Raija Koivisto ja Anne Mäkiranta Minä ja Tiede yleisöluento 18.2.2014 LÄHIENERGIA Vaasan Energiainstituutti
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 20.2.2014 2
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 20.2.2014 3
Vaasan Energiainstituutti VEI edistää kestävään kehitykseen perustuvia energia-alan ratkaisuja ja uusiutuvien energialähteiden käyttöä 20.2.2014 4
Luennon sisältö Kiistelty ilmastonmuutos Suomen energiatalous Paikallinen lähienergiatuotanto ja tutkimusalustat Geoenergiaa lyhyesti Sedimentin lämpömittaukset Urbaania energiaa asvaltin alla Yhteenveto 20.2.2014 5
Kiistelty ilmastonmuutos 20.2.2014 6
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 20.2.2014 7
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 20.2.2014 8
Tulevaisuuden murros Fossiilinen energiatalous -> Uusiutuva lähienergia 20.2.2014 9
Suomen energiatalous 20.2.2014 10
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 20.2.2014 11
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 20.2.2014 12
Suomen energiatalous 202020-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 20.2.2014 13
co2-raportti.fi 20.2.2014 Vaasan yliopisto Yksikkö Kalvosarjan nimi 14
20.2.2014 15
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 % 20.2.2014 16
20.2.2014 17
20.2.2014 18
Paikallinen lähienergiantuotanto ja tutkimusalustat 20.2.2014 19
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 20.2.2014 20
Paikallinen energiantuotanto Uusiutuvat energialähteet ovat olleet näkyvästi esillä julkisten rakennusten energiatuotannossa ympäri Suomen Esimerkki Vaasan Porvarinkadun koulu Pinta-alaltaan 100 neliömetrin paneelijärjestelmän vuosituotto on 15 000 kwh Aurinkosähkö käytetään koulun kiinteistössä, omavaraisesti tuotettu energia leikkaa sen omaa sähkölaskua 20.2.2014 21
http://www.sunnyportal.com/templates/publicpageoverview.aspx?plant=8a64ca38-5469-4095-9f5c- 8879b121bf6f 20.2.2014 22
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 20.2.2014 23
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 20.2.2014 24
Urbaani energiakylä 20.2.2014 25
Urbaani energiakylä Kaupunkitaajamien vanha rakennuskanta Uusenergiaratkaisut osana kestävää korjausrakentamista, energiasaneeraus Erityiskysymyksenä 1970- ja 1980-luvun öljylämmitteiset omakotitalot 20.2.2014 26
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 20.2.2014 27
Energiaköyhyys 20.2.2014 28
Geoenergiaa lyhyesti 20.2.2014 29
Geoenergia 20.2.2014 30
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 20.2.2014 31
Maasta energiaa Maalämpö Kalliolämpö Vesistölämpö Sedimenttilämpö Asfalttilämpö Lähde: Motiva, Geoenergia.fi, ICAX ltd 20.2.2014 32
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. 20.2.2014 33
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
Sedimenttienergiaa Asuntomessut Suvilahdessa vuonna 2008 Teemoina koteja kaikille ja ekologisuus Meren pohjasedimentin käyttäminen matalalämpöverkon energianlähteenä 20.2.2014 35
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 20.2.2014 36
Sedimenttilämpö 20.2.2014 37
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 20.2.2014 38
Lämpökerroin The effect of temperature stages to COP of heat pump. (Aittomäki 2001: 7). 20.2.2014 39
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 20.2.2014 40
Sedimentin lämpötilamittaukset 20.2.2014 41
Sedimentin lämpömittaukset Matalaenergiajärjestelmä otettiin käyttöön 2008 Lämpötiloja seurattiin 13 kk:den ajan, mittaajana GTK Kokkola (09/2008-10/2009) Miten lämpötilat ovat muuttuneet viiden käyttövuoden jälkeen? Lämmön latautuminen? Vastaavien järjestelmien mitoittaminen? Vaasan yliopisto aloitti mittaukset 03/2013 Tarkoituksena saada dataa vuoden aikajaksolta 20.2.2014 42
Lämpötilojen mittaukset Kaksi mittauspaikkaa: Ketunkatu ja Liito-oravankatu, molemmissa 300 m mittauskaapelia 20.2.2014 43
DTS-mittaus Distributed temperature sensing (DTS) perustuu valonsirontaan lasikuidussa. 44
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 20.2.2014 45
Urbaania energiaa asfaltin alta 46
Yhteenveto 20.2.2014 47
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 20.2.2014 48
Visio 2020 Muutos fossiilisesta energiataloudesta kestävään, uusiutuvaan energiantuotantoon vaatii aikaa Kokeilujen ja pilottien kautta löydetään parhaita ratkaisuja 100 % uusiutuvalla energialla toimiva Suomi 20.2.2014
LÄHIENERGIA - PÄÄTÄ ITSE ENERGIASTASI! 20.2.2014 50
Vaasan Energiainstituutin tutkimusjohtaja Erkki Hiltunen erkki.hiltunen@uva.fi Tutkijat Anne Mäkiranta anne.makiranta@uva.fi Raija Koivisto raija.koivisto@uva.fi Kiitos, tack! 51