Etenkin omakotialueilla lähes nollaenergiatasoon siirtyminen asettaa uusia vaatimuksia kaukolämmölle. Uudisrakennuksien energiankulutus vähenee, ja muut lämmöntuotantomuodot tulevat kilpailukykyisemmiksi. VTT:n vetämä TUKALEN-hanke etsii uusia innovaatioita ja palvelumalleja kaukolämmön tuottamiseen.
Kaukolämpö on jo kauan ollut Suomessa tärkein talojen lämmönlähde. Kaukolämpöä tuotetaan meillä sähkön- ja lämmönyhteistuotantona varsinkin suurissa kaupungeissa ja asutuskeskuksissa. Usein kaukolämpöä saadaan myös teollisuudesta jätelämpönä, tai sitä tuotetaan paikallisista uusiutuvista energialähteistä.
Tulevaisuudessa kaukolämmön asema tulee muuttumaan, sillä uudisrakennusten energiankulutus vähenee, ja samalla muut lämmöntuotantomuodot, kuten aurinko- ja tuulisähkö sekä lämpöpumput, tulevat yhä kilpailukykyisemmiksi. Vastatakseen näihin haasteisiin kaukolämpöala onkin käynnistänyt kehitysprojekteja, joista yksi on Hyvinkään asuntomessuillakin esillä ollut VTT:n vetämä TUKALEN-tutkimushanke. Erityistä merkitystä hankkeelle antaa se, että niin Hyvinkään kuin Riihimäenkin kaukolämpöenergiasta merkittävä osa tulee Ekokemin laitosten jätelämmöstä.
TUKALEN -projektissa etsittiin kaukolämpöalalle uusia innovaatioita ja palvelumalleja, joiden avulla voidaan parantaa lämmitysmuodon kilpailukykyä. VTT:n erikoistutkija Krzysztof Klobut toimi hankkeen projektipäällikkönä ja esitteli sen tuloksia hankkeen lokakuisessa loppuseminaarissa.
– Pientalojen kaukolämmitykseen voidaan yhdistää uusiutuvan energian tuotantomuotoja sekä yhdyskuntajätteiden poltossa syntyvää energiaa.
Uudisrakentamisessa ollaan siirtymässä EU:n alueella lähes nollaenergiatasoon viimeistään vuonna 2021. Nyt päättyneen TUKALEN-projektin tavoitteet ulottuvat vuoden 2020 jälkeiseen aikaan, jolloin tiukimmat EU:n energiamääräykset astuvat voimaan vaikuttaen myös paikallisiin kaukolämpöjärjestelmiin.
– VTT ja kaukolämpöalan yritykset tavoittelivat projektissa uusia teknisiä ja tehokkaampia ratkaisu ja palvelumalleja, joita tullaan hyödyntämään pientaloalueiden kaukolämmön tuotannossa ja jakelussa. Vaihtoehtojen hiilidioksidipäästövaikutuksia ja kustannustehokkuutta vertailtiin niiden elinkaaren ajalta aluetasolla. Myös yhdyskunnissa syntyvien jätteiden hyödyntäminen energiantuotannossa otettiin huomioon taselaskelmissa.
Projektin tavoitteena oli myös saada lisää tietoa energiatehokkuusdirektiivin vaikutuksista ja lähes nollaenergiatalojen rakentamisen mahdollisuuksista Suomen ilmastossa. Valittuja teknisiä ratkaisuja mallinnettiin ja simuloitiin käyttäen pohjana Hyvinkään asuntomessualueen toteutumisvaiheessa olevaa passiivitason rakennusta ja alueen kaukolämpöverkkoa. Kaukolämpöratkaisuja vertailtiin myös muihin lämmitysmuotoihin.
Kilpailukykyä uusilla palveluilla
Klobut painotti, että palvelukeskeisen toimintamallin omaksuminen on tulevaisuudessa välttämätöntä kaukolämpöyhtiöille.
– Myös hinnoitteluperiaatteisiin on kiinnitettävä huomiota, jotta kaukolämpö vastaisi paremmin pientalojen omistajien vaatimuksia.
Projektin kyselytutkimuksesta selvisi, että helppous, mukavuus ja edullisuus ovat tärkeimpiä kriteerejä, kun valitaan uutta lämmitysjärjestelmää. Myös ympäristöystävällisyydellä ja uusiutuvalla energialla on merkitystä.
– Matalat käyttöaikaiset kustannukset ovat hyvin tärkeitä talonomistajille, kun taas alkuinvestoinnin suuruus näyttää olevan vähemmän merkittävä tekijä.
Kyselyssä esiteltiin kaukolämpöyhtiön kanssa yhteistyössä kehitetyt kolme uutta palvelupakettia. – Suurin osa kyselyyn vastanneista valitsi aurinkokaukolämmön.
Elinkaarianalyysit olivat myönteisiä kaukolämmölle
Laskelmista vastaava VTT:n tutkija Antti Knuuti esitteli TUKALEN-hankkeen elinkaarikustannusanalyysin (LCC) tuloksista.
– Passiivitalokonseptin 2020-luvun energiatehokkuusvaatimuksilla toteutettu kaukolämpöpientalo on hieman elinkaariedullisempi verrattuna maalämmöllä lämpiävään taloon, mutta erot järjestelmien välillä ovat kuitenkin pienet.
Jätteenpoltolla voidaan vähentää kaukolämmön kasvihuonekaasuvaikutuksia sellaisissa kaukolämpöjärjestelmissä, jotka käyttävät fossiilisia polttoaineita.
– Elinkaarivaikutusanalyysi (LCA) osoitti, että kaukolämmitteisen pientalon hiilijalanjälkivaikutusta voidaan pienentää rakentamalla nykymääräyksistä parempi, energiatehokas pientalo, VTT:n erikoistutkija Sirje Vares kertoi.
Kun uusiutuvien polttoaineiden määrää kasvatetaan myös kaukolämmön tuotannossa, voidaan 25 vuoden aikana välttää liki 50 % kasvihuonekaasupäästöjä. Yhdyskuntajätteistä tuotetun lämmön ja sähkön hyödyntäminen talojen lämmityksessä ja sähkönkulutuksessa pienentää rakennuksen hiilijalanjälkeä.
– Vähennys on sitä voimakkaampi, mitä suurempi bio-osuus polttoaineessa on.
Kaukolämpö toimii matalaenergia-alueillakin
Lähitulevaisuudessa pientaloissa on jo käytettävissä ratkaisuja, joissa esimerkiksi aurinkoenergiaa voidaan yhdistää kaukolämpöön. Tämä edellyttää järjestelmää, joka koostuu muun muassa keräimistä, varaajasta, pumppuyksiköstä ja ohjausyksiköstä.
TUKALEN-hankkeessa analysoitiin pientalon kaukolämmön kytkentävaihtoehtoja, jotka mahdollistavat uusiutuvan energian (aurinko) hyödyntämisen käyttöveden ja tilojen lämmityksessä. Simulointitulosten mukaan suurin osa aurinkoenergiasta siirtyy varaajasta käyttöveteen, mikä kattaa noin puolet käyttöveden lämmitystarpeesta. Tilojen lämmitykseen saatavan aurinkoenergian osuus jää pieneksi.
Tarkastelualueen kaukolämpöjärjestelmän simulointitulosten mukaan täyden liityntäasteen verkkorakenteella lämpöhäviöt jäivät kohtuulliselle noin 10 prosentin tasolle. Matalamman liityntäasteen tapauksessa lämpöhäviöt olivat suuremmat. Liityntäaste ja verkon mitoitus vaikuttavat kaukolämpöjärjestelmän tehokkuuteen.
– Matalalämpötilaisen kaukolämpöverkon kehittäminen toimivaksi on kansainvälinen trendi, johon liitetään usein eri lämmönlähteiden käyttömahdollisuus sekä lämmön varastointi, TUKALEN-hankkeen vastuullinen johtaja Jari Shemeikka, totesi yhteenvedossaan.
Hyvinkään asuntomessualueelta saadaan seurantatietoa
Tulevaisuuden kaukolämpösovellukset ja alan toimintamallit perustuvat tutkittuun tietoon rakennusten toimivuudesta ja käyttäytymisestä. Projektin rinnalle käynnistetään erillishanke, jossa tehdään vielä energianseurantamittauksia neljässä Hyvinkään asuntomessualueen pientalossa. Näiden avulla saadaan monipuolista tietoa todellisuudessa toteutuneesta energian käytöstä.
TUKALEN-projekti
TUKALEN -projektissa oli mukana yrityksiä koko kaukolämpöenergian tuotantoketjusta.
VTT:n lisäksi projektia rahoittivat Tekes, Energiateollisuus ry, Hyvinkään Lämpövoima Oy, Ekokem Oyj, Jyväskylän Energia Oy, Helsingin Energia, Hyvinkään kaupunki, Porvoon Energia Oy ja Riihimäen Kaukolämpö Oy. Vuonna 2011 käynnistyneen projektin lopputulokset ovat luettavissa VTT:n nettisivuilta.
Teksti: Esko Kukkonen