kurnitski kaukolämpö 20.11.09
DESCRIPTION
Kaukolämmön kehitysnäkökulmiaTRANSCRIPT
Kaukolämmön kehitysnäkökulmia päästövaatimusten kiristyessä 20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Kestävä rakennettu ympäristö
Liiketoiminta ja markkinat
Voimaan-tuminen
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Rakennettu ympäristö energiatehokkaaksi
• Kaavoitukseen energiatehokkuutta • Energiatehokas ja kestävä uudisrakentaminen • Korjausrakentamiseen uusia toiminta- ja rahoitusmalleja
Energiamurroksesta uusi markkina
• AW Energy Oy • Kodin Onniset Oy • Viola Systems Oy • Norrhydro Oy • Scancool Oy
Suomalaiset energiatietoisiksi
toimijoiksi • Kansalaiset mukaan energiatalkoisiin • Energianeuvontaan uudet toimintamallit
Vähenevällä yksilöiden
ja yhdyskuntien energiankäytöllä
kasvavaa hyvinvointia ja uutta liiketoimintaa
Yhdyskuntien energian käyttö ja päästöt kääntyvät
laskuun – systeeminen muutos
rakennetussa ympäristössä
Energiaohjelma 2008-2012
© Sitra 2009
Miksi puhumme energiatehokkuudesta?
• Rakennusten energiankäytön tehokkuudelle ja erityisesti sen aiheuttamille päästöille monia kansainvälisiä ja kansallisia tavoitteita:
- mm. VNK:n päästöjen lasku 80% 2050 mennessä 1990-tasosta
• Monentasoisia ratkaisuja tarvitaan eri sektoreilla kokonaisuutta unohtamatta:
- Energiahuolto, korjausrakentaminen, uudisrakentaminen
- Energiankäytön ja –huollon (tuotannon) yhteensovittaminen entistä tärkeämpi
- Energiahuolto- ja talotekniikkaratkaisuilla nähtävissä keskeinen rooli
• Rakennusten osuus on 41% koko EU:n energiankäytöstä (Eurostat)
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Missä ollaan 2015, 2020, 2030, 2050?
• Asetettujen päästötavoitteiden aikataulu likimain rakennushankkeiden elinkaaren mittainen – pitää jo nyt ottaa huomioon
• Laadittu useita skenaarioita, tuoreimpana VNK:n Valtioneuvoston tulevaisuusselonteko (www.vnk.fi/julkaisut)
- tehokkuuskumous (A)
- kestävä arkikilometri (B)
- omassa vara parempi (C)
- teknologia ratkaisee (D)
• Mitä skenaariot tarkoittavat energia-alan kannalta?
• Minkälainen Suomi on vaikka 2030?
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
VNK:n skenaarioiden keskeiset piirteet
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Energiankäyttö ja päästöt VNK:n skenaarioissa
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Energiankäyttö ja päästöt eivät korreloi
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Miten päästötavoitteet saavutetaan?
• Vähäpäästöiset energiatehokkaat rakennukset/kaupungit:
- Puhdas kaukolämpö
- Puhdas sähkö
- Hyvä rakennusvaippa ja talotekniikka
- Jätteen ja jäteveden hyödyntäminen
- Joukko- ja kevyen liikenteen suuri osuus
• Hyvä esimerkki Tukholma, 4,5 tCO2/as/vuosi (liikenne mukana)
• Haja-asutusalueilla, missä kaukolämpö ei kannata:
- maalämpöpumput ja muut kiinteistökohtaiset energiaratkaisut
• Sektorikohtaiset toimenpiteet: - Energiatuotannon päästöjen vähentäminen
- Uudis- ja korjausrakentamisen energiatehokkuuden parantaminen
- Järkevä kaavoitus/yhdyskuntasuunnittelu
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Kaukolämmön kilpailukykyyn vaikuttavia tekijöitä
• Lämpöpumput - Osittain, enemmän välillisesti päästöjen ja energiamuotojen kertoimien kautta - Mittakaavariippumaton, eli soveltuu myös kaukolämmön tuotantoon (kuten myös
aurinkokeräimet)
• Hinta
- Puhtaasta päästöttömästä lämmöstä voidaan maksaa enemmän
• Matalaenergiarakentaminen - Lämmitystarve pienempi/matalalämpötilajärjestelmät
• Energiatehokkuuden laskentatapa/energiamuotojen kertoimet: - Suuri ohjausvaikutus, koska vaikuttaa suoraan rakentamiskustannuksiin
• Päästöt - Ei voi ylikorostaa
• Imago
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Kaukolämpö vs. maalämpö
Pientalovaltaisen alueen kannattavuustarkasteluja raportissa:
• Kevennetty kaukolämpötekniikka. Kustannustehokkaan jakelu- ja asiakasteknologian kehittäminen matalan kulutustason olosuhteisiin Gaia Consulting Oy, loppuraportti v. 2009 (29 s)
• http://www.energia.fi/fi/kaukolampo/kirjasto/tutkimusraportit
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
(Vapaavuori, Asuntoforum 2008)
Rakentamismääräykset 2012
Jarek Kurnitski 20.11.2009
© Sitra 2009
Rakennusten energiatehokkuuden määritelmä
20.11.2009 Jarek Kurnitski
• ET-luku laskee yhteen kaikki ostoenergiat yhdeksi tunnusluvuksi relevanteilla energiamuotojen kertoimilla painottettuna (EN 15603)
• Oikeat energiamuotojen kertoimet keskeinen asia energiatehokkuus-vaatimusten ohjausvaikutuksen kannalta
• CO2 päästöpohjaisilla energiamuotojen kertoimilla laskenttuna (esimerkki):
ET 200
Ostoenergia Rakennus A Rakennus B
Sähkö, kWh/(m2 a) 100 50
Kaukolämpö, kWh/(m2 a) 50 100
Yhteensä, kWh/(m2 a) 150 150
Ostoenergia Rakennus A Rakennus B
Sähkö, kWh/(m2 a) 100*2 50*2
Kaukolämpö, kWh/(m2 a) 50*0,7 100*0,7
Yhteensä, kWh/(m2 a) 235 170
© Sitra 2009
Factors vs. grid efficiency
• Primary energy or CO2 based factors may be used to take into account the grid efficiency
• The figure shows large variation of specific emissions [kg(CO2)/MWh] of electricity generation
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
(TKK Kestävä energia KesEn tutkimus)
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Sähkön kulutuksen muutos (814)
Kaukolämmön kehitys?
© Sitra 2009
2007 2015 2020 2030 2007 2015 2020 2030 TWh TWh TWh TWh TWh TWh TWh TWh
Vesivoima 14,0 14,0 15,0 16,8 14,0 14,0 15,0 16,8
Tuulivoima 0,2 2,0 4,5 7,5 0,2 2,0 4,5 7,5
Ydinvoima 22,5 34,6 47,4 56,4 22,5 34,6 47,4 43,5
Kaukolämpö yhteistuotanto 14,5 18,1 21,1 20,1 14,5 18,1 21,1 20,4
Teollisuus yhteistuotanto 12,1 15,0 15,5 15,3 12,1 15,0 15,5 15,3
Erillinen sähköntuotanto 14,5 10,5 8,6 6,8 14,5 10,5 8,6 15,0
Tuotanto 77,8 94,2 112,1 122,9 77,8 94,2 112,1 118,5
Nettotuonti 12,6 6,9 -5,6 -8,2 12,6 6,9 -5,6 -3,9
Kulutus 90,3 101,0 106,5 114,6 90,3 101,0 106,5 114,6
Mt Mt Mt Mt Mt Mt Mt Mt
Tuotannon CO2-päästöt 17,6 15,7 14,2 13,5 17,6 15,7 14,3 21,8
kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh kg/MWh
Tuotannon CO2-ominaispäästöt (energiamenetelmä) 226 167 127 110 226 167 128 184
Arvio Suomen sähköntuotannon CO2-ominaispäästöistä lähitulevaisuudessa Energiateollisuus ry/Pöyry: Sähköntuotantoskenaariot vuoteen 2030
Perusskenaario Lisäydinvoimaa vähemmän -skenaario
Yhteistuotannon polttoaine-energia ja päästöt on skenaarioissa laskettu energiamenetelmällä. Skenaarioiden vuoden 2007 lukuarvo on hieman Tilastokeskuksen tilastoista määritettyä vastaavaa arvoa pienempi: Tilastokeskuksen energiamenetelmällä määritetyt ominaispäästöt olivat vuonna 2007 240 kg/MWh (noin 6 % suuremmat). Hyödynjakomenetelmällä lasketut arvot ovat tyypillisesti noin 15–20 % energiamenetelmällä määritettyjä arvoja suurempia. Seuraavassa kuvassa lukuarvot on muunettu ensin Tilastokeskuksen energiamenetelmän tasoon ja sitten hyödynjakomenetelmää vastaavalle tasolle (hyödynjakomenetelmä = 1,06 · 1,15 energiamenetelmä).
© Sitra 2009
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Specific CO2 emissions of total electricity generation as a function of outdoor temperature 2006–2008
• Generation of separate conventional thermal power in Finland can be high in summer period due to shortage of hydro power and lack of CHP which is generated against heat load of district heating
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
-26 -22 -18 -14 -10 -6 -2 2 6 10 14 18 22 26 30
Outdoor temperature at Helsinki, °C
Spe
cifi
c C
O2 e
mis
sio
ns,
kg(
CO
2)/
MW
h
(TKK KesEn tutkimus)
© Sitra 2009
Demand change allocation for 2007
20.11.2009 Jarek Kurnitski
• We have calculated the demand change allocation an hour by hour for the current situation (2007) according to the order of variable cost of production sources
• Results show that during 90% of the time of the year the demand change will be
allocated to the separate conventional thermal power, 2% to CHP and the rest for
carbon-neutral production (not shown in the Table). This means that an hourly
weighted specific emissions by new or non-appearing electricity use is as high as
814 kg(CO2)/MWh that is average emission of total generation by factor 3.
Specific CO2 emissions by new or non-appearing electricity use (demand change)
for current situation
Current situation (year 2007) Total electricity generation
Separate conventional
thermal power
CHP electricity generation
Industrial CHP
Weighted average specific
emission
Specific emission kg(CO2)/MWh
279 893 439 190 814
Share of the demand change 90 % 2 % 0 %
Current situation (year 2007) Total electricity generation
Separate conventional
thermal power
CHP electricity generation
Industrial CHP
Weighted average specific
emission
Specific emission kg(CO2)/MWh
279 893 439 190 814
Share of the demand change 90 % 2 % 0 %
(TKK KesEn tutkimus)
© Sitra 2009
20.11.2009
© Sitra 2009
© Sitra 2009
© Sitra 2009
© Sitra 2009
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Kaukolämmön kulutuksen muutoksen vaikutus CO2-päästöihin (sähköntuotanto pysyy vakiona) – nykytilanne/2007 data
• Erillinen lämpövoima vaihtoehtona kaukolämmön yhteistuotantosähkölle, laskettu Tilastokeskuksen v. 2007 vuositilastoista hyödynjakomenetelmällä
• Kaukolämmön kulutuksen muutos ei vaikuta Suomen päästöihin nykyisellä energiatuotantorakenteella (28,9-29,2 t -50% ja +50% välillä)
0
5
10
15
20
25
30
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.295 1.3 1.4 1.5
Kaukolämmön kulutuksen muutos (1=nykytilanne, 0,5=50%:n
vähennys nykytilanteesta, 1,5=50%:n lisäys nykytilanteesta)
Säh
kön
ja k
auko
läm
mö
n t
uo
tan
no
n p
ääst
öt
yhte
ensä
,
milj
. t C
O2
SÄHKÖNTUOTANNON PÄÄSTÖT (milj. t) KAUKOLÄMMÖN PÄÄSTÖT (milj. t)
(TKK Kestävä energia KesEn tutkimus)
© Sitra 2009
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Ruotsin esimerkki:
CO2 emission consequences of energy measures in buildings
(Björn Rolfsman, 2001)
• Norrköpingin kaukolämmitetyn kerrostalon energiansäästö-
toimenpiteiden (lisälämmöneristäminen, ikkunoiden vaihto ja
maalämpöpumppu) vaikutus
© Sitra 2009
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Lämmitysenergian säästö kaukolämmitetyssä talossa/ kaukolämmön ja sähkön yhteistuotanto
• Lämmön ja sähkön yhteistuotanto syrjäyttää markkinoilta erillistuotantosähköä, mikä alentaa päästöjä merkittävästi
Lämmitysenergian säästötoimenpide
CO2 päästöjen lasku rakennustasolla
Vähemmän kaukolämpöä → vähemmän yhteistuotantosähköä
Yhteistuotantosähkön vajaus korvautuu erillistuotantosähköllä,
jolla korkeat päästöt → tuotannon päästöt lisääntyvät
Tuotannon päästöjen lisäys päästöjen lasku
rakennuksessa → kokonaisuudessa samat päästöt
© Sitra 2009
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Sähkölämmitys korvaa kaukolämpöä tai päinvastoin (kokonaiskulutus vakio) – nykytilanne/2007 data
Erillinen lämpövoima vaihtoehtona sekä kaukolämmön
yhteistuotantosähkölle että kaukolämmöllelaskettu Tilastokeskuksen vuositilastoista (hyödynjakomenetelmä)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.295
Kaukolämmön kulutuksen muutos (1=nykytilanne, 0,5=50%:n
vähennys nykytilanteesta, 1,5=50%:n lisäys nykytilanteesta)
Säh
kön
ja k
auko
läm
mö
n t
uo
tan
no
n
pää
stö
t yh
teen
sä, m
ilj. t
CO
2
SÄHKÖNTUOTANNON PÄÄSTÖT (milj. t) KAUKOLÄMMÖN PÄÄSTÖT (milj. t)
• Esim. 10%:n kaukolämmön kulutuksen lisäys alentaa päästöjä merkittävästi (vrt. sähköisten mukavuuslattialämmitysten korvaaminen)
• 1,295 kertoimella erillinen lämpövoima on vuositasolla nolla
(TKK Kestävä energia KesEn tutkimus)
© Sitra 2009
(TKK Kestävä energia KesEn tutkimus)
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Sähkön kulutuksen muutos (814)
Kaukolämmön kehitys?
Rakentamisen ohjauksen valinta 1: aikahetki
Rakentamisen ohjauksen valinta 2: keskiarvon ja kulutuksen muutoksen välistä
© Sitra 2009
Kiinteistöverotyöryhmän uusi energialaskentamenetelmä (Raportti B85, Rakennusten energiatehokkuuden osoittaminen kiinteistöveron porrastusta varten. Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikka, Espoo 2009)
• Vapaaehtoinen menetelmä:
- määrittää mm. rakennusten standardikäytön
- ehdotus energiamuotojen kertoimista
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Sähkö 2,0
Kaukolämpö 0,7
Kaukojäähdytys 0,4
Fossiiliset polttoaineet 1,0
Uusiutuvat polttoaineet 0,5
Energiamuotojen kertoimet:
Pientalojen laskenta ei ole välttämätöntä:
© Sitra 2009
Energiamuotojen kertoimilla painotettujen kokonaisenergiankulutusten muodostuminen
20.11.2009 Jarek Kurnitski
Ominaiskulutus, kWh/(m² a)
Pie
nta
lo
Asu
in-
kerr
ost
alo
To
imis
tor
aken
nu
s
Kau
pp
a-ke
sku
s
Ho
telli
Ko
ulu
-ra
ken
nu
s
Liik
un
ta-
sali
Liik
un
ta-
hal
li
Päi
väko
ti
Ter
veys
-ke
sku
s
Sai
raal
a
Tilojen lämmitys 28 21 36 4 9 39 41 48 59 21 57
Ilmanvaihdon lämmitys 2 17 11 40 26 27 19 40 15 17 42
LKV:n valmistus 18 40 6 4 40 11 11 20 25 20 30
Puhaltimet ja pumput 5 10 15 35 35 25 28 23 23 25 54
Valaistus 7 10 22 77 37 23 39 31 21 23 47
Laitteet 16 21 24 4 11 10 0 0 5 28 47
Jäähdytys (sähköä) 3 4 9 10 13 5 0 0 0 18 50
Lämpöenergia yhteensä 78 53 48 75 77 71 108 99 58 129
Sähköenergia yhteensä 78 45 70 126 95 63 67 54 48 94 199
Lämpöenergian kerroin 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
Sähköenergian kerroin 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Painotettu ominaiskulutus 157 144 178 285 243 179 185 183 166 228 488
Pyöristetty E-luku 160 145 180 290 250 180 190 190 170 230 500
© Sitra 2009
Energiatehokkuuden varmistaminen kaavoituksessa
• Kaavoituksessa on järkevää tehdä energiahuoltovaihtoehtojen teknis-taloudelliset tarkastelut ja niiden yhteydessä mm. kaukolämpöpäätös
• Päästöperusteisuus selkeyttää päätöksentekoa
• Mahdolliset kaukolämpöalueet voidaan siten määrittää tontin luovutusehdoissa
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Esimerkkejä: Heat Plan Denmark
• Ovat vähentänet emissioita 25 kg/m2 tasosta 1980 10 kg/m2 tasoon 2006 (vertailukelpoisissa yksiköissä 140 vs. 73 kgCO2/MWh, mutta eri laskentatapa?)
• 2030 lähes hiilineutraali
• The plan is based on an integrated approach, combining
- optimal end-user heat demand reductions - additional 25% or more?
- a lower return temperature from building installations – <35oC
- more district heating (DH) - from 46% up to 63-70% of the market
- energy efficient use of renewable energy in district heating
- individual heat pumps, solar heating and wood pellets
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
District heating heat sources/ Heat Plan Denmark
20.11.2009 Jarek Kurnitski
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1980 1985 1990 1995 2000 2006 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2050
Dis
tric
t H
eating P
roduction in T
Wh
Boilers, biomassBoilers, fossil fuelsHeat pump/Electric heat boilersSolar heatBiomass CHP & geothermyBiogas CHPDecentr gas CHP (back pressure) Central gas CHP (back pressure) Power plant heat extractionWaste incineration heat/CHPSurplus heat from industry
Annual load - Case A
© Sitra 2009
Esimerkki: Ruotsi
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
20.11.2009 Jarek Kurnitski
© Sitra 2009
Mitä pitäisi tehdä?
• Päästöjen alentamisen roadmap:
- Paljon on rakenteilla – hyvä näin ja lisää tarvitaan!
- Lisättävä koordinointia ja viestintää, tarvitaan numeeriset tavoitteet ja skenaariot samoin kuten sähköntuotantoskenaariot
- Selvitettävä vertailukelpoiset ominaispäästöt ainakin FIN, S, DK, D
- Lähes hiilineutraalia kaukolämpöä vuonna 20xx?
• Energiatehokkuuden varmistaminen kaavoituksessa:
- Kaavoitusprosessin kehittäminen
- Energiahuoltoratkaisujen tarkastelut kaavoitusprosessiin
• Imago:
- Missä on vihreän ja puhtaan kaupunkilämmön visio?
- Enemmän tiedotusta päästöjen alentamisesta
20.11.2009 Jarek Kurnitski