpöhäviöiden laskentaa on kuvattu. Tässä selvityksessä on käytetty Kuopion Energian käyttämiä ominaislämpöhäviöitä Mpuk-2 putkijohdoille kokoluokissa DN 25 - DN 65, Taulukko 5. Taulukon luvut perustuvat menolämpötilaan 90 C, paluulämpötilaan 55 C ja ulkolämpötilaan 5 C. Taulukko5: Lämpöhäviöiden laskenta Putkikoko DN 25 DN 40 DN 50 DN 65 Lämpöhäviöt, W/m *) 15.3 16.5 18.9 18.4 Kerroin, W/mK 0.2267 0.2444 0.2800 0.2726 *) Lämpöhäviöt, kun menolämpötila 90 C, paluulämpötila 55 C ja ulkolämpötila 5 C. Taulukkoon 5 on laskettu lämpöhäviökerroin, jonka avulla lämpöhäviöt voidaan laskea muille lämpötiloille, yhtälö (10): jossa Q& h Tm + Tp = qh T0 2 Q & h Ominaislämpöhäviö, () W/m q h Lämpöhäviökerroin, () W/mK T m Menolämpötila, () C T p Paluulämpötila, () C T 0 Ulkolämpötila, () C (10) 18

Kohdealueen lämpöteho 210 kw ja lämpöhäviöteho 13,3 kw (6,7 %), kun liittymisaste 100 % ja kokonaislinjapituus 800 m, Case A. Lämpöhäviökustannus on tällöin 2906 /a (tuotantokustannus 25 /MWh). Case B:ssä vastaavasti lämpöhäviöteho on 11,5 kw (5,5 %), kun liittymisaste 100 % ja kokonaislinjapituus 700 m. Lämpöhäviökustannus on 2521 /a. Case C:ssä lämpöhäviöteho on 9,8 kw (4,6 %), kun liittymisaste 100 % ja kokonaislinjapituus 600 m. Lämpöhäviökustannus on 2136 /a. Käyttö- ja kunnossapitokustannukset Selvityksessä on käytetty alueen kokonaislinjapituuteen suhteutettua ominaiskustannusta, joka on ollut kaikissa tarkasteluissa vakio: Käyttö- ja kunnossapitokustannus 1,4 /m.a Case A:ssa linjapituudella 800 m käyttö- ja kunnossapitokustannukset ovat 1120 /a, Case B:ssä linjapituudella 700 m vastaavasti 980 /a ja Case C:ssä linjapituudella 600 m 840 /a. Sisäinen korkokanta lämpötiheyden funktiona Seuraavissa käyrästöissä (Kuvat 3, 4 ja 5) on kuvattu kolmella eri kokonaislinjapituudella kaukolämpöön liittymisen vaikutus kannattavuuteen (Caset A, B ja C). Kannattavuuskriteerinä on sisäinen korkokanta (IRR), jonka tavoitetasoksi on tarkasteluissa valittu 10 %. Sisäisen korkokannan tavoitetaso vaikuttaa yhtiön kannattavuuden lisäksi välillisesti myös liittymisasteeseen. Liittymisaste näkyy käyrästöissä implisiittisesti lämpötiheyden kautta. Liittymisaste on välillä 50-100 %. Sisäinen korko on esitetty sekä erillistuotannossa sekä yhteistuotannossa, jossa kaukolämmölle on laskettu 28 %:n yhteistuotantohyöty. Yhteistuotantohyöty nostaa merkittävästi sisäistä korkokantaa samalla lämpötiheydellä. 19

Sisäinen korko, siirtolinjat 500 m, talolinjat 150-300 m 35 IRR % 30 25 20 15 10 Yht eist uot ant ohyöt y 28 % Erillist uot ant o 5 0-5 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Lämpötiheys, MWh/m.a Kuva 3. Sisäinen korkokanta lämpötiheyden funktiona kun siirtolinjapituus on 500 m, (Case A). Case A:ssa lämpötiheys on välillä 0,34-0,55 MWh/m.a, kun liittymisaste on 50-100 %. Siirtolinjojen pituus on 500 m, talojohdot 15 m/talo. Siirtolinjojen ja talojohtojen yhteenlaskettu pituus on 40 m/talo, kun liittymisaste on 100 % ja 65 m/talo, kun liittymisaste on 50 %. 10 %:n sisäinen korko saavutetaan yhteistuotannossa n. 70 %:n liittymisasteella, kun lämpötiheys on 0,42 MWh/m.a. Erillistuotannossa sisäinen korko 10 % saavutetaan, kun lämpötiheys on 0,49 MWh/m.a. ja liittymisaste n. 80 %. 20

70 IRR % 60 50 Sisäinen korkokanta, siirtolinjat 400 m, talojohdot yht. 150-300 m Yhteistuotantohyöty 28 % Erillistuotanto 40 30 20 10 0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7-10 MWh/m.a Kuva 4. Sisäinen korkokanta lämpötiheyden funktiona kun siirtolinjapituus on 400 m, (Case B). Case B:ssa siirtolinjojen pituus on 400 m, talojohdot 15 m/talo, Kuva 4. Lämpötiheys on välillä 0,40-0,63 MWh/m.a, kun liittymisaste on 50-100 %. Yhteenlaskettuna siirtolinjojen ja talojohtojen pituudet ovat 100 %:n liittymisasteella 35 m/talo ja 50 %:n liittymisasteella 55 m/talo. 10 %:n sisäinen korko saavutetaan yhteistuotannossa n. 50 %:n liittymisasteella ja erillistuotannossa n. 65 %:n liittymisasteella. 21

Sisäinen korkokanta, siirtolinjat 300 m, talojohdot yht. 150 m - 300 m IRR % 150 Yhteistuotantohyöty 28 % Erillistuotanto 100 50 0 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 MWh/m.a Kuva 5. Sisäinen korkokanta lämpötiheyden funktiona kun siirtolinjapituus on 300 m, (Case C). Case C:ssa siirtolinjojen pituus on 300 m, talojohdot 15 m/talo, Kuva 5. Lämpötiheys on välillä 0,48-0,69 MWh/m.a, kun liittymisaste on 50-100 %. Yhteenlasketut linjapituudet ovat 100 %:n liittymisasteella 30 m/talo ja 50 %:n liittymisasteella 45 m/talo. 50 %:n liittymisasteella sisäinen korko on n. 10 % erillistuotannossa ja n. 20 % kun yhteistuotannon hyöty otetaan huomioon. Kuvassa 6 on yhdistetty Kuvat 3, 4 ja 5. Lämpötiheys on kuvassa välillä 0,34-0,69. 22

Sisäinen korkokanta, linjapituudet 450-800 m IRR % 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0-200.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Lämpötiheys, MWh/m.a Kuva 6. Sisäinen korkokanta lämpötiheyden funktiona erillis- ja yhteistuotannossa, Caset A, B ja C. Lämpötiheys Yhteenvetona Esimerkki 1:n kolmesta casesta voidaan todeta, että lämpötiheys Φ t+s, on käyttökelpoinen kriteeri arvioitaessa alueen kannattavuutta kaukolämpöön liittämisessä. Sisäinen korko kasvaa eksponentiaalisesti, kun Φ kasvaa. Esimerkin lähtöarvojen mukaisessa tilanteessa sisäinen korkokanta on10 %, kun Φ t+s >0,5 MWh/m.a ilman yhteistuotantohyvitystä ja Φ t+s >0,4 MWh/m.a, kun yhteistuotantohyvitys 28 % on mukana. 23

Esimerkki 2: Liittymismaksun vaikutus Esimerkki 2:n lähtötiedot ovat samat kuin Esimerkki 1:ssä, mutta muuttujana on liittymismaksu. Liittymismaksun vaihteluväli on tässä selvityksessä 3000-5000. Siirtolinjapituus on Case A:n mukainen eli 500 m. Sisäinen korko, Liittymisaste 50-100 %, Siirtolinjat 500 m, Erillistuotanto 120 IRR % 100 80 60 Liittymisaste 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 20 0-20 3000 3500 4000 4500 5000 Liittymismaksu, Kuva 7. Sisäinen korkokanta liittymismaksun funktiona erillistuotannossa. Esimerkin mukaisessa tilanteessa alueella saavutetaan erillistuotannossa sisäisen korkokannan tavoitetaso 10 %, kun liittymismaksu on n. 3300 ja kaikki alueen talot liittyvät kaukolämpöön. Liittymismaksun pitää alueella olla 5000, jos liittymisaste on 70 %, jotta 10 %:n sisäinen korko saavutetaan. Jos liittymisaste on alle 70 %:n, sisäinen korkokanta jää alle 10 % koko liittymismaksuvälillä 3000-5000. Vastaavat diskontatut takaisinmaksuajat on esitetty Kuvassa 8. Takaisinmaksuaika 10 vuotta vastaa n. n. 10 %:n sisäistä korkokantaa, kun pitoaika on 15 vuotta ja laskentakorko 5 %. Alle 10 vuoden takaisinmaksuaika saadaan, kun liittymismaksu on yli 3300 liittymisasteella 100 %. Vastaavasti 10 vuoden takaisinmaksuaika saavutetaan 70 %:n liittymisasteella, kun liittymismaksu on yli 5000. Jos liittymisaste on alle 70 % takaisinmaksuaika on yli 10 vuotta annetulla liittymismaksuvälillä 3000-5000 24

Diskontattu takaisinmaksuaika, Liittymisaste 50-100 %, Siirtolinjat 500 m, Erillistuotanto 50 vuotta 40 30 Liittymisaste 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 20 10 0 3000 3500 4000 4500 5000 Liittymismaksu, Kuva 8. Diskontattu takaisinmaksuaika liittymismaksun funktiona erillistuotannossa. Liittymismaksun vaikutusta sisäisen korkokannan suuruuteen yhteistuotannossa on esitetty Kuvassa 9. Kaksi liittymisastetasoa on esitetty, 70 ja 80 %. Lämpötiheys 70 %:n liittymisasteella on 0.434 MWh/m.a ja 80 %:n liittymisasteella 0.476 MWh/m.a. 25

Sisäinen korko, kun liittymismaksu 3000-5000 Siirtolinjat 500 m, yhteistuotantohyöty 28 % 45 IRR % 40 80 % 35 70 % 30 25 20 15 10 5 0 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 Liittymismaksu, Kuva 9. Sisäinen korkokanta liittymismaksun funktiona yhteistuotannossa. Yhteistuotannon hyöty 28 %. Esimerkissä 10 %:n sisäinen korko saadaan liittymismaksulla 3000, kun liittymisaste kohdealueella on 80 % ja vastaavasti liittymismaksulla 3600, kun liittymisaste on 70 %. 80 %:n liittymisasteella linjapituus on 46,3 m/talo ja 70 %:n liittymisasteella 50,7 m/talo. Liittymismaksu ja kustannusosat K1 ja K2 Liittymismaksua voidaan myös arvioida aiemmin Kuvassa 4 esitetyn kahden liittymiskustannusosan avulla. Minimikriteeriksi voidaan asettaa, että liittymismaksut kattavat talokohtaiset kustannukset eli kustannusosan K2. Jos liittymiskustannus on suurempi kuin talokohtainen K2-kustannus, liittymismaksu vähentää osaksi siirtolinjojen nettoinvestointia eli kustannusosaa K1, joka jää maksettavaksi tulevina vuosina perusmaksujen ja energiamaksujen kautta. Kustannusosa K1 voidaan nähdä kaukolämpöyhtiön investointina tulevaisuuteen, jolla haetaan yhtiölle pitkänajan tuottoa. Taulukossa 6 on verrattu liittymismaksuja K1- ja K2-kustannuksiin eri siirtolinjapituuksilla, Case A, B ja C. 26

Taulukko 6: Talojohtojen ja siirtolinjojen investoinnit liittymismaksuun suhteutettuna, kun liittymisaste on 100 %. Esimerkki 1 Case A Case B Case C Liittymismaksut, 80000 80000 80000 Talokohtainen investointi K2, *) 51120 51120 51120 K1-kustannusten kattamiseen, 28880 28880 28880 Siirtolinjainvestointi K1, 53277 42060 30843 Nettoinvestointi K1, 24397 13180 1963 *) 2556 /talo, sisältää talojohdon tuonnin tekniseen tilaan asti, mittari- ja venttiilikustannukset. Case A:ssa siirtolinjojen investointi on 53277, Case B:ssä 42060 ja Case C:ssä 30843. Kunkin talon liittymisen kustannukset ovat 2556, joka sisältää talojohdon siirtolinjan haarasta talon tekniseen tilaan sekä venttiili- ja mittarikustannukset eli K2-kustannukset. Liittymismaksulla 4000 voidaan kattaa kohdealueen K1-kustannukset ja osa K2- kustannuksista. Jos kaikki talot liittyvät, liittymismaksut ovat yhteensä 80000 ja talojen liittymiskustannukset 51120, joten siirtolinjojen kustannusten kattamiseen jää 28880. Siirtolinjojen nettoinvestointi on näin Case A:ssa 24397, Case B:ssä 13180 ja Case C:ssä 1963. Jos liittymisaste on pienempi, pienenee luonnollisesti liittymismaksun siirtolinjojen nettoinvestointia alentava vaikutus. Taulukossa 7 on esitetty vastaavat luvut, kun liittymisaste on 80 % ja Taulukossa 8, kun liittymisaste on 70 %. Taulukko 7: Talojohtojen ja siirtolinjojen investoinnit liittymismaksuun suhteutettuna, kun liittymisaste on 80 %. Esimerkki 1 Case A Case B Case C Liittymismaksut, 64000 64000 64000 Talokohtainen investointi K2, *) 40896 40896 40896 K1-kustannusten kattamiseen, 23104 23104 23104 Siirtolinjainvestointi K1, 53277 42060 30843 Nettoinvestointi K1, 30173 18956 7739 *) 2556 /talo, sisältää talojohdon tuonnin tekniseen tilaan asti, mittari- ja venttiilikustannukset. 27

Taulukko 8: Talojohtojen ja siirtolinjojen investoinnit liittymismaksuun suhteutettuna, kun liittymisaste on 70 %. Esimerkki 1 Case A Case B Case C Liittymismaksut, 56000 56000 56000 Talokohtainen investointi K2, *) 35784 35784 35784 K1-kustannusten kattamiseen, 20216 20216 20216 Siirtolinjainvestointi K1, 53277 42060 30843 Nettoinvestointi K1, 33061 21844 10627 *) 2556 /talo, sisältää talojohdon tuonnin tekniseen tilaan asti, mittari- ja venttiilikustannukset. Liittymismaksun suuruudella voidaan arvioida olevan käänteinen vaikutus liittymisasteeseen, jos alueella on vapaa kilpailutilanne. Pitämällä liittymismaksu kohtuullisen alhaisena voidaan ohjata mahdollisimman suuri osa alueen taloista liittymään kaukolämpöön. 28

Esimerkki 3: Linjakustannusten ja laitoskapasiteettivarauksen vaikutus. Linjakustannukset Putkilinjojen hinnalla on merkittävä vaikutus kohdealueen kannattavuuteen. Kuvassa 10 on kuvattu Esimerkki 1, Case A:n mukaisessa yhteistuotantotilanteessa linjakustannusten vaikutusta. Sisäinen korkokanta, siirtolinjapituus 500 m KL-linjojen keskihinta 120-160 /m 35 IRR % 30 25 20 120 /m 140 /m 160 /m Base Case, 114 /m 15 10 5 0 0.3-5 0.4 0.5 0.6-10 MWh/m.a Kuva 10. Linjakustannusten vaikutus kannattavuuteen. Jos linjojen keskihinta nousee esimerkki 1:n tilanteessa, kun siirtolinjapituus on 500 m, tasolta 120 /m tasolle 160 /m (nousua 33,7 %) 10 %:n sisäisen korkokannan saavuttamiseksi tarvitaan n. 70 %:n liittymisasteen sijasta 100 %:n liittymisaste. Laitoskapasiteettivaraus Kuvassa 9 on esitetty, miten laitoskapasiteettivaraus vaikuttaa sisäiseen korkokantaan. Laitoskapasiteettivarauksella tarkoitetaan tässä kaukolämpöyhtiön tekemää varausta tulevia laitosinvestointeja silmällä pitäen. Varaus on laskennallinen rahamäärä, joka varataan kohdealueen aiheuttaman kapasiteettivaran pienentymisen kompensoimiseksi. Kuvassa 9 on esimerkin 3 mukaiset putkihinnat. Linjakustannustasolla 120 /m sisäinen korko on 28,7 % kun liittymisaste on 100 % eikä laitoskapasiteettivarausta tehdä. Sisäinen korko putoaa yli 20 prosenttiyksikköä 7,9 %:iin, jos tehdään laitoskapasiteettivaraus 200 /kw. 29

35 IRR % 30 25 20 Sisäinen korkokanta, siirtolinjapituus 500 m KL-linjojen keskihinta 120-160 /m 120 /m 140 /m 160 /m Perustapaus, 114 /m Laitoskapasiteettivarauksen vaikutus: IRR 28,7 % ilman varausta; IRR 7,9 % jos varaus 200 /kw 15 10 5 0 0.3-5 0.4 0.5 0.6-10 MWh/m.a Kuva 11. Laitoskapasiteettivarauksen vaikutus kannattavuuteen. Uudisalueet Uudisalueen linjakustannuksia arvioitaessa voidaan olettaa, että kaavoituksen ja kokonaissuunnittelun ansiosta kaukolämmön linjapituudet voidaan optimoida paremmin kuin vanhoilla alueilla. Samoin linjojen kaivuutyö tulee usein olemaan hankalampaa vanhoilla alueilla kuin kokonaan uudella alueella. Kalpa-Excel-työkalussa voidaan uudisalueille ja vanhoilla alueille antaa erikseen linjakustannukset kullekin putkikoolle tai käyttää prosentuaalista eroa. Kuopio Energian antamien lähtötietojen mukaan linjakustannukset uudisalueilla ovat n. 20 % pienemmät kuin vanhoilla alueilla. 30

4. Herkkyystarkastelut Seuraavassa on tarkasteltu eri parametrien muutosten vaikutusta kannattavuuteen verrattuna perustapaukseen. Perustapaukseksi on valittu Esimerkki 1, Case A. Tulokset on yhdistetty kaavioihin, joissa sisäinen korko on esitetty eri parametrien prosentuaalisten muutosten suhteen. Kuvassa 12 parametrit ovat liittymisaste, linjapituus ja liittymismaksu. Herkkyystarkastelu 60 50 40 Liittymisaste, yhteistuotanto Liittymisaste, erillistuotanto Linjapituus, yhteistuotanto Linjapituus, erillistuotanto Liittymismaksu IRR % 30 20 10 0-30 -20-10 0 10 20 30-10 Muutos % Kuva 12. Liittymisasteen, linjapituuden ja liittymismaksun muutosten vaikutukset sisäiseen korkokantaan. Linjapituuden muutoksia on kuvattu perustapausta pienemmillä pituuksilla. Pituuden pieneneminen 15 % kaksinkertaistaa sisäisen korkokannan. Liittymisasteen pieneneminen perustapauksesta 20 % pienentää sisäisen korkokannan puoleen yhteistuotannossa ja vie koron negatiiviseksi erillistuotannossa. Liittymismaksun vaikutus on hieman loivempi: 20 %:n liittymismaksun pieneneminen pienentää sisäistä korkoa 12 %:stä 8 %:iin. Kuvassa 13 parametrit ovat putkistojen keskihinta, lämmönkäyttö ja energiamaksu. Kuvassa on vertailun vuoksi myös liittymismaksun muutosten vaikutus (Kuvasta 12). 31

Herkkyystarkastelu 60.00 50.00 Liittymismaksu Putkistohinta Lämmönkäyttö Energiamaksu 40.00 IRR % 30.00 20.00 10.00 0.00-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 Muutos % Kuva 13. Liittymismaksun, putkistohinnan, lämmönkäytön ja energiamaksun muutosten vaikutukset sisäiseen korkokantaan.(yhteistuotanto, perustapaus Esimerkki 1, Case A). Energiamaksun muutokset vaikuttavat perustapauksessa suunnilleen samoin kuin liittymismaksun muutokset. 20 %:n nousu energiamaksuun nostaa sisäisen korkokannan 20 %:iin. Putkistojen keskihinta perustapauksessa on 114 /m. Jos putkistojen keskihinta on 100 /m nousee sisäinen korko 12 %:sta 20 %:iin. Lämmönkäytön ennustetaan vähenevän pientaloalueilla, kun ilmasto lämpenee ja talojen eristyksiä ja ikkunoita parannetaan ym. Kaukolämmön kannattavuus laskee loivasti lämmönkäytön pienentyessä. Jos lämmönkäyttö vähenee 10 % suhteessa perustapaukseen, sisäinen korko laskee 12 %:sta 10 %:iin. Pitoaika 32

Herkkyystarkastelu 16 14 12 10 Perustapaus IRR % 8 6 4 2 0 5 10 15 20 25 30 Pitoaika, vuotta Kuva 14. Pitoajan vaikutus sisäiseen korkokantaan. Pitoaika on ollut edellä esitetyissä esimerkeissä 15 vuotta. Kuvassa 14 on esitetty pitoajan vaikutus sisäiseen korkokantaan. Perustapauksessa, Esimerkki 1, Case A, sisäinen korko on 12 %. Jos pitoaika kaksinkertaistuu 30 vuoteen, vaikutus sisäiseen korkoon on suhteellisen pieni: sisäinen korko kasvaa 12 %:sta 14,5 %:iin. Pitoajan lyhentäminen pienentää sisäistä korkokantaa voimakkaasti: 10 vuoden pitoajalla sisäinen korko on 8 %, 7,5 vuoden pitoajalla n. 2 %. 33

5. KALPA-laskentatyökalu Erillisenä osiona on laadittu Excel-pohjainen Kalpa-laskentatyökalu tapauskohtaisia tarkasteluja varten. Kannattavuustarkasteluissa vaikuttavat lähtöarvot määritellään Kalpa-excellaskentatyökalussa. Työkalussa voidaan tehdä nopeasti erilaisia mitä/jos-tarkasteluja uusille alueille. Laskentatyökalulla voidaan tarkastella tapauskohtaisesti matalan lämpötiheyden alueita ja saada vastauksia mitä/jos-tyyppisiin kysymyksiin nopeasti. Työkaluun tuodaan tarkasteltavan alueen rakennustiedot, lämmöntarpeet eri ajanjaksoina, jne. Taloudelliset parametrit, jotka vaikuttavat päätöksentekoon, kuten verkon rakentamiskustannukset, haluttu takaisinmaksuaika/sisäinen korko, huoltokustannukset jne. määritellään työkalun työsivuilla. 34

6. Lähdeluettelo [1] Tilastokeskus. Rakennukset käyttötarkoituksen ja rakennusvuoden mukaan 31.12.2008 - päivitetty 2009-05-28. http://pxweb2.stat.fi/temp/010_rakke_tau_101_fi20091012235968.xls. Luettu 12.10.2009. [2] Lämmön ja sähkön yhteistuotannon potentiaali, Gaia, I. Vehviläinen et al. 2007; Energiatilasto, vuosikirja 2006. [3] Teknologiapolut 2050 - Rakennussektori VTT, P. Tuomaala, 12.2.2008. http://www.tem.fi/files/18696/tuomaala_rakennussektori.pdf. Luettu 12.10.2009. [4] Energiateollisuus ry. Kaukolämmön käsikirja 2006. 566 s.helsinki 2006. ISBN 952-5615-08-1. [5] Värmegles-projekt 2005:18. Kalkylhandbok för investeringsbedömningar av värmeglesa fjärrvärmeprojekt. Kalkylmodell för värmeglesa fjärrvärmeinvesteringar. Excel-verktyg. http://www.svenskfjarrvarme.se/smahusguide. Ladattu 17.12.2008. Yhteystiedot Åbo Akademi, Lämpö- ja virtaustekniikan laboratorio Piispankatu 8, 20500 Turku Yhteyshenkilö: TkT Jarmo Söderman puh. 02-2154964 fax. 02-215 4792 sähköposti: Jarmo.Soderman@abo.fi 35