Tulevaisuuden rakennuksien tarvitsema energia tuotetaan merkittäviltä osin uusiutuvien energialähteiden avulla. Tällöin rakennuksien energiajärjestelmien kykyä toimia yhdessä vaihtelevan energiatuotannon kanssa tulee merkittävästi parantaa. Käytännössä tämä merkitsee sitä, että rakennuksen energiankäyttöä tulee sopeuttaa energiantuotannon vaatimuksiin.
Uusiutuvan energian tuotanto on vaihtelevaa, erityisesti aurinko- ja tuulivoiman osalta, mikä lisää tuotannon epävakautta ja vaikuttaa energian saatavuuteen ja kustannuksiin. Sähkön markkinahinnan vaihtelun odotetaan lisääntyvän sitä mukaa kuin sään mukana vaihtelevan uusiutuvan tuulivoiman ja aurinkosähkön määrä markkinoilla kasvaa. Myös kaukolämmössä nykyistä dynaamisempi hinnoittelu tulee yleistymään, kun tuotanto perustuu hukkalämpöjen (esimerkiksi datakeskukset) hyödyntämiseen lämpöpumppujen avulla.
Tulevaisuudessa energiatehokkuuden parantaminen ei pelkästään riitä vaan rakennuksien tehon tarvetta tulee pystyä hallitsemaan. Hetkellinen teho ja huipputehon tarve ovat yhtä tärkeitä kuin energiatehokkuus.
Rakennuksien energiajoustavuuden parantamisen on todettu olevan tehokas keino hallita hetkellistä tehontarvetta. Tämä samalla mahdollistaa uusiutuvien energialähteiden laajemman hyödyntämisen energiatuotannossa. Rakennusten energiajoustavuutta voidaan pitää indikaattorina kulutusjouston kyvystä tarjota tuotannolle menetelmä tehopiikkien hallintaan.
Energiajärjestelmien muutos tapahtuu sekä normiohjatusti että markkinaehtoisesti. Komission direktiivien ohjaamana rakennuksien tulee olla tulevaisuudessa nollapäästöisiä. Lisäksi uusiutuvan energian osuutta kokonaiskulutuksesta tulee kasvattaa. Markkinaehtoisesti energianhinnan voimakas tuntitason vaihtelu on selkeä motivaatio kiinteistöomistajille hyödyntää kulutusjoustoa.
Kiinteistönomistajille energiajärjestelmien muutos tarjoaa merkittävää mahdollisuutta säästöihin. Säästöjä voidaan saavuttaa tarkastelemalla tehontarpeita ja analysoimalla, kuinka tehon tarvetta voidaan pienentää kulutusjousto-ohjauksella ja energiavarastoilla.
Rakennukset eivät tulevaisuudessa vain kuluta energiaa vaan myös tuottavat ja varastoivat sitä sekä jakavat ylijäämää. Energiayhteisöt tarjoavat mahdollisuuden hallinnoida isompia kuormia, joita voidaan myydä joustona reservimarkkinoille. Tällainen toiminta vaatii aggregaattorin, joka yhdistää joukon kuormia isommaksi kokonaisuudeksi ja vastaa niiden käytöstä verkkoyhtiön suuntaan.
Tulevaisuuden nollapäästöisissä rakennuksissa hyödynnetään optimaalisesti keskitettyä tuotantoa sekä rakennus- ja aluetasoilla tapahtuvaa energiantuotantoa ja -varastointia. Tulevaisuuden rakennuksissa energiankulutuksen pienentämisen lisäksi on tärkeää hallita hetkittäistä tehontarvetta tuotannon mukaan. Nämä energiajoustavat rakennukset osallistuvat aktiivisesti energiamarkkinoihin hyödyntämällä dynaamisesti vaihtelevaa energianhintaa.
On kuitenkin huomattava, että muutos merkitsee muutoksia, myös sitä, että tekniset ratkaisut ovat nykytekniikkaa monimutkaisempia. Nämä monimutkaiset tekniset laitteet vaativat uutta osaamista. Erityisesti järjestelmien koko elinkaaren aikainen toiminnanvarmistaminen on tärkeää ja säätöalgoritmien toiminta tulee varmistaa eri käyttötilanteissa.
Uudet ratkaisut edellyttävät myös uusia palveluliiketoimintamalleja. Energiaa tulee myydä palveluna, jossa kulutusjoustotoiminnasta vastaa aggregaattorin, joka yhdistää joukon kuormia isommaksi kokonaisuudeksi ja vastaa niiden käytöstä verkkoyhtiön suuntaan.
RISTO KOSONEN
LVI-tekniikan professori
Aalto-yliopisto
Artikkelikuva: iStock