• Energy Research
• Finnish close

Kiinteistön ja lämpölaitoksen välinen tiedonsiirtotapa -tutkimusprojektissa selvitettiin energialaitoksen ja energian kuluttajien välisiä tiedonsiirtotarpeita sekä laadittiin suositusehdotus siirrettävien tietojen sisällöstä. Lisäksi projektissa kehitettiin tiedonsiirtotavan demonstraatiosovelluksia. Projekti vietiin läpi vuosien 1996 ja 1997 aikana osana Rakennusten energiatekniikan tutkimusohjelmaa (RAKET). Tiedonsiirtotarpeita selvitettiin syksyn 1996 aikana haastattelemalla projektissa mukana olleita energialaitoksia ja laatimalla tältä pohjalta kirjallinen kysely, joka lähetettiin Suomen Kaukolämpö ry:n jäsenille. Kyselyyn vastasi 37 % sen kohteena olleista energialaitoksista. Saatujen vastausten ja aiemmin tehtyjen haastattelujen perusteella laadittiin energialaitoksen ja asiakkaan välillä siirrettävistä tiedoista suositusehdotus. Ehdotus lähetettiin keväällä 1997 tiedotteena Suomen Kaukolämpö ry:lle, jolla on mahdollisuus huomioida se tulevissa suosituksissaan. Energialaitoksen ja asiakkaan välisen tiedonsiirron demonstrointia varten kehitettiin vuoden 1997 aikana kaksi pilottisovellusta. Molemmissa sovelluksissa on käytössä tietokanta, johon seurattavasta kiinteistöstä luetut kulutustiedot tallennetaan. Tietokannan käyttöliittymä on toteutettu Internet-verkon kautta hajautettuna www-palveluna. Ensimmäinen pilottisovellus tehtiin yhteistyönä VTT:n ja projektissa mukana olleiden Telecom Finland Oy:n ja Elektroniikkatyö Oy:n kanssa ja sen toteutuksessa hyödynnettiin TELE:n kaukovalvontaan kehittämää SafeNet-palveluverkkoa. Kyseinen sovellus oli esitteillä Telecom Finland Oy:n osastolla elokuussa 1997 pidetyillä EnerNet 97-messuilla. VTT:n omana työnä kehitettiin loppuvuodesta 1997 toinen pilottisovellus. Kehitettyä ohjelmistoa on mahdollista ajaa yksittäisellä palvelinkoneella, joka on varustettu Windows NT -käyttöjärjestelmällä.

Tutkimuksessa seurattiin kymmenen suoralla sähkölämmityksellä varustetun omakotitalon energiankulutusta yhden vuoden ajan lokakuun alusta 1989 syyskuun loppuun 1990. Seurantakohteista pääosa oli vuonna 1985 ja sen jälkeen rakennettuja. Tutkimus oli jatkoa tutkimussarjalle, jonka kahdessa aikaisemmassa osassa on selvitetty öijylämmitteisten ja osittain varaavalla sähkölämmityksellä lämmitettyjen omakotitalojen energiankulutusta. Seurantakohteiden energiankulutus oli keskimäärin 28 670 kWh/a. Kulutetusta energiasta oli 95,8 % sähköenergiaa ja 4,2 % tulisijoissa poltettua puuenergiaa. Sähköenergiasta oli 47,3 % ns. päiväsähköä ja 52,7 % yösähköä. Tilojen lämmitykseen käytetyn sähköenergian keskimääräinen normitettu ominaiskulutus oli 43,1 kWh/ m3,a rakennusten lämmintä tilavuutta kohden laskettuna. Ottamalla puuenergia huomioon ominaisenergiankulutus oli 44,6 kWh/m3,a. Tilojen lämmityksen energiankulutuksen osuus rakennusten kokonaisenergiankulutuksesta oli keskimäärin 57,3 %. Lämpimän talousveden energiankulutus asukasta kohden laskettuna oli keskimäärin 841 kWh/lö,a. Lämpimän talousveden tuottoon käytetyn sähköenergian osuus rakennuksen kokonaisenergiankulutuksesta oli 14,8 %. Lämminvesivaraajien vuotuinen energiahäviö oli keskimäärin 970 kWh/a ja vuosihyötysuhde oli 76,4 %. Tilojen ja talousveden lämmityksen sähköenergiankulutuksista ja lämminvesivaraajien energiahäviöistä laskien saatiin keskimääränseksi sähkölämmityksen vuosihyötysuhteeksi 95,1 % olettamalla, että lämminvesivaraajien energiahäviöitä ei hyödynnetä tilojen lämmityksessä. Taloussähkön vuosikulutus oli 7 642 kWh/a, joka on 26,7 % rakennusten kokonaisenergiankulutuksesta. Lämpimän ja kylmän talousveden ominaiskulutukset olivat keskimäärin 50 dm3/hlö,vrk, ja 95 dm3/hlö,vrk. Aikaisempien tutkimusten tuloksiin verrattuna lämpimän talousveden ja taloussähkön energiankululukset ovat suuremmat. Talouskohtaiset kulutuserot olivat huomattavia. Myös tilojen lämmityksen ominaisenergiankulutus on suurentunut. Kokonaissähkötehon suurimmat tehohuiput olivat pääasiassa veikonloppuiltoina, jolloin taloussähköä kulutettiin runsaasti. Lämminvesivaraajien sähkövastusten kytkeytyminen päälle ja saunominen vaikuttivat ratkaisevasti tehohuippuihin. Ulkolämpölilan ollessa noin 0 °E olivat kokonaissähkötehon tuntikeskiarvot suurimmillaan 10,5-12,5 kW.

Tutkimuksessa selvitettiin suurteollisuuden ohjattavaa sähkötehopotentiaalia kirjallisten kyselyiden ja tutustumiskäyntien avulla. Kyselyt lähetettiin suurimmille sähkön kuluttajille ja kyselyiden tuloksia täydennettiin tutustumalla lähemmin eri teollisuustyyppejä edustaviin toimipaikkoihin.Tutkimuksessa havaittiin, että nykyisellään ilman varoitusaikaa ohjattavaa sähkötehopotentiaalia on suurteollisuudessa n. 10 % valtakunnallisesta talvipäivän kokonaistehosta. Potentiaali on tosin pääosaltaan varattu tehonvajaussuojaukseen. Kun varoitusaikaa kasvatetaan yli 2 tunnin, löytyy vapaata potentiaalia lisää n. 3 -10 % varoitusajasta riippuen. Ohjattava potentiaali koostuu pääosin elektrolyyseistä, jauhimista, kuorimoista, hakkureista, sulatusuuneista, sintrauksesta ja murskaimista.Tutkimuksessa on pitäydytty nykyisin vallitsevien prosessien ja prosessiajotapojen ohjauspotentiaaliin. Jatkotutkimusta kaivataankin kahdella sektorilla, joiden vaikutus ohjauspotentiaalin määrään on huomattava: ns. muun teollisuuden ohjauspotentiaalin selvittämisessä ja prosessimuutosten ja prosessin käyttörytmin muuttamisella aikaansaatavan ohjauspotentiaalin selvittämisessä.

Sähköenergian kulutusarvioita laadittaessa ja kulutuksia seurattaessa käytetään yleisesti tunnuslukua, jossa kulutus jaetaan rakennustilavuudella. Tämä tunnusluku kuvaa huonosti rakennuksen sähköenergiatehokkuutta, koska kulutukseen vaikuttavat oleellisesti varustetaso ja toiminta. Tässä tutkimuksessa määriteltiin rakennuksen eri laiteryhmille kulutusluokittelut, joissa laiteryhmien kulutukset normitettiin niiden tuottamaa palveluyksikköä kohti. Luokittelut jaettiin seitsemään eri tasoon A:sta G:hen. Taso A edustaa energiaa säästävää tekniikkaa ja taso G energiaa tuhlaavaa. Kun tunnetaan rakennuksen varustetaso ja sen tarvitsemat palvelut sekä laiteryhmien luokittelut, voidaan sähkön kokonaiskulutuksen tavoitearvo laskea. Tutkimuksessa kehitettiin sähkölaitteiden kulutusseurantaan summamittausmenetelmää, jolla erillisten laiteryhmien kulutuksia voidaan seurata rakennuksen sähköpääkeskuksesta ilman erillistä laitekohtaista mittarointia. Seurannalla voidaan todentaa rakennuksen ja laiteryhmien todellinen energiatehokkuus. Sähkökuormien välillisiä vaikutuksia rakennusten lämmitykseen tarkasteltiin laskennallisilla ja tilastollisilla analyyseillä. Tehontarvetarkasteluissa havaittiin, että sähkökuormilla ei ole merkittävästi vaikutusta lämmitystehoon kuormien ja huipputehon eriaikaisuuden vuoksi. Energialaskelmissa havaittiin, että korkea kuormitustaso pienenentää sähkökuormien hyödyntämisastetta. Nykypäivän rakennuksissa laskennallinen sähkökuormien hyödynnettävyys lämmityksessä on asuinrakennuksissa noin 0,45 - 0,50 kWhlämpö/kWhsähkö sekä toimistorakennuksissa noin 0,25 - 0,45 kWhlämpö/kWhsähkö. Tilastollisissa analyyseissä havaittiin, että toimistorakennuksissa sähkökuormien hyväksikäyttöaste lämmityksessä oli 0,22-0,76 kWhlämpö/kWhsähkö. Asuinrakennuksissa sähkön- ja lämmönkulutuksen välinen riippuvuus ei ollut tilastollisesti löydettävissä. Tutkimuksessa tarkasteltiin sähkölaitekuormien välillisiä vaikutuksia ilmastoinnin jäähdytyslaitteiden mitoitukseen ja sitä kautta sekä ilmastoinnin tehontarpeeseen että energiankulutukseen. Toimistolaitekuormien välillinen vaikutus ilmastoinnin kokonaistehontarpeeseen on 0,40-0,50 Wjäähd /Wsähkö toimistolaitteiden sähkötehon muutoksesta. Ilmastoinnin jäähdytyksen sähköenergiankulutus kasvaa välillisesti yli 0,20 kWhjäähd/kWhsähkö toimistolaitekuorman lisäyksestä.

Työn tavoitteena oli selvittää voimalaitospolttoaineiden tulevaisuuden verovaihtoehtojen vaikutus eri polttoaineiden käyttömääriin ja syntyviin rikkidioksidi- (SO2), typenoksidi- (NOx), hiilidioksidi- (CO2) ja hiukkaspäästöihin. Työssä tarkasteltiin ensin Suomen energiaverotuksen kehittymistä. Tämän jälkeen selvitettiin energiantuotannon rakenne vuonna 1994. Tätä varten laadittiin laaja kattilatiedosto, joka kattaa noin 95 % Suomen energiantuotannon polttoaineiden kulutuksesta. Kattilatiedoston avulla laskettiin vuoden 1994 hiukkas-, SO2-, NOx- ja CO2-päästöt. Tulevaisuuden tarkasteluvuodeksi valittiin vuosi 2010, jonne kauppa- ja teollisuusministeriön laatimat primäärienergian kulutusarviot ulottuvat. Tulevaisuuden veromalleina tarkasteltiin neljää vaihtoehtoa. Ensimmäisessä vaihtoehdossa verotus olisi vuosien 1995 ja 1996 mukainen ja toisessa kuten 1.1.1997 alkaen. Jälkimmäinen vaihtoehto otettiin tarkasteluvaihtoehdoksi projektin myöhemmässä vaiheessa. Kolmannessa vaihtoehdossa EU-verojen suomalainen sovellus olisi täysimääräisenä voimassa eli verotus olisi tasolla, jolla raskaan polttoöljyn vero on 10 dollaria barrelilta. Neljännessä vaihtoehdossa polttoaineita ei verotettaisi lainkaan, vaan siirryttäisiin kulutuksen verotukseen. Kattilatiedoston ja kilpailukyvyn muutosten avulla selvitettiin, miten vuoden 2010 polttoaineiden kulutusjakauma muuttuisi eri veromalleilla. Eri verovaihtoehdot vaikuttavat eniten polttoturpeen ja maakaasun asemaan Suomessa. Jos polttoturpeen ja maakaasun kannalta edullinen EU-verovaihtoehto toteutuisi, lisättäisiin turvetuotantoalueiden määrää ja kasvatettaisiin maakaasun siirtoputkistokapasiteettia. Polttoturpeen kulutus kasvaisi 70 % ja maakaasun kulutus yli kaksinkertaiseksi vuoden 1995 tasoon verrattuna. Mikäli vuonna 2010 verot olisivat kuten 1.1.1997 alkaen, polttoturpeen kulutus säilyisi suunnilleen vuoden 1995 tasolla ja maakaasun kulutus kasvaisi noin 50 %. Jos kulutuksen verotusvaihtoehto toteutuisi, polttoturpeen kulutus laskisi melkein kolmanneksen ja maakaasun kulutus kasvaisi runsaan kolmanneksen vuoteen 1995 verrattuna. Eri verovaihtoehtojen vaikutus hiukkas- ja typenoksidipäästöihin on vähäinen. Tämä johtuu siitä, että uusia laitoksia koskevissa päästömääräyksissä ei ole kovin suuria eroja eri polttoaineiden kesken. Myöskään hiilidioksidipäästöjen erot eri verovaihtoehdoissa eivät ole kovin suuria. Ympäristön kannalta parhaan vaihtoehdon valintaa vaikeuttaa lisäksi se, että pienet erot eri päästökomponenttien kokonaispäästömäärissä menevät ristiin eri verovaihtoehtojen kesken. Ainoastaan rikkidioksidipäästöjen kohdalla verovaihtoehdolla on todellista merkitystä. Tällöin EU-verojen suomalaisen sovelluksen to-teutuessa rikkidioksidipäästöt kasvaisivat selvästi vähiten.