Johdatus sähköenergiajärjestelmiin Luento 2 Sähkömarkkinat & sähkön käyttö Matti Lehtonen
Kuorman vaihtelu ja pysyvyyskäyrä P max P max P k P k W a T T käyttökerroin käyttöaika e t k = = P P k max W P a max = e T = Pk T P max W a = vuosienergia P k = keskiteho P max = maksimiteho
Voimalaitosten ominaisuudet ja tuotantokustannukset Sähkön tuotannossa tarvittavan voimalaitoskapasiteetin rakenne ja eri voimantuotantomuotojen osuus määräytyy pääosin seuraavista tekijöistä: - kulutuksen aikavaihtelu - käytettävissä olevat energiavarat (vesi, polttoaineet) - käytettävissä olevat isot lämpökuormat - voimalaitosten kulutusrakenne Kun sähkön kulutuksen tunneittaiset tehot pannaan suuruusjärjestykseen, saadaan kulutuksen pysyvyyskäyrä Eri voimalaitoksilla on erilainen tuotantokustannusrakenne kiinteiden ja muuttuvien kustannusten kesken. Kuvaan on piirretty kaksi esimerkkiä. Peruskuormaa ajamaan tarkoitetulla laitoksella (kustannussuora A) on tyypillistä suuret investoinnit ja pieni polttoaineen hinta. Huippukuormalaitoksella (kustannussuora B) puolestaan investointi on pieni ja polttoainekustannus suuri. Jos tarvittava voimantuotantokapasiteetti koottaisiin näistä kahdesta voimalaitostyypistä, on helppo nähdä kuvan perusteella, että mahdollisimman pieniin tuotantokustannuksiin päästään, jos tarvittava teho (P max ) jaetaan kahteen osaan kustannussuorien leikkauspistettä vastaavan aikamäärän kohdalta. Peruskuormatehoa on tällöin P 1 ja huippukuormatehoa P max -P 1. Pysyvyyskäyrän rajaamat vastaavat pinta-alat ilmoittaisivat vastaavat ko. koneistolla tuotettavat vuotuiset energiamäärät. Voimalaitoskapasiteetin suunnittelussa on käytettävissä useita vaihtoehtoisia voimalaitostyyppejä, joilla on erilaiset kustannusrakenteet. Kunkin teho-osuus määrätään edellä esitetyn periaatteen mukaan niin, että kokonaiskustannus tulee mahdollisimman pieneksi.
Hinnanmuodostus Pohjoismaiden markkinoilla Muuttuva Kustannus ( /MWh) Kysyntä Tuonti Saksasta Kaasuturbiini Markkinahinta sähkölle Vesivoima Tuuli Ydin Venäjän tuonti CHP Hiili lauhde Öljylauhde Tuotanto kapasiteetti (TWh/a) 100 200 300 400 SOURCE: Federation of Finnish Technology industries 4
Hinnanmuodostus: Nord pool spot
Keskimääräinen spot-hinta ( ) Euroopassa (2008) 41,0 Sähkökauppa 51,2 51,0 39,2 51,1 56,4 56,6 70,1 70,6 65,8 55,9 70,0 64,4 69,2 82,9 85,0 64,4 66,1 51.2 91,8 87,6 119,6 87,4 82,3
Tehotase 2013/2014 Kylmä talvipäivä kerran kymmenessä vuodessa Toteutunut huippukulutus 24.1.2014 noin 14200 MWh/h, jolloin tuontia 2600 MWh/h (suurin osa Ruotsista) 1500 SUOMI Tuotantokyky Kulutus Netto 12 800 MW 15 000 MW -2 200 MW 1250 1000 1400 Nuolet kuvaavat tuontimahdollisuutta naapurimaista (MW) 26.5.2014 Jussi Jyrinsalo / Fingrid
Toimivat sähkömarkkinat = markkinasäännöt + riittävä siirtokapasiteetti Käyttöjärjestelmä: markkinasäännöt Eurooppalainen markkinamalli: "näkymätön käsi" Siirtokapasiteetin tehokas käyttö Tarvitaan yhteiseurooppalaiset pelisäännöt Hardware: siirtokapasiteetti Pullonkaulojen vähentäminen Hintakonvergenssi Suunniteltava riittävä siirtokapasiteetti tulevaisuuden tarpeisiin ENTSO-E Ten Year Network Development Plan 2012: 100 miljardia euroa ENTSO-E = European Network of Transmission System 26.5.2014 Jussi Jyrinsalo Operators for Electricity
Sähkömarkkinat ja sähkön siirto Kilpaillut liiketoiminnat Sähkön tuottajat Tukkumarkkinat Sähköpörssi ja kahdenvälinen kauppa Suuret teollisuusasiakkaat Vähittäismyyjät Vähittäismarkkinat Pienasiakkaat Säännelty verkkoliike-järjestelmävastaavtoiminta (Fingrid) kantaverkkoyhtiö: sähkönsiirto Jakeluverkkoyhtiöt: sähkön jakelu 26.5.2014 Jussi Jyrinsalo
Siirtoverkkoinvestointien kansantaloudellisten hyötyjen arviointi Suunnittelualueen markkinahyödyt analysoidaan ilman investointia ja sen kanssa: tuottajahyöty kuluttajahyöty pullonkaulatulot verkkohäviöt. Jotkut muutoksista negatiivisia, jotkut positiivisia. Hyötyjen laskemiseksi tarvittavat siirtojen pysyvyydet ja pullonkaulatunnit saadaan selville markkinasimuloinnein. 26.5.2014 Jussi Jyrinsalo
Tuotanto alueittain Euroopassa (2008) TWh TWh 20 TWh TWh Ylijäämä 40 25 Alijäämä 20 15 80 5 Vesivoima 25 25 40 15 25 50 25 Tuuli 25 20 20 45 50 10 10 30 30 30 25 35 10 25 15 10 10 25 10 10 20
Uusiutuvan energian vaikutus Euroopan energiamarkkinaan TWh Surplus and deficit areas Wind power surplus area TWh TWh 20 TWh Surplus area Deficit area Area with 50 storage hydro 20 20 10 10 25 25 40 20 85 25 25 25 25 25 25 45 50 10 30 25 25 25 35 10 10 25 10 20 10 25 15 10 Picture: M. Supponen Euroopan energiamarkkinat yhtenäistyvät ja hinta-alueet laajenevat Uusiutuvien energiamuotojen määrä kasvaa voimakkaasti ongelmallisia systeemin tasapainon kannalta etenkin tuuli ja aurinko Pohjoismainen vesivoima tulevaisuudessa yhä enemmän Keski-Euroopan uusiutuvien tasapainottamiseen Kuva oikealla: esimerkki sähkön hinnasta Saksassa ja Norjassa (pun / sin)
Tehotasapaino käyttötunnilla ylläpidetään reservein ja säätösähkömarkkinoiden avulla Hz 50,1 Taajuusohjattu käyttöreservi Säätösähkömarkkinat säätää koko ajan: pyörivät Pohjoismaiset voimalaitokset sekä osto Venäjän ja Viron tasasähkölinkien välityksellä käytetään 70 % tunneista: Pohjoismaiset voimalaitokset ja tuontia Taajuusohjattu häiriöreservi korjaa automaattisesti taajuutta häiriötilanteissa: pyörivät Pohjoismaiset voimalaitokset ja irtikytkettävät kuormat Nopea häiriöreservi aktivoidaan manuaalisesti siirtojen palauttamiseksi: kotimaiset varavoimalaitokset ja irtikytkettävät kuormat 50,0 49,9 26.5.2014 Jussi Jyrinsalo
Uusiutuva energia Euroopan Unionissa 2013 Tuulivoima Aurinkovoima (PV) Saksa Espanja Italia Ranska Iso-Britannia Tanska Suomi 34 000 MW 22 800 MW 8 100 MW 8 100 MW 6 500 MW 4 800 MW 400 MW Saksa Italia Espanja Suomi 36 900 MW 16 400 MW 6 900 MW 0 MW Osuus Euroopan tuotantokapasiteetista 10% Euroopassa tuotetusta sähköstä 6% Osuus Euroopan tuotantokapasiteetista 7 % Euroopassa tuotetusta sähköstä 2 % 26.5.2014 Jussi Jyrinsalo Lähde:Entso-E vuositilasto 2013
Haasteena tuuli- ja aurinkosähkön nopeat muutokset 30 000 MW 25 000 MW 20 000 MW 15 000 MW 10 000 MW 5 000 MW 0 MW 8 000 MW 6 000 MW WIND PV Wind/PV 4 000 MW 2 000 MW Export 0 MW -2 000 MW -4 000 MW -6 000 MW Import -8 000 MW 01.04.2011 00:00 03.04.2011 02:00 05.04.2011 04:00 07.04.2011 06:00 09.04.2011 08:00 11.04.2011 10:00 13.04.2011 12:00 15.04.2011 14:00 17.04.2011 16:00 19.04.2011 18:00 Green & Secure 07.04.2014 15
Senttiä / kwh 35 30 25 20 15 10 5 Kotitaloussähkön verollinen kokonaishinta (kulutus 2500-5000 kwh vuodessa) 1. puolivuotiskausi 2012 *ennakkotieto 0 Bulgaria Romania Viro Kroatia Liettua Latvia Kreikka Ranska Puola Tsekki Slovenia Suomi Unkari Iso-Britannia Luxemburg Malta Slovakia Espanja* Alankomaat EU-27* Norja Itävalta Portugali Ruotsi Irlanti Italia* Belgia Saksa Kypros Tanska Lähde: Eurostat 23.1.2013
Ostovoimaan suhteutettu kotitaloussähkön verollinen kokonaishinta (kulutus 2500-5000 kwh vuodessa) 1. puolivuotiskausi 2012 35 30 *ennakkotieto PPS / 100 kwh 25 20 15 10 5 0 Lähde: Eurostat 23.1.2013
Lämmitysasiakkaan sähkön hintaosuuksien kehitys (kulutus 18 000 kwh/vuosi) 1.1.1997 1.12.2012 24,4 % 32,3 % 43,2 % 44,1 % 32,4 % 23,6 % 23.1.2013 Lähde: Energiamarkkinavirasto
Hintakehitys Keskisuuren teollisuusasiakkaan sähkön hinnan muodostuminen 1.6.2006 (7,19 snt/kwh) Kotitalousasiakkaan sähkön hinnan muodostuminen 1.6.2006 (10,06 snt/kwh) Arvonlisävero 18 % Arvonlisävero 18 % Sähkön hankinta 33 % Sähköverot 7 % Sähköverot 8 % Sähkön hankinta 52 % Jakeluverkkosiirto 16 % Sähkön myynti 6 % Alueverkkosiirto 3 % Kantaverkkosiirto 3 % Sähkön myynti 1 % Jakeluverkkosiirto 31 % Kantaverkkosiirto 2 % Alueverkkosiirto 2 % 19 (Lähde: www.energiamarkkinavirasto.fi)
Sähköntuotannon ominais CO 2 -päästöt eräissä EU-maissa v. 2010 Tanska Kreikka Irlanti Alankomaat Iso-Britannia Saksa Italia EU-27 Portugali Luxenburg Belgia Suomi 2010 Espanja Itävalta Suomi 2012 Ranska Ruotsi 0 200 400 600 800 1000 g CO2/kWh Lähde: Eurelectric, Power Statistics 2010, tiedot arvioita 23.1.2013
Sähkömarkkinat, toiminnot Sähkön siirto keskittynyt yhteen kantaverkkoyhtiöön sähkömarkkinoiden takaaja, markkinapaikka, ei asiakaskohtaista kustannusvastaavuutta liiketoiminta-alueena marginaalinen alue, < 0,5 snt/kwh Sähkön jakelu monopoliasema korostuu, säädetty monopoli muuttunut todelliseksi liiketoiminnaksi - kohtuullisen tuoton periaate liiketoiminta-alueena erittäin merkittävä, 2-4 snt/kwh säilynee vahvasti hajautettuna liiketoiminta-alueena, vaikka onkin suuren mielenkiinnon kohteena liiketoimintojen segmentointi Sähkön tuotanto kysyntä vakaata kilpailu kiristynyt, pohjoismaiset ja eurooppalaiset markkinat sopimukset lyhentyneet riskit kasvavat ympäristötekijät arvaamattomat, ympäristöverot, päästörajat liiketoimintojen segmentointi Sähkökauppa kilpailtu liiketoiminta-alue hinnan ja markkinoinnin rooli korostuu pieni kate, merkittävät riskit, riskien hallinta edelleen Suomessa paljon toimijoita, keskittyminen kuitenkin jatkuvaa 21
Toiminnot Sähkön siirto ja jakelu Sähköverkoille, jotka ovat luonteeltaan monopoleja, on asetettu selkeät pelisäännöt: verkonhaltijoiden on avattava verkkonsa kaikkien halukkaiden käyttöön asianmukaista korvausta vastaan. Näin sähköverkoista on muodostunut markkinapaikka, joka palvelee tasapuolisesti sähkökaupan osapuolia. Koko maan kattavan kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj omistaa myös maan rahojen yli menevät johdot. Alue- ja jakeluverkkotoiminnasta vastaavat puolestaan runsas sata sähköyhtiötä, joilla on viranomaisten myöntämä verkkolupa. Sähkön siirron ns. pistehinnoittelun mukaisesti käyttäjä voi hankkia tarvitsemansa sähkön vapaasti mistä tahansa Suomen alueelta. Käyttäjä maksaa sähkön hinnan ohella liittymispisteessään maksun, joka kattaa koko siirtoketjun ilman muita siirtomaksuja. Tuottaja voi syöttää sähköä verkkoon samoin periaattein. Verkon ylläpito, käyttö ja kehittäminen ovat verkonhaltijan tehtäviä. 22
Toiminnot Sähkön myynti Sähkön suurimmat tukkumyyjät ovat Fortum ja Vattenfall. Ne myyvät sähköä suurasiakkaille ja sähkön vähittäismyyjille. (Tuottajien nimiluettelo hiukan vanhentunut) 23
Toiminnot Tukkusähkö- ja vähittäismyyntimarkkinat Asiakas G G Tukkusähkö pörssi- ja OTC-kauppa Myynti Asiakas Asiakas Asiakas G Asiakas G Sähkön hintataso määräytyy pääosin tukkusähkömarkkinoilla G = sähkön tuottaja Asiakas = sähkön käyttäjä 24
Sähkömarkkinat - Sähkömarkkinoiden valvonta Energiamarkkinavirasto (entinen Sähkömarkkinakeskus) perustettu huhtikuussa 1995 kauppa- ja teollisuusministeriön hallinnonalalla itsenäinen asiantuntijavirasto, valitustie korkein hallinto-oikeus rahoitus lupa- ja budjettimaksuilla Muita viranomaisia TEM Energiaosasto Kilpailuvirasto ja markkinaoikeus TUKES Kuluttajaviranomaiset Rahoitustarkastus ja VM Energiamarkkinaviraston tehtävät Valvoo sähkömarkkinalain noudattamista Edistää sähkömarkkinoiden toimintaa Myöntää toimiluvat verkkotoimintaan ja rakentamisluvat 110 kv johdoille Valvoo lupaehtojen noudattamista Valvoo sähköverkkotoimintaa ja verkkopalvelumaksujen kohtuullisuutta Valvoo sähkön myyntiä ns. toimitusvelvollisille Kerää ja julkaisee valvontaan liittyviä tietoja 25
Sähkömarkkinat - Mahdollisia kilpailun esteitä Verkkopalvelujen hinnoittelu ja hintojen väärinkäyttö tasapuolisuus ja syrjimättömyys kohtuullisuus pistehinnoittelu Verkkopalvelujen hintojen väärinkäyttö Väärinkäytön estäminen yhtiöittämällä + LIIKETOIMMINAN TULOS + LIIKETOIMMINAN TULOS VERKKO KOKO YHTIÖ VERKKO KOKO YHTIÖ KONSERNI - MYYNTI - KONSERNIN SIS. SIIRROT MYYNTI KONKURSSI VERKKOYHTIÖ MYYNTIYHTIÖ 26
Sähköverkkoliiketoiminnan sääntely Sähköverkkoliiketoiminta on monopolitoimintaa, jossa omistajilla on voittoodotuksia. Sähkönkäyttäjillä eli asiakkailla on toive hyvälaatuisesta kohtuullisen hintaisesta sähköstä. Monopolimarkkinoilla ei ole markkinoiden tuomaa painetta toiminnan tehokkuuteen ja hyvän laatuun. Sähkömarkkinaviranomaisilla tehtävänä on toimia yhteiskunnan eli asiakkaiden äänenä verkkoyhtiöiden ja niiden omistajien suuntaan. Viranomainen pyrkii toiminnallaan luomaan toimintaympäristön, jossa osa verkkoyhtiön toiminnoista toteutetaan avoimilla markkinoilla ja jossa määräyksin ja ohjein kannustetaan yhtiöitä tehokkaaseen toimintaan. Sähkönkäyttäjä, yhteiskunta Regulaattori Omistajat Verkkoyhtiö 27
Verkkoliiketoiminnan sääntely Sallitun tuoton vertaaminen laskennalliseen VERKON JÄLLEEN- HANKINTA-ARVO pitoajat verkon ikä VERKON NYKYKÄYTTÖ- ARVO x % SALLITTU TUOTTO Verkkoliiketoiminnan tuoton laskenta: 28 Tulot - operatiiviset kulut (yleinen tehostamisvelvoite) - investoinnit (tasapoistot) Tuotto
Verkkoliiketoiminnan sääntely Sallittu tuotto määritetään pääpiirteittäin seuraavasti: 1. Lasketaan verkon jälleenhankinta-arvo = yksikkömäärät*yksikköhinnat (EMV määrittelee yksikköhinnat) 2. Määritetään verkon nykykäyttöarvo = (1-ikä/pitoaika)* jälleenhankinta-arvo - liittymismaksut. 3. Nykykäyttöarvoa käytetään pääomana, jolle lasketaan sallittu tuotto; tuottoprosentit määritetään erikseen omalle ja vieraalle pääomalle, 1. jaksolla oman/vieraan suhde on 70/30 29
Verkkoliiketoiminnan sääntely Liikevaihto Tuotto Regulaattori valvoo yksittäisiä kustannuskomponentteja Poistot OPEX (operatiiviset kustannukset) Kohtuullinen poistotaso: Jälleenhankinta-arvo, verkon pitoaika Yleinen 1,3 % vuotuinen tehostamisvaatimus; jatkossa yhtiökohtaiset tehostamistavoitteet; määrittämisessä voidaan käyttää apuna tehokkuusmittausta; sähkön laatu voidaan ottaa huomioon tehokkuusmittauksessa, erillisenä tekijänä valvontamallissa tai valvontamallin ulkopuolella 30
Tulevaisuuden talon DC verkot 31
Alykäs sähköverkko (Smart Grid) integroi energialähteet Ja ohjattavat kuormat sekä energiavarastot Source: European technology plateform (ETP)
Smart Grid tehon tasapainottamisessa ja energian tehokkaassa käytössä Paikallinen tuotanto Paikallinen tuuli ja aurinkovoima huonoa säädön kannalta Paikallinen yhdistetty sähkön ja lämmön tuotanto joka perustuu biopolttoaineisiin (kaasuun?) hyvä säätöpotentiaali Energiavarastot Lämpövarastot Akut ja sähköautot Kysynnän jousto (DR) Merkittävä osa kuormasta voi osallistua Kuorman tasapainottaminen & häiriöreservi Energian käytön seuranta ja ohjaus Energian käytön reaaliaikainen mittaus Energiatehokkuutta palvelevat ohjaukset
Kysynnän jousto (DR, Demand Response) Kotitalouden kuormista noin 50 % on joustavia ajan suhteen Tämä vastaa 10-20% muutosta huipputehoissa Kysynnän jousto tasapainottaa uusiutuvan tuotannon vaihtelua Sähköautojen lataamisesta Odotetaan myös 10-20 % Kysyntäjouston potentiaalia 34
Tasapainon hallinta ja hajautetut resurssit 8 GW 6 4 2 Demand Mix of different energy sources for base load and peak load Sähköntarve vaihtelee vuorokaudenajan viikonpäivän ja vuodenajan mukaan Samoin vaihtelee uusiutuva tuotanto Tehon riittävyyden varmistamiseksi tarvitaan reservejä sekä tuotanti että kulutuspäässä Kysynnän jousto tuskin riittää kattamaan kaikkea tasapainotustarvetta ó energian varastointi tulee tärkeämmäksi Monilla kulutuskojeilla voi olla kyky lyhytaikaiseen tasapainon säätöön (15 min) ilman että niin toiminnallisuus heikkenee Tuntitason joustoa esimerkiksi lämmitys- ja jäähdytyskuormilla 00 h 12 h 00 h 12 h 00 h Tulevaisuuden energiajärjestelmä on sekoitus monia erilaisia resursseja ja ohjattavia kuormia sekä varastoja
Kysynnän jousto ja lämmityskuorma T e H ae A H T U s H as T C a a f hc H ame T g H ag Kysynnän jousto kun osittainen lämpövarasto Rakennuksen malli (vas) ja ohjattavat kohteet (oik). Sekä lämpövarasto että talon massat osallistuvat Energian varastointiin
Sähköauton lataaminen 37
SÄHKÖAUTOT Lähde: Ahmad Karnama, Analysis of Integration of Plug-in Hybrid Electric Vehicles in the Distribution Grid, Master Thesis, KTH, Stockholm, 2009 38
Polttomoottorin hyötysuhde Lähde: Ahmad Karnama, Analysis of Integration of Plug-in Hybrid Electric Vehicles in the Distribution Grid, Master Thesis, KTH, Stockholm, 2009 39
Sähköautojen kehitys Lähde: Ahmad Karnama, Analysis of Integration of Plug-in Hybrid Electric Vehicles in the Distribution Grid, Master Thesis, KTH, Stockholm, 2009 40
Sähköautojen osuus uusista autoista tulevaisuudessa - ennuste PHEV EV Diesel Gasoline http://www.tem.fi/files/24099/sahkoajoneuvot_suomessa-selvitys.pdf 41
Akut teho ja energia / kg Energia per kg määrittää kantaman km Teho per kg määrittää suorituskyvyn Lakun elinikä latausjaksoina? Akun hinta? http://www.tem.fi/files/24099/sahkoajoneuvot_suomessa-selvitys.pdf 42
1. 4-8 h kotona 2. akunvaihtoasema 5 min 3. 4-8 h työpaikalla 4. pikalatausasema 20-30 min http://earth2tech.com/2009/06/22/renault-edf-to-use-power-lines-for-electric-car-charging-data/ 43
Sähkökuorman mallintaminen ja ennustaminen SLY - tyyppiset indeksisarjamallit P ri = E r 8736 Qri 100 qri 100 P ri kuluttajaryhmän r hetken i keskiteho Q ri E r vuosienergia ulkoinen indeksi (vuodenaikavaihtelu 26 kpl 2 vko-jaksoa) q ri sisäinen indeksi (24 tuntikeskitehoa, arki, aatto, pyhä) - erikoispäivät Lisäksi keskihajonnat samassa muodossa
Sähkökuorman mallintaminen ja ennustaminen Esimerkkejä huippukulutusviikon tuntitehojen vaihteluista erityyppisillä sähkönkäyttäjillä 1- vuoro metalli- ja konepajatuotteiden valmistus vähittäiskauppa kerrostaloasuminen
Energiatehokkuusvaatimukset EU:n energiapaketti 1/2007: Kasvihuonepäästöjä vähennettävä, uusiutuvan energian käyttöä lisättävä, ja energiantuotantoa ja käyttöä tehostettava, kaikkia näitä 20% vuoteen 2020 mennessä EU:n energiapalveludirektiivin asettamat velvoitteet Energiayhtiöt ja palveluntuottajat avainasemassa yhdyskuntien energiankäytön tehostamisessa, koska: ne hallitsevat koko energiaketjua primäärienergiasta asiakasrajapintaan saakka ne investoivat energiamittausten kaukoluentaan sekä niihin liittyviin tietojärjestelmiin
Säästö lämmityksesä % 50,0% 45,0% 40,0% 35,0% 30,0% 25,0% 20,0% 15,0% 10,0% 5,0% 0,0% Maalämpöpumpuilla GSHP saavutettava energiansäästö 27,5% 47,0% 42,2% 120-150 151-200 over 200 Lämmitetty ala yli 15 astetta Maalämpöpumpun tehokkuutta verrattiin suoraan sähkölämpöön jakamalla kuormat vertailuryhmiin. GSHP säästi keskimäärin 27.45% 47.0% lämmitysenergiasta. Pintaala(sqm) Minimisäästö (90%) Maximisäästö (90%) 121-150 13.43% 49.00% 151-200 38.97% 70.10% 47
Energiantarve ja lämpötilariippuvuus - lämpöpumput y = -1.260x + 37.02 R² = 0.882 y = -3.044x + 75.32 R² = 0.835 Kulutus kwh 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-40 -20 0 20 40 Kultuus kwh 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0-40 -20 0 20 40 Päivän keskilämpötila Päivän keskilämpötila Sekä lämpöpumpun että suoran sähkölämmityksen lämpätilariippuvuus analysoitiin ja tästä laskettiin lämpöpumpun lämpökerroin toiminta-alueellaan: Marginaalinen säästö% = (3.044-1.260)*100/3.04 = 58.6% COP = 2.42. (toiminta-alueella) 48
Säästö lämmityksessä % 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 25.57% 20.11% ILMALÄMPÖPUMPUT ASHP Ilmalämpöpumpuista 80% on suoran sähkölämmityksen yhteydessä 7.81% 81-100 101-120 121-150 Lämmitetty ala yli 15 astetta Säästö lämmitysenergiassa vaihteli välillä 7.8%-25.6%. Ilmalämpöpumppu sopii paremmin pienempiin taloihin 49
Energiansäästölamput Sähköntarve (kwh) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 ILB majority household (37 households) CFL majority household (9 households) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 kellonaika Havainto#1: kauko- ja öljylämpötaloissa kaikkien hehkulamppujen korvaaminen energiansäästölampuilla vähentää kotitaloussähkön tarvetta 13.62% 17.06% Havainto#2: sähkölämmitetyissä taloissa lamppujen vaihtamisen hyöty jäi marginaaliseksi. Tämä johtuu hehkulampun hukkalämmöstä, josta valtaosa palautuu huonelämmityksen tueksi. Hukkalämmön vaikutus on otettava huomioon arvioitaessa säästötoimenpiteiden kokonaisvaikutusta! 50
Ilmanvaihtoratkaisut 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Natural ventilation without range hood Natural ventilation with range hood Mechanical exhaust ventilation Mechanical exhaust ventilation with exhaust heat pump Mechanical supply and exhaust ventilation Mechanical supply and exhaust ventilation with heat recovery Painovoimainen Painovoimainen ja Liesikupu Mekaaninen poisto Mekaaninen poisto ja Lämpöpumppu Mekaaninen tulo ja poisto Tietokanta-aineistossa vuoden 2000 jälkeen rakennetuissa taloissa yli 65% käyttää mekaanista ilman poistoa lämmön talteenottolla. Rakennusmääräykset (D2 2003) vaativat vähintään 30% lämmön talteenottoa uusissa taloissa. 51
Poistoilman lämmön talteenotto ja säästöpotentiaali Säästö lämmityksessä 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 15.87% 12.09% 13.1% 81-100 m2 101-120 m2 121-150 m2 Lämmitetty ala yli 15 asteen Keskimääräinen energia kwh 7 6 5 4 3 2 1 Keskimäärin 13.6% säästö talon kokonaissähkönkulutuksessa saavutettavissa lisäämällä poistoilman lämmön talteenotto nykyisiin rakennuksiin. Mechanical supply and exhaust ventilation with heat recovery(53 housholds) Mechanical supply and exhaust ventilation(11 households) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 kellonaika 52
Yhteenveto mahdollisista säästökohteista Käyttökohde Toimenpide Sähkön säästö arvio Maalämpöpumppu Ilmalämpöpumppu Ilmanvaihto Termostaattityyppi Termostaatin asetus Vaihdetaan sähkölämmitys maalämpöön Käytetään ilmalämpöpumppua tukemaan sähkölämmitystä Hyödynnetään lämmöntalteenottoa koneellisessa ilmanvaihdossa Asennetaan ohjelmoitavat termostaatit Lasketaan sisälämpötilaa asteella lämmityskaudella Säästö lämmityskulutuksessa on 27,45 47 % verrattuna suoraan sähkölämmitykseen Säästää 7,8 25,6 % lämmityskulutuksessa Keskimäärin 13,6 % säästö sähkön kokonaiskulutuksessa Keskimääräinen säästö 14,7 % lämmitysenergiassa (teoreettinen arvio) Keskimääräinen säästö 3,43 % kokonaissähkön kulutuksessa Stand-by kulutus NA Keskimäärin 46,2 W säästöä taloutta kohti Energiansäästölamppu Vaihdetaan hehkulamput energiansäästölamppuihin Sähkön säästö oli 13,62 17,06 % sähkön kokonaiskulutuksesta muussa kuin sähkölämmitystaloudessa Tukilämmitysmuoto Käytetään puuta tukilämmitysmuotona Sähköä säästyi 2,32 kwh talvipäivän aikana, jokaista vuoden aikana poltettua kuutiometriä kohden