1 Yhteenveto laskennasta Lähiretu Loppukokous 20.6.2017
Säästö 2 Kuvaaja I. Säästö yhteisen maalämpöjärjestelmän elinkaarikustannuksissa verrattuna erillisiin järjestelmiin eri tarkastelujaksoilla. 80% tehomitoitus, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi 30% 25% 20% 15% 10% 120 m2-15 vuotta 120 m2-25 vuotta 240 m2-15 vuotta 240 m2-25 vuotta 5% 0% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rakennusten lukumäärä
3 Yhteisellä maalämpöjärjestelmällä voidaan pienehköissä omakotitaloissa säästää elinkaarikustannuksissa noin 25% ( 70.000 ) verrattuna erillisten järjestelmien yhteenlaskettuihin elinkaarikustannuksiin 15 vuoden tarkastelujaksolla (Kuvaaja I). Yhteisen järjestelmän kustannustehokkuus kasvaa voimakkaasti muutaman ensimmäisen rakennuksen kohdalla, mutta tarkasteltaessa useampaa rakennusta kasvu tasaantuu ja mahdollisesti kääntyy laskuun ennen 10 rakennusta. Rakennusten määrän kasvaessa yhteisen järjestelmän rakennuskohtainen energiankulutus kasvaa suhteessa yksittäiseen järjestelmään, mikä selittyy lämpökanaalien pituuden kasvulla ( Lämpöhäviöt, painehäviöt, putkikoko, pumppaussähkö) Rakennusten etäisyydellä toisistaan on merkittävä vaikutus kokonaiskustannuksiin (Kuvaaja II) Erityisesti lämpimän käyttöveden kierto ja pumppaussähkö aiheuttaa lisävuosikustannuksia useamman rakennuksen yhteisessä järjestelmässä (Kuvaaja III), mutta myös lämmityssähkö kasvaa lämmitysveden ΔT:n kasvaessa Säästöjen saavuttaminen vaatii suunnittelua ja optimointia järjestelmältä. Esimerkiksi menoveden lämpötilan nostaminen suuremman ΔT:n saavuttamiseksi, lämpökertoimen kustannuksella, on usein kannattavaa, koska vältytään suuremmalta putkikoolta. Huonolla optimoinnilla menetetään helposti 5% elinkaarikustannuksissa.
4 Kuvaaja II. Yhteisen järjestelmän kannattavuuksia erilaisella sijoitteluetäisyyksillä. 7 kpl 160 m2 rakennuksia,100% tehomitoitus, tarkastelujakso 20 vuotta, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi 25% 20% 15% 10% 5% 0% Tiivis - Lämpökanaalia keskim. 18m/rakennus Normaali - Lämpökanaalia keskim. 21m/rakennus Harva - Lämpökanaalia keskim. 27m/rakennus 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0-500 -1 000-1 500-2 000-2 500 Yhteisen lämmitysjärjestelmän säästö elinkaarikustannuksissa verrattuna erillisiin järjestelmiin Elinaarikustannukset per rakennus verrattuna normaaliin sijoitteluun
5 Kuvaaja III. Sähkön kulutus erikokoisilla järjestelmillä. 160 m2,100% tehomitoitus. 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 1 rakennus 3 rakennusta 6 rakennusta 9 rakennusta Yhteisestä järjestelmästä aiheutuva lisäpumppaussähkö (kwh) Lämpöpumpun kuluttama sähkö käyttöveden lämmitykseen (kwh) Lämpöpumpun kuluttama sähkö lämmitykseen (kwh)
6 Yhteisen järjestelmän kannattavuus suhteessa erillisiin järjestelmiin heikkenee rakennusten koon kasvaessa (Kuvaaja IV). Yleisestikin mitä suurempi rakennus, sitä kannattavampi on erillisen järjestelmän maalämpöinvestointi (=suurempi kulutus). Absoluuttisiin säästöihin yhteisen järjestelmän ratkaisussa ei rakennusten koolla ole samanlaista vaikutusta, mutta heikkenee suurempia rakennuksia kohti Suurempien rakennusten suurempi energiantarve (=suurempi virtaama/sähkönkulutus), myös käyttöveden kiertohäviöt kasvavat (Kuvaaja V)
7 Kuvaaja IV. Yhteisen järjestelmän kannattavuuksia eri kokoisilla rakennuksilla. 6 kpl rakennuksia, 80% tehomitoitus, tarkastelujakso 15 vuotta, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 100 m2 150 m2 200 m2 250 m2 Keskimääräinen vuosittainen säästö elinkaarikustannuksissa rakennusta kohden Yhteisen lämmitysjärjestelmän säästö elinkaarikustannuksissa verrattuna erillisiin järjestelmiin 500 400 300 200 100 0
Lämpimän käyttöveden kierron häviöt vuodessa / rakennus [kwh] 8 Kuvaaja V. Lämpimän käyttöveden kierron häviöt eri kokoisilla rakennuksilla. 6 kpl rakennuksia, 80% tehomitoitus. 3000 2750 2500 2250 2000 1750 1500 100 150 200 250 Rakennuksen koko [m 2 ]
9 Lämpimän käyttöveden kierron häviöistä aiheutuvat kustannukset voidaan elimioida tuottamalla lämmin käyttövesi rakennuskohtaisesti. Tällöin tilojen lämmitysvedellä ladataan huoneistokohtaisia varaajia ja lisälämmitys tapahtuu sähköllä. Aiheuttaa lisäinvestointikustannuksia ylimääräisten rakennuskohtaisten varaajien ja jakokeskusten muodossa, mutta toisaalta säästetään putkituksissa. Lämpimän käyttöveden kierron poistumisesta aiheutuvat säästöt ovat kuitenkin tutkimuksen perusteella merkittävimpiä kuin lisäinvestoinneista + osasähkölämmityksestä aiheutuvat kustannukset. (Kuvaajat VI ja VII) Hajautettu lämpimän käyttöveden tuoton kannattavuus ei ole niin herkkä rakennusten väliselle etäisyydelle, koska putkitusten tekeminen on halvempaa sekä lämpöhäviöt ovat pienempiä, mutta säästöjen saavuttamiseksi on optimoitava tapauskohtaisesti lämmitysveden lämpötila. Korkeampi lämpötila -> pienempi jälkilämmitystarve, mutta alhaisempi lämpökerroin Tarvitaan lämpöpumppujen todelliset suorituskykytiedot
Säästö 10 Kuvaaja VI. Säästö yhteisen maalämpöjärjestelmän elinkaarikustannuksissa verrattuna erillisiin järjestelmiin eri lkv tuottoratkaisuilla. 80% tehomitoitus, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi, 15 v tarkastelujakso 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rakennusten lukumäärä 120 m2 - Keskitetty lkv tuotto 120 m2 - Hajautettu lkv tuotto 240 m2 - Keskitetty lkv tuotto 240 m2 - Hajautettu lkv tuotto
Säästö elinkaarikustannuksissa per rakennus 11 Kuvaaja VII. Säästö hajautetulla lkv tuottoratkaisulla verrattuna keskitettyyn. 80% tehomitoitus, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi, 120 m 2 rakennukset 1 800 1 600 1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 0-200 -400 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rakennusten lukumäärä 15 vuoden tarkastelujakso 25 vuoden tarkastelujakso
12 Keskitetyn aurinkolämpöjärjestelmän kannattavuus maalämmön rinnalla on selkeästi hajautettua parempi (Kuvaaja IX), säästöjä investoinnissa saadaan 4000-6000 per rakennus, riippuen järjestelmän koosta. Ratkaisun, jossa aurinkolämpöjärjestelmä lisätään keskitetyn maalämmön rinnalle, takaisinmaksuaika venyy kuitenkin melko pitkäksi (kuvaaja X), vaikka laskelmiin on huomioitu esimerkiksi yösähkön hyödyntäminen ja lämpöpumpun huoltokustannusten aleneminen Lämmintä käyttövettä valmistetaan jo tietyllä hyötysuhteella (=lämpökertoimella), mikä alentaa lisälämmönlähteen kannattavuutta. Yösähkön kannattavuus alkaa kasvaa vasta pitemmän ajan kuluessa (kuvaaja VII), johtuen käytetystä energian hinnan korotuksesta. Pienillä järjestelmillä keskitetty aurinkolämpö ei vaikuttaisi kannattavalta pidemmilläkään tarkastelujaksoilla, mutta koon kasvaessa kannattavuus paranee (Kuvaaja XI)
Säästö tarkastelujaksolla per rakennus 13 Kuvaaja VIII. Yösähkön hyödyntämisen kannattavuus eri tarkastelujaksoilla. 4 kpl 160 m2 rakennuksia, 80% tehomitoitus, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0-500 -1 000-1 500-2 000 10 15 20 25 Tarkastelujakson pituus [vuotta] Erillinen maalämpöjärjestelmä Yhteinen maalämpöjärjestelmä
14 Kuvaaja IX. Keskitetyn aurinkolämpöjärjestelmän säästö elinkaarikustannuksissa verrattuna rakennuskohtaiseen aurinkolämpöjärjestelmään. 80% tehomitoitus, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 3 rakennusta 6 rakennusta 9 rakennusta 120 m2, 15 vuoden tarkastelujakso 240 m2, 15 vuoden tarkastelujakso 120 m2, 25 vuoden tarkastelujakso 240 m2, 25 vuoden tarkastelujakso
Säästö elinkaarikustannuksissa per rakennus 15 Kuvaaja X. Keskitetyn maa- ja aurinkolämpöjärjestelmän säästö elinkaarikustannuksissa verrattuna keskitettyyn maalämpöjärjestelmään. 80% tehomitoitus, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0-1 000 3 rakennusta 6 rakennusta 9 rakennusta -2 000-3 000 Akselin otsikko
Elinkaarikustannukset per rakennus 25 vuodessa 16 Kuvaaja XI. Eri järjestelmien rakennuskohtaisten elinkaarikustannusten vertailua. 80% tehomitoitus, sähkön hinta 100 /MWh +3 %/vuosi, 120 m 2 rakennukset 33 000 32 000 31 000 30 000 29 000 Keskitetty maalämpö Keskitetty maalämpö hajautetulla lkv tuotolla Keskitetty maa- ja aurinkolämpö 28 000 27 000 26 000 3 rakennusta 6 rakennusta 9 rakennusta
17 Sähkön hinnan vaikutusskenaarioita on esitetty kuvaajassa XII Luonnollisesti ratkaisujen, joissa energiankulutus kasvaa perusratkaisuun (hajautetut järjestelmät) verrattuna, kannattavuus heikkenee energian hinnan noustessa ja toisaalta aurinkoenergian kannattavuus paranee. Energian hinnan muutokset eivät vaikuta merkittävästi hajautetun lämpimän käyttöveden tuottoratkaisun kannattavuuteen suhteessa keskitettyyn. Pienemmät lämpöhäviöt vs. sähköllä tuotettu käyttöveden osuus
18 Kuvaaja XII. Eri järjestelmien kannattavuusvertailua eri hintaskenaarioilla. 20v tarkastelujakso, 5 kpl 160m 2 rakennuksia, 80% tehomitoitus 40 000 40% 35% 35 000 30% 25% 30 000 20% 15% 25 000 10% 5% 20 000 100 /MWh + 1%/vuosi 100 /MWh + 3%/vuosi 120 /MWh + 3%/vuosi 120 /MWh + 5%/vuosi 0% Keskitetty maalämpö, elinkaarikustannukset per rakennus Keskitetty maalämpö hajautetulla lkv tuotolla, elinkaarikustannukset per rakennus Keskitetty maa- ja aurinkolämpö, elinkaarikustannukset per rakennus Säästö elinkaarikustannuksissa, Keskitetty maalämpö vs. Hajautettu maalämpö Säästö elinkaarikustannuksissa, Keskitetty maalämpö hajautetulla lkv tuotolla vs. hajautettu maalämpö Säästö elinkaarikustannuksissa, Keskitetty maa- ja aurinkolämpö vs. hajautettu maa- ja aurinkolämpö
Säästö elinkaarikustannuksissa per rakennus 19 Kuvaaja XIII. Hypoteettisen joustosähkön hyödyntämisen kannattavuus eri tarkastelujaksoilla. 4 kpl 160 m2 rakennuksia, 80% tehomitoitus, sähkön hinta 150 /MWh, joustosähkön hinta 50 /MWh +3 %/vuosi 20 000 17 500 15 000 12 500 10 000 7 500 5 000 2 500 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% Erillinen maalämpöjärjestelmä (eur) Yhteinen maalämpöjärjestelmä (eur) Erillinen maalämpöjärjestelmä (%) Yhteinen maalämpöjärjestelmä (%) 0 10 15 20 25 Tarkastelujakson pituus [vuotta] 0%
20 Yhteenveto & Pohdintaa Keskitetyillä järjestelmillä päästään suhteellisesti hyviin säästöihin elinkaarikustannuksissa verrattuna erillisiin järjestelmiin, erityisesti jos lämmin käyttövesi tuotetaan rakennuskohtaisesti. Optimaalinen koko keskitetylle järjestelmällä on 5-10 rakennusta, riippuen mm. rakennusten koosta, sijoittelusta sekä tarkasteluaikajaksosta Absoluuttisissa rakennuskohtaisissa keskimääräisissä säästöissä elinkaaritarkastelussa tullaan kuitenkin puhumaan sadoista ei esimerkiksi tuhansista euroista vuodessa. Onko tämä riittävä? Tämän tarkastelun perusteella on käynyt ilmeiseksi, että keskitetty järjestelmä vaatii huolellista tapauskohtaista suunnittelua ja optimointia elinkaarisäästöjen saavuttamiseksi. Ylimääräisiä suunnittelukuluja ei ole huomioitu laskelmissa. Mikä tulee olemaan niiden vaikutus kannattavuuteen?
21 Liite 1. Laskennan peruslähtötietoja Tilojen lämmityksen SCOP = 4,3 (menoveden lämpötila max. 35 o C Käyttöveden lämmityksen SCOP = 2,5 Yösähkön hinta -25% Huolto-, käyttö- ja korjauskulut Lämpöpumput 3% investoinnista / vuosi Hajautettuun lämpimän veden tuottoon tarkoitettu järjestelmä: 1,5% investoinnista / vuosi Aurinkolämpöjärjestelmä, varaajat, ym: 1% investoinnista / vuosi
22 Liite 2. Laskennassa käytettyjä energiantarpeita Bruttoala [m 2 ] Lämmin käyttövesi [kwh] Tilojen lämmitys [kwh] 100 3500 6500 110 3700 7100 120 3900 7700 130 4100 8150 140 4300 8700 150 4500 9200 160 4600 9600 170 4700 10000 180 4800 10400 190 4900 10700 200 5000 11000 210 5050 11300 220 5100 11600 230 5150 11850 240 5200 12100 250 5250 12350
23 Liite 3. Aurinkolämpötarkastelussa käytettyjä lähtötietoja Aurinkolämmön kanssa hyödynnetään yösähköä (tarvitaan joka tapauksessa suurempi varaajakoko) Tasokeräin 1,8 m 2 absorptiopinta-alalla, sijainti: Tampere, kallistus: 30 o, suuntaus: etelä, varjostus 5% Keräinten lukumäärä / tuottoosuus lkv tarpeesta 3 rakennusta 6 rakennusta 9 rakennusta 120 m 2 10 / 43,4% 20 / 43,7% 31 / 44,2% 240 m 2 15 / 47,4% 33 / 47,7% 48 / 48,0%