Lämpöpumppujen kustannukset, kannattavuus ja päästöt Keski-Suomen Energiatoimisto/ Benet Oy 1
Keski-Suomen Energiatoimisto Perustettu 1998 jatkamaan Keski-Suomen liiton energiaryhmän työtä EU:n IEE-ohjelman tuella Euroopassa energiatoimistoja 350, Suomessa 8 Vuodesta 2008 alkaen toiminut Benet Oy:n hallinnoimana Tehtävänä lisätä uusiutuvaa energiaa ja energiatehokkuutta koulutuksen, tiedotuksen ja neuvonnan avulla Keskittynyt toiminnassaan erityisesti rakennusten energiatehokkuuteen ja uusiutuvan energian lämmitysjärjestelmiin 2
Keski-Suomen Energiatoimiston palveluita Uudisrakennusten energiaselvitykset ja olemassa olevien rakennusten energiatodistukset Uusiutuvan energian kuntakatselmukset Konsultointi ja neuvonta Kuntien energiatehokkuussopimuksissa ja uusiutuvan energian ratkaisuissa Rakennusten energiatehokkuudessa ja lämmityksessä Alueen energiantuotantoa ja kulutusta kuvaavat energiataseet sekä näihin liittyvät päästöt ja talous 3
Sisältö Lämmitysjärjestelmän valinta Lämpöpumppujen vaihtoehdot Saatavilla olevat tuet Investointi- ja käyttökustannukset eri vaihtoehdoissa Esimerkki: ilmalämpöpumput Esimerkki: maa- ja ilma-vesi lämpöpumput matalaenergiataloissa Arvioita eri vaihtoehtojen päästöistä 4
Lämmitysjärjestelmän valinta 1/2 Olennainen kysymys lämmitysjärjestelmän valinnassa on se onko kyseessä olemassa oleva vai uudisrakennus Uudisrakennuksessa pystyy vaikuttamaan moniin lämmitysjärjestelmään liittyviin asioihin, mm. Lämmönjakotapa (vesikiertoinen vai kuiva ) Tekniset tilat Rakennuksen energiatehokkuus Lisäksi tukea saadaan vain kun vaihdetaan olemassa olevaa lämmitysjärjestelmää Uudisrakennuksille ei tukea (paitsi kun rakennetaan uusi aluelämpökeskus) 5
Lämmitysjärjestelmän valinta 2/2 Oikean lämmitysjärjestelmän valinta muodostuu kustannusten, käytettävyyden/mukavuuden sekä ympäristönäkökohtien perusteella Joskus pelkästään taloudellisesti kannattavimman järjestelmän valinta ei ole ympäristön tai kotimaisen energiajärjestelmän kannalta paras vaihtoehto Lisäksi yleensä laitteiden markkinoinnissa annettavat tiedot (esim. COP) saattavat johtaa harhaan, sillä ne on mitattu optimiolosuhteissa - ei vuosihyötysuhteena 6
Lämpöpumppujen vaihtoehdot 1/5 Uudisrakennus voidaan alusta lähtien suunnitella tukemaan tiettyä lämmitysjärjestelmää Jos kyseessä olemassa oleva rakennus, vaikuttaa lämmönjakojärjestelmä ratkaisevasti valintaan Kuiva sähkölämmitys tavallisin ratkaisu ilmalämpöpumppu (ilman lisäinvestointia lämmönjakoon) Vesikiertoinen lämmitys maalämpö tai ilmavesilämpöpumppu mahdollisia Kuitenkin muistettava että lämpöpumpuille lattialämmitys (n. 35 C) on hyötysuhteen kannalta parempi kuin patterilämmitys (n. 70 C) 7
Lämpöpumppujen vaihtoehdot 2/5 Maalämpö: ominaista korkeammat investointikustannukset mutta muita lämpöpumppuja parempi hyötysuhde Käyttää maaperään sitoutunutta auringon energiaa Pystyputkisto Kallioiseen maahaan Kalliimpi Vie vähän pinta-alaa Erittäin tehokas Vaakaputkisto Vie eniten pinta-alaa Halvempi Pieniin rakennuksiin Lämpötila vaihtelee Pohjavesi Pohjavettä johtava maakerros +läpivirtaus Halvin Pohjavesimääräykset Ongelmana likaantuminen Maan keskimääräinen vuotuinen lämpötila korkeampi kuin ilman (esim. Keski-Suomessa ulkoilman keskim. lämpötila n. 2 C) 8
maa vaimentaa lämpötilojen vaihtelua Lämpötilaerot tasaantuvat syvemmällä, erot vähäpätöisiä alle 15 m Lähde: RETScreen International-projekti 9
Lämpöpumppujen vaihtoehdot 3/5 Ilma-vesi lämpöpumppu: alemmat investointikustannukset, mutta huonompi hyötysuhde Hyötysuhde (lämpökerroin) vaihtelee huomattavasti ulkoilman lämpötilan mukaan ja on vuositasolla 1,5-2,0 Joutuu toimimaan suurilla lämpötilaeroilla (etenkin käyttöveden lämmityksessä) Käyttö 15-20 pakkasasteeseen saakka Vaatii rinnalleen täysimittaisen lämmönlähteen (yleensä sähkövastuslämmitys varaajassa) 10
Lämpöpumppujen vaihtoehdot 4/5 11 Ilmalämpöpumppu: investointikustannukset edulliset, mutta hyötysuhde maalämpöä huonompi ja kykenee vain tilojen lämmitykseen Hyötysuhde (lämpökerroin) vaihtelee huomattavasti ulkoilman lämpötilan mukaan ja on vuositasolla 1,8-2,2 Käyttö 15-20 pakkasasteeseen saakka Vaatii rinnalleen aina täysimittaisen lämmitysjärjestelmän Mikäli teho ei riitä kattamaan koko lämmitystarvetta, pumput joutuvat lähes koko talven käymään täydellä teholla Mittaukset osoittavat, että pumppujen saavuttamat COP-arvot ovat parempia niiden käydessä osateholla. Niinpä suuritehoisempi pumppu joka käy osateholla säästää enemmän kuin liian pieni (Lähde: TTY/TM Rakennusmaailma)
Ilmalämpöpumppu, esim. COP (Lähde: TTY/TM Rakennusmaailma) 12
Lämpöpumppujen vaihtoehdot 5/5 Poistoilmalämpöpumppu on osa rakennuksen IV-konetta ja se ottaa poistoilman lämpöä talteen Voi lämmittää tuloilmaa, vesikiertoisesti tai käyttövettä Lämpökerroin 1,5-2,2 Kattaa tyypillisesti noin puolet vuotuisesta energian kulutuksesta mutta ei vaadi täysimittaista lämmitysjärjestelmää Poistoilman lämpötila pysyy vakiona ulkolämpötilasta riippumatta Korvaa poistoilman LTO-laitteen ja IV-jälkilämmityspatterin 13
Ilma- ja ilma-vesilämpöpumpuista 1/2 Ilmalämpöpumppu saavuttaa pääosan energian säästöistään keleillä +5-10 C Toki keleillä -10-25 C on merkitystä, mutta esim. +7 C:n kelillä ei juurikaan. Pääosan vuotta (95 98 % ajasta) invertteri-säätöinen lämpöpumppu toimii 30 70 %:n osateholla, koska taloon ei mahdu sen täydellä teholla tuottamaa energiamäärää Valmistajat ilmoittavat yleensä korkean COP -arvon (jopa yli 5) osakuormalla lämpötilassa +7 C ja lämmitystehon 100 %:n teholla COP- ja tehoarvoilla +7 C:n lämpötilassa, ei ole yhteyttä lämpöpumpun hyvyyteen talon lämmityslaitteena 14
Ilma- ja ilma-vesilämpöpumpuista 2/2 Vain Pohjoismaisissa olosuhteissa mitatut arvot osa- sekä 100%:n teholla lämpötiloissa 0-20 C kuvaavat pumpun hyvyyttä lämmityslaitteena Suoritusarvot pitää lisäksi mallintaa osaksi talon lämmitysjärjestelmää Ruotsin Statens Provningsanstalt SP tekee näitä testejä riittävän luotettavasti. TM:n Rakennusmaailma -lehti on myös aloittanut oikeansuuntaisen testauksen ja tulosten raportoinnin kehittämisen (Lähde: IVT:n toimitusjohtaja Jussi Hirvonen) 15
Saatavilla olevat tuet 1/2 Pääasiallinen jaottelu: Pientaloille tuet kotitalousvähennyksen kautta 60 % työkustannuksista, max. 3000 /hlö 2 hlö taloudessa yhteensä max. 6000 Muille asuinrakennuksille (vähintään 3 asuntoa) energia-avustuksina Asumisen rahoittamis- ja kehityskeskukselta (ARA) Haetaan kunnasta Muille rakennuksille ja hankkeille energiatukina työ- ja elinkeinoministeriöltä (TEM) Haetaan alueen TE-Keskuksesta 16
Saatavilla olevat tuet 2/2 Energia-avustukset, ARA Tukea päälämmitysjärjestelmän muuttamiseen maalämmölle tai puulle 15 %, kaukolämmölle 10 % Aurinkolämpöjärjestelmän lisäämiseen 15 % Ilmalämpöpumppuun 10 % Ei muita lisälämmitysjärjestelmiä mainittu (esim. ilmakiertoinen pellettitakka) 17
Esimerkki: Ilmalämpöpumppu 140 m2 sähkölämmitteiseen pientaloon 1/2 Kuluttajaviraston tutkimuksen 4/2009 mukaan paikalleen asennettuna A-energialuokan ilp maksaa 140 m2 pientaloon keskimäärin 1 900 Kokonaiskustannusten hintahaitari 1200-3500 Laitteen hinta voi teknisistä ominaisuuksista riippuen vaihdella jopa 700 ja 2 900 välillä, keskimäärin 1300 Kylmätekninen asennus 50-700 ja sähkötyöt 10-200, asennus keskimäärin 600 Tähän saadaan työn osuudesta kotitalousvähennys 60 % Keskihintaisen pumpun hankintakustannus miinus kotitalousvähennys = 1600 18
Esimerkki: Ilmalämpöpumppu 140 m2 sähkölämmitteiseen pientaloon 2/2 Oletetaan, että lämmitys kattaa 90 % sähkölämmitteisen omakotitalon lämmityksestä ja ilp:n vuosihyötysuhde 2,2 Säästö 2003 normitalossa (tilojen lämmitysenergia 100 kwh/m2 vuodessa) 6900 kwh vuodessa (690 kun sähkön hinta 10 snt/kwh) Matalaenergiatalossa (tilojen lämmitysenergia 50 kwh/m2 vuodessa) kykenee kattamaan 95 % lämmityksestä, jolloin säästö 3600 kwh (360 kun sähkön hinta 10 snt/kwh) Suora takaisinmaksuaika, kun investointi maksetaan kerralla eikä rahan aika-arvoa huomioida, on normitalossa 2,5 vuotta ja matalaenergiatalossa 4,4 vuotta 19
Ilmalämpöpumpun päästöt ja muita kysymyksiä Suoralla sähkölämmityksellä päästöt normitalossa noin 5600 kg/co 2 ja ilmalämpöpumpulla n. 3200 kg/co 2 Ilp:n ja sähkölämmityksen päästökerroin 400 kgco 2 /MWh ja ilptalon huippusähkön kerroin 700 kgco 2 /MWh Ilmalämpöpumppu aiheuttaa kovilla pakkasilla huomattavia lämmitystehontarpeen nousuja vaikeaa sähkön tuotannolle! Pumpun käyttöikä ja hyötysuhde käytännössä? Halvinta vaihtoehtoa ei kannata valita, vaan tutustua ensin esim. TM Rakennusmaailman testeihin Luotettava ja osaava asentajat, jolla pätevyys kylmäasennustöihin (Henkilö joka asentaa tai asennuttaa ilmalämpöpumpun ilman TUKESin toteamaa pätevyyttä, rikkoo ympäristönsuojelulakia) 20
Esimerkki: maa- ja ilma-vesi lämpöpumput matalaenergiataloissa Matalaenergiatalojen korttelialue - energiantarve pienempi kuin 2010 normirakennuksissa Lämmitysenergian kulutus (tilat + käyttövesi) 85 kwh/m2 6 korttelia, joissa kussakin 3-4 rakennusta Kerrosala yhteensä n. 6140 m2, asukkaita noin 220 Tilojen lämmityksen tehontarve keskimäärin 30 W/m2, lämmönjakojärjestelmä lattialämmitys (35 C) Kaikki esitetyt hinnat alv. 0 % Arvioita tehty eri kokoisille rakennuksille: 110 m 2, 330 m 2 ja 750 m 2 21
Investointi- ja käyttökustannusten vertailu Investointikustannukset (pääomakustannukset) muodostuvat lämmitysjärjestelmän hankintaan liittyvistä kustannuksista ja koroista Yleensä vertailuissa käytetään investointikulujen vuosittaista tasaerää, annuiteettia Käyttökustannukset muodostuvat energiakustannuksista (kompressorin ja sähkövastusten sähkö) sekä laitteiden huolto- ja ylläpitokustannuksista (yleensä vähäisiä mikäli laite ei suoranaisesti hajoa) 22
Arvioita investointikustannuksista (perustuu kyselyyn laitetoimittajille) Lämmitysjärjestelmä Investointi (alv 0%) Ostoenergian hinta (alv 0 %) Pelletti / Sähkö Pelletti 110 m2(12 kw) 8100 36 /MWh Pelletti 330 m2 (20 kw) Pelletti 750 m2 (50 kw) Maalämpö 110 m2 (6 kw) Maalämpö 330 m2 (9 kw) Maalämpö 750 m2 (21 kw) Ilma-vesi LP 110 m2 Ilma-vesi LP 250 m2 12 800 36 /MWh 22 040 36 /MWh 11 480 74 /MWh 14 340 74 /MWh 26 230 74 /MWh 7 790 74 /MWh 10 050 74 /MWh Ilma-vesi LP 330 m2 11 530 74 /MWh Sisältävät tarvittavat laitteet ja asennuksen, pelletissä lisäksi varastotilat 23
Käytetyt lämpöpumppujen hyötysuhteet Maalämmöllä laitteen vuositason COP myyjän mukaan 2,8-3,5 SULPU:n mukaan hyötysuhde välillä 2,6-3,6 Lisäksi suoraa lämmityssähköä 1-2 % (kun tehon peittoalue 80-90 %) Ilma-vesi lämpöpumpuille vuositason COP välillä 1,5 (Pohjois-Suomi, myyjän antama) ja 1,8 (Etelä-Suomi) - kun otetaan huomioon lisälämmitykseen tarvittava suora sähkö Markkinoinnissa ilmoitetaan useasti lähes suuri COP kuin maalämmölle SULPU:n mukaan vuosihyötysuhde välillä 1,5-2,0 Lämpöä tuotetaan ulkoilmasta joka keskimäärin maata kylmempää 24
Arvioita käyttökustannuksista ( /MWh) Lämmitysjärjestelmä Energiakustannukset alv 0 % Investointikustannuksekustannukset Käyttö- Kokonaiskustannukset Pelletti 110 m2 83,5 45,6 129 /MWh Pelletti 330 m2 43,9 45,6 90 /MWh Pelletti 750 m2 33,3 45,6 79 /MWh Maalämpö 110 m2 118,2 25,5 144 /MWh Maalämpö 330 m2 49,3 26,4 76 /MWh Maalämpö 750 m2 39,6 26,2 66 /MWh Ilma-vesi LP 110 m2 94,0 42,5 136 /MWh Ilma-vesi LP 250 m2 53,4 42,5 96 /MWh Ilma-vesi LP 330 m2 44,7 42,5 87 /MWh * Käyttöikä maalämmöllä ja pelletillä 15 vuotta, ilma-vesi lämpöpumpulla 12 vuotta jolle suurin suositeltu rakennuskoko 330 m2 25
Arvioita käyttökustannuksista Matalaenergiarakennuksissa lämmitysenergiamäärät pienempiä ja siten investointikustannukset per energia suuremmat Pienissä rakennuksissa kannattavimmiksi nousevat järjestelmät joissa pienet investointikustannukset Valmiiseen kaukolämpöön liittyminen Suora sähkölämmitys Pellettilämmitys Kun neliömäärä ja energiankulutus kasvavat, korostuvat edulliset käyttökustannukset 26
Vaihtoehto: Aluemaalämpölaitos Maalämpölaitoksen lämpöpumppujärjestelmän teho n. 180 kw, 6 kpl 500 litran lämminvesivaraajia, sekä täydentävänä varatehona n. 3 x 42 kw sähkökattilat, arvioitu sähkövastusten lisäteho laitoksella 36 kw Laitos lämmittää veden n. 50 C asteeseen josta se johdetaan aluelämpöverkostoon ja korttelikohtaisiin lämmönvaihtimiin Käyttövesi lämmitetään talokohtaisissa lämminvesivaraajissa sähkövastuksilla edelleen n. 60 C asteeseen Laitoksen vuosihyötysuhde käytössä noin 3,5 Maalämpöpumppujen mitoitus on 83 % laitoksella tehtävän energian huipputehosta, mikä kattaa lähes 100 % laitoksella tuotettavasta energiasta. Tämän lisäksi rakennusten varaajissa joudutaan kuitenkin käyttämään sähköä käyttöveden lisälämmittämiseksi 27
Vaihtoehto: Aluemaalämpölaitos Laitoksen investointikustannukset kokonaisuudessaan 238 000, johon 20 % energiatuki Verkoston rakentamiskustannukset 102 600 (huom. tähän ei saa tukea) Energiakustannukset: lämpöpumppujen ja kattiloiden + talokohtaisten varaajien sähkö - huomioitu verkostohäviöt Muut käyttökustannukset: laitoksen ylläpito, huolto, vakuutukset (arvio) Tuotetun energian hinta Investointikustannukset 54 /MWh Käyttökustannukset 43 /MWh Kokonaiskustannukset 97 /MWh 28
Arvio eri vaihtoehtojen päästöistä (CO 2 ) Lämmitysjärjestelmä Energiantarve Käytetty energia MWh Rakennukset Pelletti/ ML sähkö Suora sähkö CO2-päästöt/v CO2-päästökerroin kg/mwh Pelletti/ ML sähkö Pelletti 110 m2 9,350 10,6-0,00 tonnia/v 0 Pelletti 330 m2 28,050 31,9-0,00 tonnia/v 0 Pelletti 750 m2 63,750 72,4-0,00 tonnia/v 0 Lämmityssähkö Maalämpö 110 m2 9,350 3,2 0,0 0,64 tonnia/v 200 400kg/MWh Maalämpö 330 m2 28,050 9,5 0,6 2,12 tonnia/v 200 400kg/MWh Maalämpö 750 m2 63,750 21,7 1,0 4,71 tonnia/v 200 400kg/MWh Ilma-vesi LP 110 m2 9,350 3,5 1,9 1,45 tonnia/v 200 400kg/MWh Ilma-vesi LP 250 m2 21,250 8,0 4,3 3,29 tonnia/v 200 400kg/MWh Ilma-vesi LP 330 m2 28,050 10,5 5,61 4,35 tonnia/v 200 400kg/MWh (Päästökertoimet Tilastokeskus ja TTY) 29
Arvio eri vaihtoehtojen päästöistä (CO 2 ) Pellettilämmitysjärjestelmät ovat luonnollisesti CO 2 päästöjen kannalta vähäpäästöisimpiä Maalämpövaihtoehdoissa päästöjä syntyy lämpöpumppujen sähkön käytöstä sekä sähkövastusten käyttämästä lämmityssähköstä jonka päästökerroin on suuri Ilma-vesilämpöpumppujen päästöt ovat suurimmat johtuen maalämpöä huonommasta hyötysuhteesta sekä verrattain suuresta varaajien sähkövastusten lämmityssähkön käytöstä 30
Hyödyllisiä linkkejä Suomen Lämpöpumppuyhdistyksen sivut http://www.sulpu.fi/ Ilmalämpöpumpputestejä http://www.ilmalampopumput.fi/index.php?node_id =6557 BioHousing -lämmitysmuotojen energialaskuri http://www.biohousing.eu.com/heatingtool/ecalc.asp 31
Kiitos ajastanne! Keski-Suomen Energiatoimisto palvelee teitä kaikissa energiatehokkuuteen ja uusiutuvaan energiaan liittyvissä kysymyksissä Keski-Suomen Energiatoimiston internet-sivut www.kesto.fi, projektipäällikkö Lauri.penttinen@benet.fi Puh. 0440 277666 32