Djupsundsbäcken energiasuunnittelu RAPORTTI 5.12.214
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 2 TIIVISTELMÄ Työn tavoitteena on tuottaa tietoa päätöksen tekemistä varten energia-asioista Djupsundsbäckenin alueelle Espoossa. Tämän raportin tarkastelut on rajattu koskemaan rakennuksiin liittyvää energiankäyttöä ja rakennusten käyttämän energian tuotantoratkaisuja. Muiden alueen energia- ja ympäristötehokkuuteen liittyvien kokonaisuuksien kuten liikenteen, maankäytön, jätehuollon ja materiaalitehokkuuden tarkastelut on tehty erillisissä selvityksissä. Raportin avulla tuotetaan tietoa kaupunkien kaavoitustyöstä ja aluekehityksestä vastaaville henkilöille sekä yrityksille ja osapuolille, jotka vastaavat energiantuotannosta tutkittavalla alueella. Työn perusteella päätöksiä voidaan tehdä esimerkiksi siitä: miten aluekehitystä kannattaa tehdä, jotta energiankulutus ja tehontarve alueella muodostuvat mahdollisimman alhaisiksi miten uusiutuvia energialähteitä voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi miten paljon alueen energiankäyttö tuottaa hiilidioksidipäästöjä minkälaisilla ehdoilla tontteja voidaan antaa rakennettavaksi, jotta alueelliset energiatavoitteet saavutetaan. Alue-energiamalli toimii tämän selvitystyön työvälineenä. Alue-energiamalli on laskentaväline alueen rakennusten energiankulutuksen ja energiantuotannon laskemista varten. Energiankulutus sisältää laskentamallissa lämmitys-, jäähdytys ja sähköenergian. Energiantuotanto sisältää rakennusten oman energiantuotannon sekä erilaisista energiaverkoista kuten kaukolämpöverkosta hankittavan energian. Djupsundsbäckenin alue-energiamalli perustuu kolmeen erilaiseen tulevaisuuden kuvaukseen, skenaarioon. Skenaarioita käytetään alue-energiamallissa vaihtoehtoisten alueen kehittymismahdollisuuksien tarkasteluun. Djupsundsbäckenistä on tarkoitus tehdä energiatehokas ja vähäpäästöinen alue Espoon kaupungin ja Finnoon alueen energiatehokkuusperiaatteiden mukaisesti. Energiatehokkuuteen voidaan pyrkiä kaavoituksessa suosimalla tiivistä rakentamista, jossa mahdollistetaan sekä kannustetaan uusiutuvan energian tuottamiseen auringosta ja maasta. Seuraavan sivun taulukossa on esitetty Djupsundsbäckenin alue-energiamallin perusteella syntyneitä parhaita menetelmiä energiatehokkuuteen vaikuttamiseen juuri Djupsundsbäckenissä, mutta tulokset ovat yleistettävissä muillekin samanlaisille alueille. Keinovalikoima on kiteytetty kolmeen osakokonaisuuteen: 1. Energian kulutukseen vaikuttavat keinot 2. Huipputehon hallintaan vaikuttavat keinot 3. Energian tuotannon ympäristöystävällisyyteen vaikuttavat keinot. Kullekin näistä kolmesta osa-alueesta on nostettu esiin tämän selvityksen tuloksista kolme keskeisintä vaikuttamisen keinoa.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 3 Alueellista energiasuunnittelua tehtäessä tulisi erityistä huomiota kiinnittää myös huipputehojen rajoittamiseen. Mahdollisuus sekä kulutushuippujen siirtoon että huippujen leikkaamiseen on suurempi kuin yksittäisellä tontilla, kun voidaan optimoida koko alueen kulutusta ja sen ajoitusta. Huipputehojen rajoittamiseen liittyvät ratkaisut jäävät usein vähemmälle painoarvolle energiantuotannon ja kulutuksen pienentämisen liittyvien ratkaisujen pohdinnan dominoidessa suunnittelua. Vähentämällä huipputehotarvetta vähennetään samalla tarvetta käyttää kallista ja usein myös korkeapäästöistä huipputeholaitoksilla tuotettua energiaa - pienempi tehontarve on helpompi kattaa puhtaalla energiantuotannolla.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 4 SISÄLLYS Alueet, energia ja hiilidioksidipäästöt... 5 Mikä on energian merkitys ilmastonmuutoksen torjumisessa?... 5 Kuinka energiaan liittyviä kasvihuonekaasupäästöjä voitaisiin vähentää?... 5 Miten alueet pitäisi suunnitella?... 6 Mitä apuvälineitä suunnittelussa tarvitaan?... 7 Minkälainen on hyvä alueiden suunnitteluprosessi?... 8 Djupsundsbäckenin energiasuunnittelu... 9 Työn tavoite... 9 Työn lopputulos... 9 Työprosessin kuvaus... 9 Lähtötiedot... 12 Skenaarioitten kuvaus... 12 Rakentumisnopeus eri skenaarioissa... 13 Tulokset... 14 Kulutuksen optimointi... 14 Energiantuotannon optimointi... 2 Huipputehojen leikkaus... 3 Yhteenveto ja johtopäätökset... 34 Suositukset... 34 Kuvat... 38 Lähteet... 4 Liitteet... 41 Liite 1: Laskelmien toteutusperiaatteet... 42 Liite 2: Tietolähteet... 43 Liite 3. Skenaariokuvaukset... 44 Liite 4: Alueen energiantarpeet... 49
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 5 ALUEET, ENERGIA JA HIILIDIOKSIDIPÄÄSTÖT Mikä on energian merkitys ilmastonmuutoksen torjumisessa? 2-luvun toisella vuosikymmenellä energiatehokkuus on noussut yhdyskuntasuunnittelun keskeiseksi teemaksi. Useissa kaavoitus- ja kehityshankkeissa energiatehokkuus on vain teema muiden joukossa, kokonaisvaltainen ote asiaan puuttuu. Onko alhainen energiankulutus arvo sinänsä vai pyritäänkö hiilineutraaliuteen? Kysymys voi kuulostaa triviaalilta, mutta sillä on suuri vaikutus valittaviin ratkaisuihin. Henkeä kohti suomalaisten kasvihuonekaasupäästöt ovat lähes 16 hiilidioksiditonnia, kun maailman keskiarvo on alle neljä tonnia. Suomen kaltaisessa teollisessa yhteiskunnassa päästöjä syntyy erityisesti energiantuotannosta ja liikenteestä. Energiantuotannon osuus (mukaan lukien liikenne) on noin 8 % kaikista kasvihuonekaasupäästöistä. Rakennusten, rakennustarvikkeiden valmistuksen ja rakentamisen energiankäytön osuus Suomen energiankäytöstä on noin 4 %. 1 Alueilla tapahtuvan energiankulutuksen vaikutus kasvihuonepäästöihin on siis suuri. Energiatehokkuuteen vaikuttavat monet tekijät: energian tuotanto- ja jakelutavat, ihmisten kulutustottumukset ja -valinnat, alueiden ominaispiirteet ja niiden rakentumisen vaiheittaisuus. Muuttujia on monta ja optimointi usein vaikeaa. Alueellisen energiasuunnittelun tarkoitus on tarjota välineitä moninaisuuden hallintaan. Sen avulla voidaan mallintaa erilaisia energiankulutuksen skenaarioita ja valita polkuja, joilla selvitään kaikissa mahdollisissa tulevaisuuksissa. Tulevaisuutta ja tulevaisuuden ihmisten ratkaisuja ei voi suunnitella, mutta erilaisia vaihtoehtoja voidaan tutkia ja ohjata. Kuinka energiaan liittyviä kasvihuonekaasupäästöjä voitaisiin vähentää? Energiankulutuksen pienentäminen Kokonaiskulutus on merkittävä tekijä. Kaikki energiankulutus aiheuttaa päästöjä, joten vähentämällä kulutusta pienennetään aina myös päästöjä. Tapoja voivat olla esimerkiksi: käyttötottumusten muuttaminen: lasketaan lämpötiloja, sammutetaan valoja eikä kuluteta liikaa vettä energiatehokkaammat rakennukset: lisätään lämmöneristystä, käytetään tehokkaampia laitteita tehostetaan tilankäyttöä: vähennetään neliöitä per asukas, nostetaan tilojen käyttöastetta Tuotantotavan valinta Energiankulutuksen aiheuttamat päästöt ovat energiankulutuksen määrän ja energiantuotannon päästöjen tulo. Tuotantotavat voivat olla vähäpäästöisiä (hake, aurinkosähkö, tuulivoima) tai ne 1 VTT:http://www.vtt.fi/news/211/3411_rakennusten_energiankulutus_ja_paastovaikutukset_kuriin_uudell a_laskentamallilla.jsp
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 6 voivat tuottaa paljon päästöjä (kivihiili, öljy). Jos sähköä ja lämpöä tuotetaan yhdessä (näin tekevät kaukolämpölaitokset), saadaan samasta polttoaineesta enemmän energiaa ja siten tuotetaan vähemmän päästöjä per energiayksikkö. Energiaa voidaan tuottaa alueen ulkopuolella, alueella tai tonteilla. Ongelmana on alueen rajaus. Tonteilla tapahtuva tuotanto tiedetään kyllä, mutta harvalla alueella on omaa voimalaa. Kaukolämpö ei ole ongelma: sen tuotantopaikka tiedetään aina. Sähkö on ongelmallisempi: jos se tulee valtakunnanverkosta, missä se on tuotettu ja millä tavalla? Huipputehojen hallinta Kaikkien energiajärjestelmien ongelma on energian varastointi. Se on yleensä teknisesti hankalaa tai jopa vaikeaa ja energiaa aina häviää varastoinnin yhteydessä. Energian tuotanto- ja jakelujärjestelmät pyritäänkin rakentamaan niin, että kulutus on kullakin hetkellä aina yhtä suuri kuin tuotanto. Tämä johtaa siihen, että kun kulutus on suurta, joudutaan ottamaan käyttöön lisää tuotantolaitoksia. Nämä tuotantolaitokset ovat yleensä suurempia päästöjä tuottavia kuin muut sekä kalliimpia käyttää. Suomessa joudutaan usein turvautumaan tuontiin, jonka päästöistä ei välttämättä tiedetä paljonkaan ja joka on yleensä erityisen kallista. Verkossa on kullakin hetkellä sekä vähäpäästöistä että runsaspäästöistä energiaa. Suhde vaihtelee vuodenajan ja jopa tuntien tai minuuttien mukaan. Älykkäiden sähköverkkojen yhtenä ideana on kertoa kuluttajalle milloin verkossa on vähäpäästöistä ja milloin runsaspäästöistä energiaa. Jotkin kulutuksen hetket tuottavat siis enemmän päästöjä ja suurempia kustannuksia kuin toiset. Aika on tärkeä tekijä. On hallittava paitsi kulutuksen tasoa, myös sen ajoitusta. On tapauksia, jossa pienempi, mutta väärin ajoitettu kulutus saa aikaan suuremmat päästöt kuin suurempi, mutta oikein ajoitettu kulutus. On tärkeää päästä eroon huipputehoja vaativista tilanteista. Tämän voi periaatteessa tehdä kolmella tavalla: Kulutuksen vähentäminen: esim. käytetään vähemmän kuluttavia laitteita Huipun siirto: esim. käytetään laitteita aikana, jolloin muuta kulutusta on vähemmän tai varastoidaan energiaa ja käytetään sitä kun kulutus on muuten pienempää. Huippujen leikkaaminen: esim. laitetaan lämmitys pois päältä huipun aikana ja ollaan vähän kylmemmässä hetken aikaa Miten alueet pitäisi suunnitella? Jos halutaan suunnitella energiatehokas alue, on vaikutettava energiankulutukseen, energian tuotantotapoihin ja huipputehojen hallintaan. Kun asioita tarkastellaan alueen tasolla, voidaan tehdä monia asioita, jotka eivät yksittäisen tontin tasolla ole mahdollista. Energiankulutuksen pienentäminen alueella Energian kulutukseen voidaan vaikuttaa aluetta suunniteltaessa monella tavalla. Seuraavassa muutamia esimerkkejä: käyttötottumusten muuttaminen: Alueen markkinoinnissa ja tiedottamisessa pidetään energiansäästöä esillä. Pyritään saamaan alueelle asukkaita ja toimijoita, jotka ovat tietoisia asian merkityksestä.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 7 energiatehokkaammat rakennukset: Vaaditaan rakennuksiin esimerkiksi parempia ikkunoita ja tehokkaampia laitteita. Suunnataan rakennukset oikein. tehostetaan tilankäyttöä: Nostetaan aluetehokkuutta ja pienennetään asumisväljyyttä. Oikean tuotantotavan valinta Alueella tapahtuvan tuotannon vähäpäästöisyyteen voidaan vaikuttaa mahdollistamalla, tukemalla, ohjaamalla tai määräämällä. Näin voidaan edistää muun muassa: kaukolämmön käyttämistä maalämmön, aurinkoenergian tai tuulivoiman tonttikohtaista tai alueellista tuotantoa biopolttoaineitten käyttöä. Alueellinen huipputehojen hallinta Alueellisella suunnittelulla on mahdollista vaikuttaa paljonkin huipputehojen hallintaan. Mahdollisuus sekä kulutushuippujen siirtoon että huippujen leikkaamiseen on suurempi kuin yksittäisellä tontilla, kun voidaan optimoida koko alueen kulutusta ja sen ajoitusta. Huippuja voidaan siirtää sijoittamalla alueelle toimintaa, joka kuluttaa energiaa eri aikaan päivästä tai vuodesta, esimerkiksi asuntoja ja työpaikkoja. Alueella voidaan myös mahdollistamalla, tukemalla, ohjaamalla tai määräämällä vaikuttaa siihen, että tonteilla on enemmän varastoja, esimerkiksi varaajia tai sähköautopaikkoja. Alueellinen älykäs energiaverkko mahdollistaa kaikille energian siirron ja kulutuksen tasaamisen kun verkosto toimii varastona. Huipputehoja voidaan leikata esimerkiksi sammuttamalla katuvaloja illan kulutushuipun aikana tai vähentämällä muuta yleistä kulutusta alueella huipputehoaikoina. Älykkään verkon avulla voidaan ohjata tonteilla tapahtuvaa kulutusta huippujen aikana. Mitä apuvälineitä suunnittelussa tarvitaan? Jos halutaan suunnitella alueen energiankulutusta, energian tuotantotapoja ja huipputehojen hallintaa, on voitava mallintaa erilaisia tilanteita vuoden- ja vuorokaudenaikojen vaihdellessa ja erilaisissa kulutustilanteissa. Asioiden kuvaaminen staattisina tilanteina yhtenä päivänä vuodessa ei riitä, vaan on hallittava tapahtumia dynaamisesti ajassa. Tämä on mahdollista vain rakentamalla suunniteltavasta alueesta malli, joka kuvaa sen energiantarpeen ja energian tuotannon vaihteluita sekä koko järjestelmän toimintaa. Tällaista mallia kutsutaan alue-energiamalliksi. Alueiden suunnittelussa on pitkä aikaperspektiivi, vähintään 2-3 vuotta alkaen muun muassa maankäyttösuunnitelmista ja maakuntakaavoista. Niitä suunnitellessa on siis otettava huomioon monenlaisia tulevaisuuden mahdollisia kehityspolkuja. Yhtä vaihtoehtoa varten suunnitellut toimenpiteet voivat johtaa täysin päinvastaisiin lopputuloksiin jonkin toisen vaihtoehdon toteutuessa. Siksi suunnittelussa on pohdittava erilaisia tulevaisuuden skenaarioita. Alue-energiamalli Alue-energiamalli on laskentaväline alueen rakennusten energiankulutuksen ja energiantuotannon laskemista varten. Energiankulutus sisältää laskentamallissa lämmitys-, jäähdytys ja sähköenergian. Energiantuotanto sisältää rakennusten oman energiantuotannon sekä erilaisista energiaverkoista kuten kaukolämpöverkosta hankittavan energian. Rakennuksissa voi olla käytössä aurinkoenergian hyödyntämisessä aurinkosähkö- ja aurinkolämpölaitteita. Alue-energiamallin rakennukset perustuvat valmiisiin rakennusten energiasimulointimalleihin. Rakennusten energiasimulointimallit ovat tarkkoja laskelmia johonkin jo rakennettujen rakennuksien energiankulutuksesta. Alue-energiamallin rakennukset ovat siis jo olemassa jossain valmiina ja niiden energiankulutus on selvitetty laskelmien avulla tarkasti. Alue-energiamalliin valitaan monesti tutkittavan alueen kaavoitusvaiheessa saatavien tietojen perusteella juuri kyseiselle alueelle parhaiten sopivia rakennuksia, jolloin alue-energiamalli laskee tarkkojen simulointien perusteella koko alueen energiankulutuksen. Alue-energiamalli laskee energiankulutusta ja tuotantoa tuntitasolla eli energiankulutukset ja tehot voivat vaihtua kerran tunnissa. Tällä tavalla saadaan tarkkoja tuloksia alueen energiankulutuksesta ja erityisesti tehontarpeista esimerkiksi lämmityksessä.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 8 Alue-energiamalli mahdollistaa suuren rakennusjoukon energiantarpeen ja energiantuotannon tutkimisen tarkasti. Laskentamallin avulla voidaan helposti vertailla erilaisia alueita keskenään ja tarpeen mukaan voidaan myös muuttaa laskentamallin käytössä olevien yksittäisten rakennuksien ominaisuuksia energiasimulointiohjelmassa. Alue-energialaskentamalli ei ole kaupunginosan kaikkien rakennuksien raskas ja hidas energiasimulointimalli, vaan yksittäisten rakennuksien tarkoista energiasimulointimalleista koottu joustava ja nopea laskentamalli 2. Alue-energialaskentamalli pystyy nopeasti ja monipuolisesti tuottamaan erilaisia vaihtoehtoja alueen rakennuksien energiankulutukselle ja energiantuotannolle ja on siten erinomainen vertailutyökalu juuri uutta aluetta suunniteltaessa. Skenaariotyöskentely Skenaariotyöskentely hyödyntää skenaarioita vaihtoehtoisten tulevaisuuden kuvausten luomisessa. Skenaariot ovat näytelmä- ja elokuvakäsikirjoituksista alun perin lähteneitä sisäisesti loogisia tulevaisuuden kuvauksia, jotka kirjoitetaan käsikirjoitusten kanssa samalla tavalla. Skenaariot ovat siis tulevaisuuden käsikirjoituksia. Skenaarioita käytetään vaihtoehtoisten alueen kehittymismahdollisuuksien tarkasteluun. Skenaariotyöskentely mahdollistaa helposti useiden ihmisten osallistumisen tulevaisuuden mahdollisten tapahtumien suunnitteluun. Skenaariotyöskentelyn merkittävin etu muihin suunnittelumenetelmiin verrattuna on, että se mahdollistaa totuttujen asioiden kyseenalaistamisen ja siten uusien luovien ideoiden esiin tuomisen helposti. Skenaariotyöskentelyn ja sen pohjana olevien skenaarioiden tarkoituksena on kyseenalaistaa kaikki totuttu ja tuoda esiin ne yllättävät vaihtoehdot, joita kukaan ei ole tullut ajatelleeksi. Ainakin osa skenaarioista tehdään tarkoituksella voimakkaiksi ja ääriarvoja korostaviksi, jotta tutkittavan alueen kehitysvaihtoehdoissa päästäisiin ulos tutusta ja totutusta kehityksestä. Tällä tavoin toimien myös uudet ja ennalta arvaamattomat tulevaisuuden kehitysvaihtoehdot tulevat käsiteltyä ja alueen suunnittelussa osataan varautua ja toimia omien tavoitteiden mukaisesti myös yllättävissä tilanteissa ja muuttuvassa maailmassa. Minkälainen on hyvä alueiden suunnitteluprosessi? Ensin on määriteltävä mitä halutaan, sitten mietittävä keinot On asetettava mielekkäät tavoitteet Määritelmät ja rajaukset ensin: pyritäänkö energiatehokkuuteen per asukas vai per neliö vai per hehtaari? Mikä on sallittava normi kullekin tavoitteelle? On mietittävä keinot tavoitteiden mukaan Millä menetelmillä parhaiten hallitaan kulutusta, huipputehoja ja tuotantoa? Kaavoitus, maapolitiikka, elinkeinopolitiikka, valistus, hinnoittelu, konsernijohtaminen. Osa keinoista on alueiden suunnittelijoiden hallussa, osa ei. Toteutusvaihtoehtojen arviointi Alueiden energiatehokkuus riippuu kulloisistakin tavoitteista ja menetelmistä joilla kussakin vaihtoehdossa niihin on päästävissä. Optimaalinen vaihtoehto antaa pienimmät päästöt helpoimmin toteutettavissa olevilla menetelmillä. Ei ole olemassa yhtä tapaa suunnitella energiatehokas alue. 2 Alue-energialaskentamallin nopean ja edullisen käytön vastapainona on joitain rajoitteita. Laskentamalli ei sisällä paikkatietoa eli tietoa rakennusten todellisesta sijainnista, eikä se pysty vastaamaan siihen, mitä juuri tietyssä rakennuksessa tapahtuu vaan parhaimmillaan yleisemmin siihen mitä tietynlaisissa rakennuksissa tapahtuu. Nämä rajoitteet johtuvat siitä, että koko alue-energialaskentamalli on tehty nimenomaan kokonaisen alueen energiantarpeiden ja energiantuotannon tarkastelua varten, ei yksittäisen rakennuksen simulointiin.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 9 DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIASUUNNITTELU Työn tavoite Työn tavoitteena on tuottaa tietoa päätöksen tekemistä varten energia-asioista Djupsundsbäckenin alueelle Espoossa. Tämän raportin tarkastelut on rajattu koskemaan rakennuksiin liittyvää energiankäyttöä ja rakennusten käyttämän energian tuotantoratkaisuja. Muiden alueen energia- ja ympäristötehokkuuteen liittyvien kokonaisuuksien kuten liikenteen, maankäytön, jätehuollon ja materiaalitehokkuuden tarkastelut on tehty erillisissä selvityksissä. Raportin avulla tuotetaan tietoa kaupunkien kaavoitustyöstä vastaaville henkilöille sekä yrityksille ja osapuolille, jotka vastaavat energiantuotannosta tutkittavalla alueella. Työn perusteella päätöksiä voidaan tehdä esimerkiksi siitä: miten alue kannattaa kaavoittaa, jotta energiankulutus ja teho alueella muodostuisivat mahdollisimman alhaisiksi miten uusiutuvia energialähteitä voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi miten paljon alueen energiankäyttö tuottaa ilmastopäästöjä minkälaisia mahdollisuuksia ja keinoja Espoon kaupungilla on käytettävissä, joilla alueen rakentaminen ja aikanaan käyttö voidaan ohjata toteuttamaan haluttuja energia- ja ilmastotavoitteita. Työssä tuotetaan vertailuaineistoa erilaisille mahdollisille alueen kehittymistavoille, jotta alueen suunnittelussa olisi mahdollista varautua erilaisiin asioihin tulevaisuudessa ja voitaisiin myös muuttaa suunnitelmia siinä tapauksessa, että jokin alueen tulevaisuuteen vaikuttava asia muuttuu suunnittelun edetessä. Työn lopputulos Lopputuloksena esitetään useita erilaisia vaihtoehtoisia tulevaisuuden kuvauksia ja niiden perusteella tuotettuja alueen energiantarpeen, energiankäytön ja ympäristövaikutusten laskelmia. Erilaiset tulevaisuuden kuvaukset ovat hyödyllisiä lopputuloksen kannalta, sillä niiden perusteella saadaan tuotettua tutkittavan alueen vaihtoehtoisia kehittymistapoja. Kun tutkittavalle alueelle asetetut energian ja ympäristövaikutusten tavoitteet ovat selvillä, voidaan tehdä suosituksia siitä miten aluesuunnittelussa kaavoituksen ja energiahuollon osalta tulisi tehdä, jotta alueelle asetetut energia- ja ympäristövaikutustavoitteet täyttyisivät. Työn lopputuloksena esitetään tutkittavan alueen kehitys ajan kuluessa sekä energiankulutuksen ja tarpeiden kehittyminen alueen kehittyessä. Lisäksi lopputuloksena ovat myös energiankulutukseen liittyvät tehot ja ilmastopäästöt energiantuotannosta. Lopputulos sisältää monipuolisen valikoiman tuloksia ja niiden johtopäätöksiä. Johtopäätöksistä syntyy suositus työlle määritellyt tavoitteet parhaiten täyttävästä ratkaisusta kaavoitustyöhön ja energiantuotannon järjestämiseen. Työprosessin kuvaus Aluksi pidettiin aloituskokous Djupsundsbäckenin suunnittelijoiden kanssa, jossa edustettuina olivat kaavoitussuunnittelu, hankkeen projektinhallinta ja alueen energiantuotannon suunnittelu. Aloituskokouksessa esiteltiin alue-energiamallia ja sen mahdollisuuksia sekä itse tutkittavaa aluetta. Keskusteltiin myös alustavasti alue-energiamallille ja itse alueella asetetuista tavoitteista. Aloituskokouksen perusteella tehtiin lähtötietokysely hankkeeseen osallistuville henkilöille ja hankittiin Djupsundsbäckenin suunnittelun lähtötietoja aluemallin valmistelua varten. Lähtötieto-
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 1 kyselyn tarkoituksena oli herättää osallistujien ajatuksia skenaarioihin ja mahdollisiin tärkeiltä tuntuviin asioihin juuri tutkittavan alueen osalta. Aloituskyselyn tuloksista tehty kooste toimi myöhemmin skenaariotyöpajassa skenaarioiden valmistamisen ja keskustelun lähtökohtana. Tämän jälkeen pidettiin skenaariotyöpaja, jossa esitellään aloituskyselyn yhteenveto ja tulokset. Aloituskyselyssä tärkeinä pidettyjen asioiden ja keskustelun pohjalta lähdettiin muodostamaan yhdessä tutkittavan alueen vaihtoehtoisia tulevaisuuden kuvauksia eli skenaarioita. Konsultti viimeisteli skenaariot työpajan jälkeen, tarkentaen yksityiskohtaisia lukuarvoja ja pyytäen vielä kommentit skenaarioihin. Tämän jälkeen skenaariot viimeisteltiin alueen skenaariokuvauksiksi, joiden perusteella tehtiin varsinainen alue-energiamalli. Lopuksi pidettiin tulosesittely ja tulosseminaari, jossa alustavia tuloksia alue-energiamallista ja raporttiluonnosta esiteltiin. Alue-energiamallin raporttiluonnoksen kommenttien jälkeen tehtiin tämä raportti, joka esittää alue-energiamallin sen lähtökohdista johtopäätöksiin. Aloituskokous Laskenta Lähtötiedot ja aloituskysely Skenaariotyöpaja Tulosseminaari Raportointi Kuva 1. Alue-energiamallin skenaariotyöskentelyn vaiheita havainnollistava kuva. Työhön osallistuneet henkilöt Djupsundsbäckenin alue-energiamallin tekemiseen osallistuivat seuraavat henkilöt: Kimmo Leivo Espoon kaupunki Niina Laasonen Espoon kaupunki Mervi Hokkanen Kaisa Rauhalammi Susanna Huuskonen Mikko Rusanen Espoon kaupunki Espoo kaupunki Fortum Arkkitehdit Anttila & Rusanen Granlundilla alue-energiamallinnuksen työn toteutti tekniikan tohtori Heikki Longan tuella monialainen työryhmä, johon kuuluivat Lassi Loisa, Karoliina Levy ja Ville Reinikainen. Erilliset energiantarvevertailut Energiamallin ulkopuolella tehtiin joitakin rakennusten energiankulutukseen liittyviä vertailulaskelmia, jotka auttavat määrittelemään rakennusten energiatehokkuuden kannalta hyödyllisiä toimenpiteitä. Kerrostalolle tehtiin energiankulutusvertailu, jossa verrataan nykyisten rakentamismääräysten mukaisen kerrostalon energiankulutustasoa ja E-lukua samaan kerrostalon rakennettuna eri tavoin energiatehokkaammaksi. Osa valituista energiankulutuksen vertailutasoista saattaa edustaa tulevaa lähes nollaenergiarakentamisen määräystason energiankulutusta. Kerrostalon ilmanvaihdon energiatehokkuutta tutkittiin kerrostalon katolle keskitetyn ilmanvaihtokoneen ja asuntokohtaisen ilmanvaihtokoneen välillä. Ilmanvaihdon energiatehokkuutta tutkittiin myös lisäämällä edelliseen vertailuun kotona-poissa -kytkin, jonka avulla asukas voi katkaista koneellisen ilmanvaihdon poissa-
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 11 olonsa ajaksi. Ilmanvaihto on poissa käytöstä vertailussa arkipäivinä 7 tuntia ja viikonloppuna 5 tuntia päivässä. Kerrostalossa vertailtiin valkoisen, mustan ja harmaan katon värin merkitystä kerrostalon energiatehokkuudelle. Kerrostalon muodon vaikutusta energiankulutukseen tutkittiin vertailemalla keskenään samanmuotoisia pistekerrostaloja. Vertailussa tutkittiin 6 ja 12 kerroksisia kerrostaloja sekä 8 ja 16 kerroksisia kerrostaloja. Kerrostalossa tutkittiin, miten lämminvesivaraajan koko vaikuttaa kerrostaloon ostettavaan kaukolämpötehoon. Tarvittavaa kaukolämpötehoa voidaan yleensä pienentää, kun osa tarvittavasta tehosta saadaan lämminvesivaraajasta Katujen alle tehtävien perustuspaalutusten energiantuottoa maalämpökäytössä tutkittiin vielä erillisenä koko Djupsundsbäckeniä koskevana asiana
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 12 LÄHTÖTIEDOT Skenaarioitten kuvaus Djupsundsbäckenin alue-energiamalli perustuu kolmeen erilaiseen tulevaisuuden kuvaukseen, skenaarioon. Tulevaisuuden kuvaukset, skenaariot, edustavat ääriarvoja ja keskimääräistä nykytilaa tulevaisuudesta. Tällä tavoin on saatu kohtuullisen edustava laskentamalli erilaisista tulevaisuuden vaihtoehdoista, joiden avulla voidaan varautua aluesuunnittelussa erilaisiin mahdollisesti vastaan tuleviin tilanteisiin. Skenaariot ovat sellaisia, että ne voisivat toteutua todellisuudessakin, mutta ääriarvot eivät ole tarkoituksella sellaisia tulevaisuuden kuvauksia, jotka nykytiedoilla vaikuttaisivat kaikkein todennäköisimmiltä. Skenaariot ovat pääpiirteissään: heikko tulevaisuus, jossa vallitsee heikko taloustilanne, heikko teknologian kehitys ja vähäinen sääntely keskimääräinen tulevaisuus, joka voisi olla nykypäivä siirrettynä tulevaisuuteen tämän päivän kehitystrendejä seuraten erityisen hyvä tulevaisuus, jossa taloudellinen toimintavapaus on suurta, teknologia on kehittynyt odotettua paremmin ja sääntely ei ole erityisen tiukkaa nykypäivään verrattuna. Ei kurjuutta kummempaa- skenaario (Kurjuus) Heikon tulevaisuuden skenaariossa, hyytyneessä kerrostaloudessa investointeihin käytettävissä oleva raha on vähissä Suomesta, valtio ja EU ovat kriisissä voimakkaasti pienentyneiden verotulojen, valtavien lainamäärien ja kasvaneen työttömyyden johdosta. Yleinen kerrostaloustilanne on heikko, eikä uusia yrityksiä ja veronmaksajia synny juuri ollenkaan. Rakentaminen on toisaalta halpaa kun työttömyys on kasvanut, toisaalta rahaa on vain harvoilla. Pankkikriisi on tehnyt pankeista hyvin varovaisia lainan antajia ja siten vain maksukykyisimmät asiakkaat saavat enää lainaa pankista. Heikossa tulevaisuudessa Djupsundbäcken rakentuu 15 vuoden aikana, koska maksukykyisiä asunnonostajia ei löydy nopeammin. Kun rahaa ei ole edes kaupungeilla kovin paljon käytettäväksi, jää sääntely ja rakentamisen valvonta vähäiseksi. Mikäpä tässä skenaario (Normaali) Mikäpä tässä tulevaisuuden skenaariossa asiat etenevät maailmassa samalla tavalla kuin tällä hetkellä; kerrostalouskasvu on hidasta ja valtiot velkaantuvat vähitellen Euroopassa. Suomessa keskiluokka voi hyvin ja lainaa on tarjolla kaikille halukkaille, joilla on jonkinlaiset mahdollisuudet lainojen maksamiseen. Djupsusndsbäcken rakentuu varsin vakaassa kerrostaloudellisessa ympäristössä hitaasti ja varmasti. Tasaisen kasvun vauhdilla Djupsundsbäcken rakentuu 1 vuoden aikana täyteen. Uudet energiamääräykset rakentamiselle tekevät kerrostaloista lähes nollaenergiakerrostaloja, kuten EU:n laajuisissa suunnitelmissa oli aikanaan suunniteltu. Rakentajien joukkoon mahtuu aina myös muutama ympäristötietoinen henkilö ja siksi osa Djupsundsbäckenin kerrostaloista on rakentamismääräyksiä vastaavia kerrostaloja vielä vähemmän energiaa kuluttavia nollaenergiakerrostaloja, joissa on paljon omaa energiantuotantoa erityisesti aurinkoenergian avulla.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 13 Kadun aurinkoisella puolella - skenaario (Luksus) Erityisen hyvässä, Kadun aurinkoisella puolella -skenaariossa kerrostalous kasvaa Euroopassa ja luottamus Kreikkaan ja muihin Euroopan liikaa rahaa maksukykyynsä verrattuna lainanneisiin kriisivaltioihin on palautunut. Suomessa valtio on saanut kestävyysvajeen poistettua ja valtion tulot ja menot ovat siis yhtä suuret, eikä rahaa enää tarvitse jatkuvasti lainata valtion menojen hoitamiseksi. Raha virtaa markkinoilla ja uusi energiateknologia on lunastanut lupauksensa puhtaasta ilmastopäästöiltään vähäisestä energiasta. Hyvän kerrostaloudellisen tilanteen johdosta tavallisillakin ihmisillä on hyvin varaa ostaa esimerkiksi kehittynyttä ja hinnaltaan edulliseksi muuttunutta aurinkoenergiatekniikka aurinkosähkön- ja lämmön tuottamiseksi itse. Djupsundsbäcken rakentuu varsin nopeasti viidessä vuodessa valmiiksi hyvässä kerrostaloudellisessa tilanteessa, jossa asuntojen kysyntä on suurta kasvukeskuksiin suuntautuvan muuttoliikkeen johdosta. Djupsundsbäckenin kerrostalot ovat EU:n energiamääräysten johdosta tehty erittäin energiatehokkaiksi. Kerrostalot kuuluvat nykyisen energiatodistuksen A-luokkaan ja kuluttavatkin hyvin vähän energiaa. Edullisen ja kannattavan uusiutuvan energian vauhdittamana suuri osa kerrostalonrakentajista päättää vielä tehdä kerrostaloistaan hyvin vähän energiaa oman tonttinsa ulkopuolelta tarvitsevia nollaenergiakerrostaloja, joissa tuotetaan itse lähes kaikki tarvittava energia ainakin kesällä kun sitä on luonnosta saatavilla. Hyvä kerrostaloudellinen tilanne ja ihmisten muiden tarpeiden täyttyminen kerrostaloudellisen hyvinvoinnin kautta johtaa ihmiset ajattelemaan omaa ympäristöään ja sen hyvänä pysymistä. Skenaarioita on kuvattu vielä yksityiskohtaisemman ja tarkemmin erillisessä, liitteenä olevassa, skenaariokuvauksessa. Rakentumisnopeus eri skenaarioissa Djupsundbäcken rakentuu varsin tasaisesti eri skenaarioissa. Kokonaisuudessaan Djupsundsbäckenin rakentumiseen vaikuttaa kerrostaloudellinen tilanne Suomessa, joka paranee skenaariosta 1 skenaarioon 3 mentäessä. Rakentuminen nopeutuu samalla tavalla ollen kaikkein hitainta skenaariossa 1 ja kaikkein nopeinta skenaariossa 3. Taulukoissa 1 ja 2 on esitetty Djupsundsbäckenin rakentuminen rakennuspinta-alojen avulla eri skenaarioissa. Taulukko 1. Djupsundsbäckenin rakentuminen pinta-aloina eri skenaarioissa. Taulukossa käytetyt kaavoituslyhenteet ovat AK, asuinkerrostalot, Y, yleiset rakennukset ja KL, liikerakennukset. Skenaario Kurjuus pinta-alat m² Skenaario Normaali pinta-alat m² Skenaario Luksus pinta-alat m² vuosi AK Y KL Summa AK Y KL Summa AK Y KL Summa 5 28 2 3 52 5 2 59 86 15 4 15 1 58 5 2 65 84 15 4 13 86 15 4 15 15 75 15 4 94 84 15 4 13 86 15 4 15
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 14 TULOKSET Kulutuksen optimointi Yleistä energiankulutuksesta alueella Kaikissa skenaarioissa energiantarve vaihtelee voimakkaasti kesän ja talven välillä. Talvella kulutetaan paljon lämmitysenergiaa, ja kesällä vain vähän jäähdytysenergiaa. Talvella myös rakennuksissa käytettävän laitesähkön määrä kasvaa voimakkaasti kesään verrattuna, sillä muun muassa valaistusta tarvitaan paljon kesää enemmän. Luksus-skenaariossa lämmitysenergiantarve on pienin parhaiden kerrostalojen johdosta, joka johtaa toisaalta suurimpaan jäähdytysenergiankulutukseen. Jäähdytysenergiantarpeen määrä on toisaalta varsin pieni osa energian kokonaistarpeesta. Lämmitysenergiantarve MWh/kk 12 1 8 6 4 2 Luksus Normaali Kurjuus 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Kuva 2. Rakennusten lämmitysenergiantarve eri skenaarioissa. Lämmitysenergiantarve sisältää myös käyttöveden tarvitseman lämmitysenergian. Jäähdytysenergiantarve MWh/kk 4 35 3 25 2 15 1 5 Luksus Normaali Kurjuus 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Kuva 3. Rakennusten jäähdytysenergiantarve eri skenaarioissa.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 15 Laitesähkö MWh/kk 6 5 4 3 2 1 Skenaario 3 Skenaario 2 Skenaario 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Kuva 4. Rakennusten käyttämän laitesähkön määrä. Laitesähkö sisältää rakennuksen käyttäjien ja tekniikan sähköenergiankulutuksen. Laitesähkön tarve on pienin kurjuuden skenaariossa, jossa asiat ovat heikosti ja asukkailla ei ole mahdollisuuksia hankkia paljon sähkölaitteita. Luksus-skenaariossa taas asukkaiden sähköenergiantarve on kasvanut 15 % normaalitulevaisuuden skenaarioon verrattuna ja lisäksi kerrostalojen perustuspaalutukseen liitetty maaenergiajärjestelmä kuluttaa sähköä. Sähköenergiankulutuksen osuus kaikesta energiankulutuksesta on luksus-tulevaisuuden skenaarioissa siis suurempi kuin muissa skenaarioissa. Energiantarvejakauma Kurjuus Energiantarvejakauma Normaali 42 % 57 % Lämmitys Jäähdytys 42 % 58 % Lämmitys Jäähdytys Sähkö Sähkö 1 % % Energiantarvejakauma Luksus 44 % Lämmitys 55 % Jäähdytys Sähkö 1 % Kuva 5. Djupsundsbäckenin energiantarpeen jakautuminen eri energiamuotoihin. Lämmitys sisältää rakennusten lämmityksen lisäksi käyttöveden lämmitysenergian tarpeen. YHTEENVETO Rakennusten energiankulutusta pienennettäessä toimenpiteet kohdistuvat yleensä pääasiassa lämpöenergiaan, koska asuinkerrostaloissa ei voi juuri säännellä sähkönkulutusta. Tällöin sähköenergian ja lämpimän käyttöveden suhteellinen osuus kasvaa kuten luksusskenaariossa. Asumisväljyyden optimointi Asumisväljyys on merkittävin yksittäinen tekijä, joka vaikuttaa alueen energiatehokkuuteen, kun energiatehokkuutta mitataan asukaskohtaisesti. Tinkimällä asumisväljyydestä, pystytään samalla energiamäärällä kattamaan suuremman joukon asumistarpeet. Seuraavan sivun taulukossa on esitetty eri skenaarioiden asukasmäärät ja kerrosneliöt sekä energiankulutus:
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 16 Energiankulutus MWh/a asukasluku kerrospinta-ala m 2 Kurjuus Normaali Luksus 1 17 94 25 17 12 94 13 15 Rakennusten pinta-alaan suhteutettu energiantarve on kurjuuden skenaariossa kaikkein suurin, sillä kerrostalot ovat energiatehokkuudeltaan heikoimpia. 12 1 kwh / k-m² / vuosi 8 6 4 2 Kurjuus Normaali Luksus Vuosi 5 Vuosi 1 Vuosi 15 Kuva 6. Kokonaisenergiantarve vuoden aikana rakennusten pinta-alaan suhteutettuna eri skenaarioissa. Kokonaisenergiantarve kuvaa rakennusten energiantarvetta lämmityksessä, sähkössä ja jäähdytyksessä. Kuvassa 6 on esitetty eri skenaarioissa pinta-alaan suhteutettuja energiantarpeita rakennuksissa. Luksus-skenaariossa rakentuminen tapahtuu ensimmäisen 5 vuoden aikana ja siksi siinä ei näy muutoksia energiantarpeessa ajan kuluessa. Luksus skenaariossa on lisäksi erityisen hyvin energiatehokkaaksi tehdyt kerrostalot, joiden energiantarve on huomattavasti pienempi kuin muissa skenaarioissa. Normaali-skenaariossa energiantarve vähenee maltillisesti ajan kuluessa ja kerrostalojen parantuessa, mutta kurjuuden skenaariossa energiantarve lisääntyy hieman. Kurjuuden skenaariossa energiantarpeeseen vaikuttaa energiatehokkaan ja vähemmän tehokkaan rakentamisen ajoittuminen, osittain heikosti rakennetut asuinrakennukset ja erityisesti julkisen- ja liikerakentamisen paljon asuinrakentamista suurempi energiantarve. Kurjuuden skenaarion todellinen energiantarve alkaa näkyä vasta, kun julkiset- ja liikerakennukset alkavat merkittävästi rakentua vuodesta 1 alkaen. Asukasmäärään suhteutettuna kurjuuden skenaarion energiantarve on kuitenkin selvästi pienin kaikista skenaarioista, sillä asukasmäärä tai asumistiheys on runsaasti yli kaksinkertainen luksustason skenaarioon verrattuna ja vielä melkein kaksinkertainen normaalia kehitystä kuvaavaan skenaarioon verrattuna. 8 Kurjuus Normaali Luksus kwh / alueen käyttäjä / vuosi 7 6 5 4 3 2 1 Vuosi 5 Vuosi 1 Vuosi 15 Kuva 7. Kokonaisenergiantarve vuoden aikana alueen käyttäjämäärään (asukkaat ja palveluiden käyttäjät) suhteutettuna eri skenaarioissa. Kokonaisenergiantarve kuvaa rakennusten energiantarvetta lämmityksessä, sähkössä ja jäähdytyksessä.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 17 Kokonaisenergiantarpeen lisääntyminen kuvassa 7 käyttäjää kohti noudattaa varsin tarkoin alueen käyttäjämäärien muutosta eri skenaarioissa. Alueen käyttäjiä ovat asukkaat ja julkisissa rakennuksissa asioivat ja työskentelevät. Käyttäjämäärä on suurin kurjuuden skenaariossa, jossa asukkaita on eniten ja pienin luksus-skenaariossa. Käyttäjämäärä pysyy hallitsevana tekijänä energiantarpeessa vaikka rakennusten energiatehokkuus paranee kurjuuden skenaariosta kohti luksusta mentäessä. Kun kuvien 6 ja 7 tunnusluvut yhdistetään ja tarkastellaan Djupsundsbäckenin energiaintensiivisyyttä eri skenaarioissa tunnusluvulla GWh/asukas kem, nähdään asukastiheyden hallitseva merkitys alueen asukaskohtaisessa energiaintensiivisyydessä. Eli tinkimällä asumisväljyydestä, pystytään samalla energiamäärällä kattamaan suuremman joukon asumistarpeet. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Kurjuus Normaali Luksus +113 % +74 % % (GWh/asukas)*kem vuodessa Kuva 8. Kokonaisenergiantarve vuodessa suhdeluvun GWh/asukas kem avulla tarkasteltuna. Vaikka asumisväljyys on yksi merkittävimmistä tekijöistä, joka vaikuttaa alueen energiatehokkuuteen, ei tähän tekijään vaikuttaminen ole yksinkertaista. Markkinatalouden lainalaisuudet sekä ihmisten tarpeet, asumistottumukset ja asenteet vaikuttavat monen muun tekijän lisäksi alueen asumisväljyyden muodostumiseen merkittävästi. Kaavoituksella käytettävissä olevilla keinoilla voidaan tällä hetkellä vaikuttaa vain vähän ja välillisesti alueen lopullisen asumisväljyyden muodostumiseen. Asumisväljyys energia- ja ympäristötehokkuuden näkökulmasta pitäisikin nostaa keskusteluun osana strategista maankäytön suunnittelua. Luomalla edellytyksiä kaupunkikeskustoille, joissa ihmisten tarvitsemat palvelut ovat välittömästi asunnon läheisyydessä ja alueella on runsaasti yhteiskäyttöön soveltuvia tiloja, mahdollistetaan asumisväljyydeltään merkittävästi normaalia tiiviimpien alueiden syntyminen. Tiiviissä kaupunkikeskustassa esimerkiksi erilaisilla palveluilla ja yhteiskäyttö- ja varastotiloilla voidaan vaikuttaa yksittäisten ihmisten ja perheiden tilantarvetta pienentävästi. Samalla on mahdollisuus luoda tukiverkostoja erityyppistä apua arkielämässään tarvitseville ihmisryhmille. JOHTOPÄÄTÖS Koko alueen energiankulutusta tarkkailtaessa kannattaa jakaa tarkastelu asukkaiden lukumäärään ja kerrosneliömetreihin suhteutettuihin lukuihin. Asukasmäärään suhteuttaminen huomioi parhaiten asukkaiden vaikutuksen alueen energiatehokkuuteen ja kerrosneliömetripohjainen tunnusluku huomioi parhaiten rakennusten ja niiden tekniikan energiatehokkuuden. Asumisväljyydellä on Djupsundsbäckenin skenaarioissa suurin merkitys asukasta kohti kuluvaan energianmäärään niin kauan kuin voidaan olettaa kerrostaloja tehtäväksi suunnilleen energiamääräysten mukaisesti. Vaikka asumisväljyys on yksi merkittävimmistä tekijöistä, joka vaikuttaa alueen energiatehokkuuteen, ei tähän tekijään vaikuttaminen ole yksinkertaista. Markkinatalouden lainalaisuudet sekä ihmisten tarpeet, asumistottumukset ja asenteet vaikuttavat monen muun tekijän lisäksi alueen asumisväljyyden muodostumiseen merkittävästi. Kaavoituksella käytettävissä olevilla keinoilla voidaan tällä hetkellä vaikuttaa vain vähän ja välillisesti alueen lopullisen asumisväljyyden muodostumiseen. Asumisväljyys energia- ja ympäristötehokkuuden näkökulmasta pitäisikin nostaa keskusteluun osana strategista maankäytön suunnittelua.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 18 E-lukutavoite/vaatimus alle 11 kwh/m² Kerrostalon energiankulutusvertailussa verrattiin keskenään nykyisten rakentamisnormien ja tapojen mukaista kerrostaloa ja mahdollisia lähes nollaenergiakerrostalon energiankulutustasoja. Kerrostalo E-luvulla 125 edustaa nykyisten normien ja rakentamiskäytäntöjen mukaista kerrostaloa kuvassa 9. Kirjoitushetkellä tehdyn arvion perusteella mahdollinen lähes nollaenergiakerrostalon energiankulutustaso voisi olla lähellä E-lukutasoa 11 elinkaarikustannusten perusteella arvioituna. 12 Energiavertailut prosentteina 1 8 % 6 51 8 94 1 1 1 91 92 74 82 81 64 kerrostalo E- luku 75 kerrostalo E- luku 95 kerrostalo E- luku 11 kerrostalo E- luku 125 4 2 Lämmitysenergia Sähköenergia E-luku Kuva 9. Eri energiankulutustasojen vertailua kerrostalossa. E-lukua 125 edustava kerrostalo vastaa nykyisen rakentamisen perustasoa. JOHTOPÄÄTÖS Uudet määräykset kannattaa ottaa käyttöön alueella heti. Niiden avulla kokonaisenergiantarvetta pystytään vähentämään jopa 1 %. Käyttöveden kulutuksen rajoittaminen Kun rakennusten energiatehokkuus kasvaa, käyttöveden lämmityksen suhteellinen osuus lämmityksen kokonaisenergiantarpeesta nousee. Toisaalta taas lämpimän käyttöveden osuus kaikesta energiantarpeesta voi myös laskea kuten kuvassa 1 on esitetty. Tämä johtuu Djupsundsbäckenin skenaarioissa oletetusta taloudellisen hyvinvoinnin lisääntymisestä, joka lisää kaikkea energiankulutusta, vaikka rakennukset ovat entistä energiatehokkaampia. 4 35 Lämmin käyttövesi, % osuus kokonaisenergiasta 3 25 2 15 1 5 Kurjuus Normaali Luksus Vuosi 5 Vuosi 1 Vuosi 15 Kuva 1 Lämpimän käyttöveden osuus kokonaisenergiasta eri skenaarioissa. Kun alue on valmis, lämpimän käyttöveden osuus energiankulutuksesta on yhtä suuri tai vähän suurempi kuin lämmityksen. On siis syytä ryhtyä kaikkiin mahdollisiin toimenpiteisiin käyttöveden kulutuksen alentamiseksi. Näitä voivat olla kulutustottumuksiin vaikuttaminen tai tekniset ratkaisut, esimerkiksi elektroniset hanat, jotka eivät jää valumaan pitkäksi aikaa.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 19 JOHTOPÄÄTÖS On viisaampaa keskittyä käyttöveden rajoitukseen kuin ylivirittää muita lämmitystarpeen ominaisuuksia. Muita keinoja kulutuksen pienentämiseksi Ilmanvaihtokoneitten sijoitusvertailu Ilmanvaihtokoneitten sijoitusvertailussa tutkittiin samassa kerrostalossa asuntokohtaisen ja perinteisemmän keskitetyn tulo-poisto -ilmanvaihdon vaikutusta rakennuksen energiankulutukseen. Huoneistokohtaisessa ilmanvaihdossa on mahdollista käyttää hieman parempaa poistoilman lämmöntalteenottoa kuin keskitetyssä ilmanvaihdossa ja sähkötehokkuus saadaan hieman paremmaksi. Huoneistokohtainen ilmanvaihto on E-lukuna vähän parempi kuin keskitetty ilmanvaihto. Ero on E-luvussa tässä vertailussa 5 kwh/m². Tulevaisuuden lähes-nollaenergiakerrostaloissa ero voi pienentyä hieman kun vaaditaan parempaa tekniikan energiatehokkuutta, mutta tarkemmin asiaa pystytään tutkimaan vasta kun lähes-nollaenergiakerrostalon suomalainen määritys on tehty. 14 Ilmanvaihtokoneiden vertailut 12 1 8 kwh/m² 6 huoneistokohtainen keskitetty 4 2 Lämmitysenergia Sähköenergia E-luku Kuva 11. Keskitetyn ja asuntokohtaisen ilmanvaihdon energiankulutusvertailu. Katon värin vaikutus energiantarpeeseen Kerrostalossa tutkittiin katon värin vaikutusta kerrostalon energiankulutukseen, mutta ei löydetty eroja kattomateriaalin värien välillä. Kerrostalon tilavuuteen verrattuna kohtalaisen pieni kattopinta-ala sekä hyvin eristetty katto estävät kattomateriaalin vaikutuksen kerrostalon lämpöenergiankulutukseen. 14 12 Eriväristen kattojen vertailu 1 8 kwh/m² 6 valkoinen harmaa musta 4 2 Lämmitysenergia Jäähdytysenergia Sähköenergia E-luku Kuva 12. Katon värin vaikutus kerrostalon energiankulutukseen.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 2 Kerrostalon muodon vaikutus energiankulutukseen Kerrostalon muodon vaikutusta kerrostalon energiankulutukseen tutkittiin vertailemalla miten kaksi 6 kerroksista kerrostaloa ja 12 kerroksinen kerrostalo sekä kaksi 8 kerroksista ja 16 kerroksinen kerrostalo eroavat energiantarpeiltaan. Vertailussa energiantarpeiden erot jäivät hyvin pieniksi kuten myös E-lukuerot. Vaikutuksia on kuvattu taulukossa 2 sekä seuraavan sivun kuvissa. Taulukko 2. Kerrostalomuodon vaikutus energiankulutukseen. Lämmitysenergia Jäähdytysenergia Sähköenergia E-luku kerrosluku % % % % 6 kerrosta 14 1 1 12 12 kerrosta 1 1 1 1 8 kerrosta 13 14 1 11 16 kerrosta 1 1 1 1 14 Talomuodon vaikutus energiankulutukseen 12 1 8 kwh/m² 6 6 kerrosta 12 kerrosta 4 2 Lämmitysenergia Jäähdytysenergia Sähköenergia E-luku Kuva 13. Kerrostalonmuodon vaikutus energiankulutukseen 6 ja 12 kerroksisten rakennusten tapauksessa. 14 Talomuodon vaikutus energiankulutukseen 12 1 8 kwh/m² 6 8 kerrosta 16 kerrosta 4 2 Lämmitysenergia Jäähdytysenergia Sähköenergia E-luku Kuva 14. Kerrostalonmuodon vaikutus energiankulutukseen 8 ja 16 kerroksisten rakennusten tapauksessa. Energiantuotannon optimointi Keskitetty vähäpäästöinen kaupungin energiaverkko Sähkön käytön hiilidioksidipäästöt ovat tarkasteluissa Suomen keskimääräiset sähköntuotannon hiilidioksidipäästöt viimeisen 12 kuukauden ajalta (kesäkuusta 214 taaksepäin). Sähköntuotannon hiilidioksidipäästöille ei ole käytetty ennustetta päästöjen muuttumisesta, sillä ennusteita on olemassa eri tulevaisuuden kehityksistä riippuen hyvin monenlaisia. Kaukolämmön käytön hiilidioksidipäästöjä lasketaan kahdella eri tavalla: Fortumin keskimääräisellä muutaman vuoden keskiarvopäästöllä ja
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 21 Fortumin päästöjen vähentämissuunnitelman mukaisilla alenevilla hiilidioksidipäästöillä. Ensimmäinen päästöjen laskentavaihtoehto kuvaa sitä tilannetta, jossa päästöjä ei jostain syystä pystyttäisikään vähentämään nykyisestä tilanteesta ja toinen kuvaa suunniteltua tulevaisuutta. Samat päästökertoimet koko tarkastelujakson ajan Tässä tarkasteluvaihtoehdossa kaukolämmön tuotannon ja käytön hiilidioksidipäästö on Fortumin kolmen aikaisemman vuoden keskiarvo 3 24 g(co 2 )/kwh. Sähköntuotannon hiilidioksidipäästö on 137 g/kwh. 3, Kurjuus 25 asukasta CO 2 päästöt tuhatta-kg 25, 2, 15, 1, 933 asukasta 1933 asukasta Taloussähkö Lämpöpumput Kaukolämpö 5,, 1 1 13 2 25 3 37 4 49 5 61 6 73 7 85 8 97 9 191 121 11 13312 145 13 15714 16915 Vuosi Kuva 15. Energiankäytön hiilidioksidipäästöt skenaariossa Kurjuus tasaisesti samana pysyvällä energiantuotannon hiilidioksidipäästöllä. Kuvassa eri päästölähteet on pinottu päällekkäin ja kaukolämpö on siis alimmaisena kuvassa, muut osat kuvasta alkavat aina seuraavan päältä. 3, Normaali 25, CO 2 päästöt tuhatta-kg 2, 15, 1, 124 asukasta 168 asukasta 168 asukasta Taloussähkö Lämpöpumput Kaukolämpö 5,, 1 13 25 37 49 61 73 85 97 19 121 133 145 157 169 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Kuva 16. Energiankäytön hiilidioksidipäästöt skenaariossa Normaali tasaisesti samana pysyvällä energiantuotannon hiilidioksidipäästöllä. Kuvassa eri päästölähteet on pinottu päällekkäin ja kaukolämpö on siis alimmaisena kuvassa, muut osat kuvasta alkavat aina seuraavan päältä. 3 Fortum, Susanna Huuskonen, 15.8.214 sähköpostiviesti
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 22 3, 25, Luksus CO 2 päästöt tuhatta-kg 2, 15, 1, 1229 asukasta 1229 asukasta 1229 asukasta Taloussähkö Lämpöpumput Kaukolämpö 5,, 1 1 13 2 25 3 37 4 49 61 5 6 73 7 85 97 19 121 133 145 157 169 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Kuva 17. Energiankäytön hiilidioksidipäästöt skenaariossa Luksus tasaisesti samana pysyvällä energiantuotannon hiilidioksidipäästöllä. Kuvassa eri päästölähteet on pinottu päällekkäin ja kaukolämpö on siis alimmaisena kuvassa, muut osat kuvasta alkavat aina seuraavan päältä. Kuvassa kokonaispäästön maksimi on noin 145, joka jakaantuu pääasiassa kaukolämmön noin 75 lukemaan sekä taloussähkön noin 7 lukemaan (145-75). Hiilidioksidipäästöjen kehityksessä eri skenaarioiden välillä on nähtävissä samat taustat kuin energiankulutuksessakin aikaisemmin raportilla. Kokonaispäästöt pienenevät, kun asukasluku ja rakennuspinta-ala pienenevät ja samalla vielä rakennusten energiatehokkuus ja uusiutuvan energian käyttö lisääntyvät. Toisaalta suhteelliset asukasta kohden lasketut hiilidioksidipäästöt kasvavat liikuttaessa Kurjuus-skenaarioista kohti Luksus-skenaarioita vaikka absoluuttiset päästöt pienenevät. Tämä johtuu asumisväljyyden Normaali- ja Luksus-skenaarioiden suuremmasta asumisväljyydestä verrattuna Kurjuus-skenaarioon. CO2-päästöt tuhatta-kg 2 15 1 5 Ympäristökuorma ensimmäisen 15 vuoden aikana 25 asukasta 168 asukasta 1229 asukasta Kurjuus Normaali Luksus CO2-päästöt tuhatta-kg 12 1 8 6 4 2 Ympäristökuorma ensimmäisen 15 vuoden aikana 1 asukasta kohti Kurjuus Normaali Luksus Kuva 18. Rakennusten energiankäytön absoluuttiset (vasen) ja suhteelliset (oikea) hiilidioksidipäästöt ensimmäisen 15 vuoden aikana (kumulatiivinen) eri skenaarioissa. CO2-päästöt tuhatta-kg / 1m² 2 15 1 5 Päästöt vuodessa alueen valmistuttua Kurjuus Normaali Luksus Kuva 19. Rakennusten energiankäytön vuosittaiset hiilidioksidipäästöt eri skenaarioissa.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 23 2 Ympäristökuorma 1 vuoden aikana CO2-päästöt tuhattu-kg 15 1 5 Kurjuus Normaali Luksus Kuva 2. Rakennusten energiankäytön 1 vuoden kumulatiiviset hiilidioksidipäästöt eri skenaarioissa. Kaikkien skenaarioiden rakennuttua valmiiksi, vaikuttavat päästöihin rakennuspinta-alat, asukasluvut, uusiutuvan energian käyttö ja energiatehokkuus. Päästöjen suhteellista jakautumista esittävässä kuvassa 21 näkyy selkeästi sähkön käytön merkityksen lisääntyminen siirryttäessä kurjuuden skenaariosta kohti energiatehokkaamman tulevaisuuden Luksus-skenaariota. % Päästöjen jakauma Kurjuus % Päästöjen jakauma Normaali 3 % Lämpöpumput 39 % Lämpöpumput 7 % Kaukolämpö Taloussähkö 61 % Kaukolämpö Taloussähkö 2 % Päästöjen jakauma Luksus 54 % 44 % Lämpöpumput Kaukolämpö Taloussähkö Kuva 21. Rakennusten energiankäytön hiilidioksidipäästöjen jakauma eri lähteisiin alueen valmistuttua heti vuoden 15 jälkeen. Fortum Espoon tulevaisuuden suunnitelmien mukaan aleneva päästökerroin Tässä tarkastelussa hiilidioksidipäästökerroin lämpöenergiantuotannossa pienenee Fortumin tämän hetken suunnitelman mukaan neljä kertaa tuotantomuutosten seurauksena, kunnes se on vuonna 229 nollassa ja hiilidioksidipäästöjä ei synny ollenkaan. Sähköntuotannon päästöt ovat samat kuin aikaisemminkin, 137 g/kwh. Hiilidioksidipäästöt ovat lämmön tuotannossa: vuosi 215: 247 g/kwh lämpöä vuosi 216: 224 g/kwh lämpöä vuosi 219: 154 g/kwh lämpöä vuosi 229: g/kwh lämpöä.
DJUPSUNDSBÄCKENIN ENERGIAMALLI 24 2, 18, Kurjuus CO 2 päästöt tuhatta-kg 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2, Taloussähkö Lämpöpumput Kaukolämpö, 1 13 25 37 49 61 73 85 97 19 121 133 145 157 169 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Kuva 22. Energiankäytön hiilidioksidipäästöt skenaariossa Kurjuus viiden vuoden välein muuttuvilla energiantuotannon hiilidioksidipäästöillä. Kuvassa eri päästölähteet on pinottu päällekkäin ja kaukolämpö on siis alimmaisena kuvassa, muut osat kuvasta alkavat aina seuraavan päältä. 2, 18, Normaali CO 2 päästöt tuhatta-kg 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,, 1 13 25 37 49 61 73 85 97 19 121 133 145 157 169 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Taloussähkö Lämpöpumput Kaukolämpö Kuva 23. Energiankäytön hiilidioksidipäästöt skenaariossa Normaali viiden vuoden välein muuttuvilla energiantuotannon hiilidioksidipäästöillä. Kuvassa eri päästölähteet on pinottu päällekkäin ja kaukolämpö on siis alimmaisena kuvassa, muut osat kuvasta alkavat aina seuraavan päältä. 2, 18, Luksus CO 2 päästöt tuhatta-kg 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,, 1 13 25 37 49 61 73 85 97 19 121 133 145 157 169 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 Vuosi Taloussähkö Lämpöpumput Kaukolämpö Kuva 24. Energiankäytön hiilidioksidipäästöt skenaariossa Luksus viiden vuoden välein muuttuvilla energiantuotannon hiilidioksidipäästöillä. Kuvassa eri päästölähteet on pinottu päällekkäin ja kaukolämpö on siis alimmaisena kuvassa, muut osat kuvasta alkavat aina seuraavan päältä. Fortumin muuttuviin lämmöntuotannon hiilidioksidipäästöihin perustuva suunnitelma vähentää päästöjä niin nopeasti, että vain vajaan 15 vuoden päästöillä on merkitystä päästöjen kertymisen kannalta ennen kuin päästöjä ei enää synny lämmöntuotannosta. Sähkön kulutuksesta päästöjä