ILMASTOTAVOITTEITA TOTEUTTAVA ASEMAKAAVOITUS 13.11.2013 Kimmo Lylykangas Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy
ESITYKSEN SISÄLTÖ Energiakaavoituksen mallit hanke Maankäytön suunnittelu CO 2 e-päästövähennysten ohjauskeinona Päästölaskentamalli Päästölaskennan hyödyntäminen suunnitteluprosessissa Ilmastotavoitteita toteuttavan asemakaavan ratkaisumalleja
ENERGIAKAAVOITUKSEN MALLIT -HANKE Skaftkärr-hankkeen [2009-12] osana toteutettu Aalto-yliopiston koordinoima tutkimusosio Rahoittajana Sitran Energiaohjelma ja Ympäristöministeriö Päättynyt vuoden 2012 lopussa, loppuraportti valmistunut 2013 www.skaftkarr.fi Tavoitteena esittää kansallisesti sovellettavissa olevia malleja Skaftkärrhankkeen kokemusten perusteella Tarkastelee erityisesti asemakaavoitusta ja asuinalueiden suunnittelua Tutkimusosiot: laskentamalli kaavoitusprosessi esimerkkejä ilmastotavoitteita toteuttavista asemakaavaratkaisuista
ILMASTOTAVOITTEITA TOTEUTTAVA ASEMAKAAVOITUS 1 ILMASTONMUUTOKSEEN SOPEUTUMINEN 2 ILMASTONMUUTOKSEN HILLITSEMINEN
MAANKÄYTÖN SUUNNITTELU CO 2 e-päästövähennysten OHJAUSKEINONA
MAANKÄYTÖN SUUNNITTELU CO 2 e-päästövähennysten OHJAUSKEINONA Kaavoitus poikkeaa ohjauskeinona merkittävästi esim. rakentamismääräyksista Rakentamismääräykset asettavat vähimmäisvaatimuksia Kaavasuunnittelu mahdollistaa vähäpäästöisen rakennetun ympäristön Asemakaavoituksella voidaan tukea muiden ohjauskeinojen toteutumista Tavoitteena energia- ja päästönäkökulman johdonmukainen huomiointi suunnittelun eri tasoilla Kaavoitusjärjestelmän kautta tapahtuva ohjaus on vaikuttavuudeltaan merkittävä keino kansallisten ilmastotavoitteiden toteuttamiseen
MAANKÄYTÖN SUUNNITTELU CO 2 e-päästövähennysten OHJAUSKEINONA Maankäytön suunnittelulla vaikutetaan mm. seuraaviin kokonaispäästöjen osatekijöihin: liikenne rakennusmateriaalivalinnat rakennusten energiankäyttö Merkittävää osaa kaavasuunnitteluratkaisujen päästövaikutuksista voidaan tarkastella laskennallisesti
MAAKUNTAKAAVA KESKIMÄÄRÄISET CO 2 e -PÄÄSTÖT YLEISKAAVA ASEMAKAAVA RAKENNUSSUUNNITTELU KÄYTTÄJÄN VALINNAT MATALAT CO 2 e-päästöt KORKEAT CO 2 e -PÄÄSTÖT
MAAKUNTAKAAVA KESKIMÄÄRÄISET CO 2 e-päästöt YLEISKAAVA ASEMAKAAVA RAKENNUSSUUNNITTELU KÄYTTÄJÄN VALINNAT MATALAT CO 2 e-päästöt KORKEAT CO 2 e-päästöt
VAIKUTUSMAHDOLLISUUDET ERI KAAVATASOILLA
PÄÄSTÖLASKENTAMALLI
ASEMAKAAVATASON PÄÄSTÖLASKENTA Alueellinen päästölaskenta on yleensä hyödyntänyt rakennustason laskentamenetelmiä ja se on kohdennettu kokemusperäisesti merkittävimmiksi tiedettyihin kasvihuonekaasupäästötekijöihin LIIKENNE MATERIAALIT ENERGIANKÄYTTÖ Päästölaskentamallissa on noudatettu rakennustason päästölaskentaa harmonisoivien EN-standardien lähestymistapaa Tarkasteluihin on lisätty MAANKÄYTÖN MUUTOS Mittayksikkönä tco 2 e/(asukas, a)
PÄÄSTÖLASKENTAMALLI
RAKENNUKSEN ELINKAAREN VAIHEET EN 15978 Tuotevaihe tuotteiden koko valmistusketju Product stage Rakentamisvaihe kuljetukset työmaalle ja työmaatoiminnot Construction Process stage Käyttövaihe Use stage käyttö, kunnossapito, korjaus, osien vaihto, laajamittaiset korjaukset, energian käyttö, veden käyttö Purkuvaihe End of life stage purkaminen, purkuvaiheen kuljetukset, purkujätteen käsittely, purkujätteen loppusijoitus
HANKKEESSA VALMISTUNEET TYÖKALUT Excel-pohjaiset laskurit HENKILÖLIIKENTEEN CO 2 e-päästöjen ARVIOINTIIN RAKENNUSTEN JA INFRASTRUKTUURIN ELINKAAREN HIILIJALANJÄLJEN ARVIOINTIIN Konkretisoivat raportin kuvaaman päästölaskentamallin Vapaasti ja veloituksetta käytettävissä asemakaavoituksen yhteydessä tehtävää CO 2 e-päästöjen arviointia varten
SIJAINTIVALIKKO Rakennusten ja infrastruktuurin CO 2 e-päästö Sijainti määritellään kunnan tarkkuudella Lämmitysenergian kulutustason normitus Lämmitystarveluvut, Ilmatieteen laitos Kaukolämmön päästökertoimet Motiva Aurinkoenergian tuotto Ilmastovyöhyke, RakMK D3 Hakattavan puuston tilavuus Metsän kasvuvaiheen mukaan, Metsätilastollinen vuosikirja
YKSINKERTAISTETTU YKSITYISKOHTAINEN OLEMASSA OLEVA CO RAKENNUSKANTA 2 e-laskenta Kaikki Vain Voidaan keskenään asuinkerrostalot sisällyttää täysin laskentaan kuvataan samalaiset asuinrakennusten yhtenä rakennustyypit ryhmänä osalta Kaikki kuvataan Voidaan rivi- käyttää yhtenä ja ketjutalot tutkimukseen ryhmänä kuvataan Periaatteessa perustuvia yhtenä oletusarvoja yksi ryhmänä tai voi Kaikki olla määritellä yksi erilliset rakennus aluekohtaisesti pientalot kuvataan Mallinnetaan kerättävän yhtenä tiedon tyypillinen ryhmänä perusteella Käytetään rakennus ryhmittäin oletusarvoja Lasketaan pinta-ala- ja määrätiedot mallista ja lasketaan energiankulutus
OLETUSARVOJA TARKEMMAT LÄHTÖTIEDOT TUOTEVAIHEEN HIILIJALANJÄLKI: PÄÄRAKENNUSOSIEN HIILIJALANJÄLKI EN 15804 mukaisiin ympäristöselosteisiin perustuen Synergia-laskuri Ilmari-laskuri KÄYTTÖVAIHEEN CO 2 e-päästö: ENERGIANKULUTUSTASOT RakMK D3:n ja D5:n mukainen laskenta (ostoenergia) Alueellinen kaukolämmön päästökerroin LASKENTAMALLI MAANKÄYTÖN MUUTOKSEN CO 2 e-päästö: HAKATTAVAN PUUSTON TILAVUUS Metsän inventointitiedot LASKENTATAPOJEN YHDENMUKAISUUS EN 15978 -standardi GBC Finland Rakennusten elinkaarimittarit (2013) laskentaohje: rakennuksen hiilijalanjälki Rakentamismääräyskokoelman mukainen ostoenergian laskenta
ENERGIA
Vainio, Tuukka: Asuinrakennusten energiankulutuksen hiilidioksidipäästöjen laskenta osana päästöohjaavaa kaavoitusta. Jätetty tarkastettavaksi diplomityönä Aalto-yliopistossa, Insinööritieteiden korkeakoulussa, Energiatekniikan laitoksella 2011. Energiakaavoituksen mallit hanke. 45 kgco 2 / brm 2 a SKAFTKÄRR PORVOO KRUUNUVUORENRANTA HELSINKI HARMAAKALLIO LOVIISA SIIRLAAKSO MÄNTYHARJU
ONKO 45 kgco 2 / brm 2 a MERKITTÄVÄ PÄÄSTÖVÄHENNYS? Jos asumisväljyydeksi oletetaan n. 40 htm²/as eli n. 50 brm²/as 45 kg CO 2 e/(brm² a) 50 brm² / as = 2250 kgco 2 e/(as, a) = 2.25 tco 2 e/(as, a)
10 9 ONE TONNE LIFE 8 7 6 5 4 3 2 6 kk ajan 2.5 tco 2 e/as, a yhden viikon ajan 1.5 tco 2 e/as, a 1 tavoitetaso (+2 ) 1.0 tco 2 e/as, a 0 KOMPONENTTIEN VALMISTUS: selkäreppu 0.9 tco 2 e/as, a LÄHDE: http://onetonnelife.com; Kimmo Lylykangas
kuva: Kimmo Lylykangas
ALUEKOHTAINEN UUSIUTUVAN ENERGIAN TUOTTOPOTENTIAALI Lähde: Fortel Components Oy
LÄHDE: PVGIS European Union, 2001-2012
PLUS-ENERGIATALO LUUKKU Madrid / Mäntyharju Arkkitehti Aalto-yliopiston opiskelijat Valmistumisvuosi 2010 Aurinkopaneelit 60 m² Aurinkokeräimet 5 m² Ilma-ilma-lämpöpumppu LÄHDE: Puurakentaminen / Aalto-yliopisto, Arkkitehtuurin laitos 2010.
LÄHDE: Puurakentaminen / Aalto-yliopisto, Arkkitehtuurin laitos 2010.
kwh kwh 0 TUOTON JA KULUTUKSEN AJALLINEN VASTAAVUUS NETTOPLUSENERGIATALO LUUKKU 16000 14000 12000 VUOSITASE CASE STUDY: FREIBURG, GERMANY 10000 8000 NET ENERGY CONSUMPTION NET ENERGY GENERATION 6000 4000 2000 MADRID ESPOO MÄNTYHARJU 100 % 2000 1500 1000 500 0-500 -1000 SOLAR COLLECTORS / PRODUCTION PHOTOVOLTAIC PANELS / PRODUCTION FANS, PUMPS ETC. LIGHTING EQUIPMENT DOMESTIC HOT WATER SPACE COOLING SPACE HEATING KUUKAUSITASE 67 % 10-MINUUTIN AIKARESOLUUTIO 28 % Voss, Karsten et al: Load Matching and Grid Interaction of Net Zero Energy Buidings.
UUSIUTUVA LÄHIENERGIA JA ENERGIANKÄYTÖN CO2e-PÄÄSTÖT % SÄHKÖN OSTOENEGIASTA 100 90 80 70 60 INVESTOINTI RAKENNUKSESSA KÄYTETTÄVÄ + VERKKOON SYÖTETTÄVÄ SÄHKÖ LASKENNALLINEN TUOTTO 50 CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS: TUULITURBIINI 40 30 20 CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS: AURINKOPANEELIT+AKKU+DSM CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS: AURINKOPANEELIT ILMAN AKKUA 10 0 CO2e-PÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ OSUUS JÄRJESTELMÄN LASKENNALLINEN TUOTTO-ODOTUS kwh/a LÄHDE: Lylykangas, Kimmo; Lahti, Pekka & Vainio, Tuukka: Ilmastotavoitteita toteuttava asemakaavoitus. Tiede ja Teknologia 3/2013. Aalto-yliopisto 2013.
KANNATTAAKO AURINKOSÄHKÖ TALOUDELLISESTI? 1 m² AURINKOPANEELIA TUOTTAA HELSINGISSÄ 132 kwh/(m²a) hyvä suuntaus, hieman tuuletettu, yksikiteinen piipaneeli, tuotto laskettuna RakMK D5 mukaisesti ARVIOIDUN KÄYTTÖIÄN (30 vuotta) AIKANA PANEELINELIÖMETRI TUOTTAA 3960 kwh JOS JÄRJESTELMÄN KOKO TUOTTO SAADAAN KÄYTETTYÄ RAKENNUKSESSA, AURINKOPANEELINELIÖMETRI KORVAA ELINKAARENSA AIKANA n. 436 EDESTÄ SÄHKÖVERKON SÄHKÖÄ (oletuksena sähkö hinta 0.11 /kwh) JOS PANEELINELIÖMETRIN SAA VARUSTEINEEN JA ASENNUSTÖINEEN ALLE 436 :LLA, INVESTOINTI ON KANNATTAVA LISÄKSI ON HUOMATTAVA VERKKOSÄHKÖN HINTA TODENNÄKÖISESTI NOUSEE 30 VUODEN AIKANA AURINKOSÄHKÖN HINTA ON PANEELIN ELINKAAREN AJAN VAKIO PANEELI EI KÄYTÄNNÖSSÄ VAADI HUOLTOA
SÄÄSTÄÄKÖ AURINKOSÄHKÖ YMPÄRISTÖÄ? 1 m² AURINKOPANEELIN VALMISTUKSESTA AIHEUTUU 141 kgco 2 e PÄÄSTÖ (Ruuska & Häkkinen 2013) VERKKOSÄHKÖN KESKIMÄÄRÄINEN PÄÄSTÖ ON 0,210 kgco 2 e/kwh ARVIOIDUN KÄYTTÖIÄN (30 vuotta) AIKANA PANEELINELIÖMETRI TUOTTAA 3960 kwh JOS JÄRJESTELMÄN KOKO TUOTTO SAADAAN KÄYTETTYÄ RAKENNUKSESSA, VUODESSA NELIÖMETRILTÄ SAATAVA AURINKOSÄHKÖ SÄÄSTÄÄ n. 28 kgco 2 e PÄÄSTÖJÄ (oletuksena että verkkosähkön päästöt jäävät nykytasolle) VIIDESSÄ VUODESSA AURINKOSÄHKÖ ON SÄÄSTÄNYT PANEELIN VALMISTUKSESTA AIHEUTUNEET PÄÄSTÖT AURINKOPANEELINELIÖMETRI VÄHENTÄÄ KOKO ELINKAARENSA AIKANA n. 690 kgco 2 e PÄÄSTÖJÄ (oletuksena että verkkosähkön päästöt jäävät nykytasolle) ON KUITENKIN HUOMATTAVA VERKKOSÄHKÖN PÄÄSTÖJEN ARVIOIDAAN VOIMAKKAASTI VÄHENEVÄN LÄHIVUOSIKYMMENINÄ
LIIKENNE Laskentamalli: Määritellään kohdealueen sijainti ja luonne alueen henkilöliikennesuoritteet kulkutavoittain Huomioidaan paikalliset erityispiirteet Lasketaan liikenteen kokonaispäästöt liikennemuotojen päästökertoimien avulla Arvioidaan kaavassa tehtävien valintojen vaikutukset (negatiiviset/positiiviset) valintamahdollisuuksia on käytännössä lukemattomia (esimerkki alla), työkalussa on päädytty hyvin yksinkertaiseen/realistiseen valikkoon, joka pohjautuu vaikutuksiin, joihin todellisuudessa on voitu päästä toimenpiteen jälkeen muuttunut kulkutapajakauma toimenpiteen toimenpiteen voimakkuusaste voimakkuuden mukaan (%-osuus) -4-2 -1 +1 +2 +4 toimenpide 1: kävelyn osuus 16 18 19 21 22 24 toimenpide 2: pyöräilyn osuus 6 8 10 12 16 24 toimenpide 3: henkilöautoilun osuus 25 30 40 50 60 75 toimenpide 4: lähijunien osuus 0 2 4 6 8 10 toimenpide 5: kävelyn ja pyöräilyn osuus 22 26 29 33 38 48 toimenpide 6: joukkoliikenteen osuus 0 2 4 6 8 10
LIIKENNE Henkilöautoliikenteen kulkutapaosuutta vähentäviä suunnitteluratkaisuja: Laadukkaat jalankulkuympäristöt Erilliset pyörätiet ja kunnolliset pyörien pysäköintitilat Keskitetyt autojen pysäköintiratkaisut (tonttikohtaisten sijaan) Lähijunien tai metron asema alueella Lähipalvelut korttelissa tai enintään 400 m etäisyydellä Tiheät ja laadukkaat bussi- ja ratikkalinjat
RAKENNUSMATERIAALIVALINNAT
Ruuska et al 2013: Pohjarakenteiden osuus jopa n. 37 % rakennuksen materiaaleista johtuvista päästöistä; merkittävät päästöt mm. maa-aineksen stabiloinnista KUVAT: Ahonen, Mika: Suunnitteluohjeet. Hyvinkään Hangonsillan alueen ideakilpailu 18.4. 19.10.2012. Esitys ideakilpailun seminaarissa Hyvinkäällä 29.5.2012. [viitattu 31.10.2012] http://www.hyvinkaa.fi/asuinymparisto_rakentaminen/hangonratapiha-uudistuu/hangonsillan-alueen-ideakilpailu/
PÄÄSTÖLASKENNAN HYÖDYNTÄMINEN SUUNNITTELUPROSESSISSA
PÄÄSTÖLASKENNAN HYÖDYNTÄMINEN KAAVASUUNNITTELUPROSESSISSA Vaihtoehtojen asettaminen tarkasteltavat vaihtoehdot kartottavat riittävällä tarkkuudella saavutettavissa olevat päästötasot (liikenne, energiankäyttö, rakennusmateriaalit) vaihtoehtojen oltava toteutuskelpoisia Kehitettävän vaihtoehdon valinta laskentatulosta voidaan käyttää valinnan perusteluna myös kustannukset arvioitava Ratkaisumallin kehittäminen laskentaa hyödyntävä vuorovaikutteinen suunnitteluprosessi Suunnitteluprosessin dokumentointi kaavaehdotuksen perustelut Kaavamääräykset, rakennustapaohjeet vaatimusten / suositusten perustelut
ILMASTOTAVOITTEITA TOTEUTTAVAN ASEMAKAAVAN RATKAISUMALLEJA
VIITANNUMMI, SALO
TOUKOVUORI, PORVOO
HAVAINTOJA ASEMAKAAVATASON CO 2 e- PÄÄSTÖTARKASTELUISTA Yleis- ja asemakaavoitus on oikea suunnitteluvaihe päästötarkastelujen tekemiselle Kasvihuonekaasupäästöt ovat olennainen ympäristövaikutus, ja siksi niiden laskeminen tulisi sisällyttää osaksi ympäristövaikutusten arviointia kaikessa asemakaavoituksessa Asemakaavoituksen päästöohjauksessa on tarkoituksenmukaista -luoda visio vähäpäästöisestä kokonaisuudesta -mahdollistaa vähäpäästöisten ratkaisujen toteutuminen ja muiden ohjauskeinojen hyvä vaikuttavuus sitovat asemakaavamääräykset eivät välttämättömiä -ohjata välttämään ilmeisen epäedulliset tai ympäristöä kuormittavat ratkaisut asemakaavamääräys usein tarpeellinen asemakaavamääräysten mahdollisuudet kaipaavat täsmentämistä
ILMASTOTAVOITTEIDEN TOTEUTTAMINEN Ilmastotavoitteiden toteuttaminen voi oikeuttaa asemakaavan ratkaisut ja määräykset On tärkeää välittää paikallinen visio ja asemakaavan näkemys vähäpäästöisestä rakennetusta ympäristöstä rakennusten suunnittelijoille Rakentamismääräykset eivät esitä suosituksia ratkaisuista, ainoastaan vähimmäisvaatimukset Rakentamistapaohje voi kuvata alueellisiin lähtökohtiin perustuvia suositustasoja asemakaavatason päästölaskentatulosten perusteella
LOPPURAPORTTI JA LASKURIT www.skaftkarr.fi KIITOS MIELENKIINNOSTANNE