Mihin energiaan kiinteistön omistajan kannattaa investoida?

Vuoden 2022 energian kuluttajahinnat nousivat Suomessa 31 prosenttia edeltävään vuoteen verrattuna aiheuttaen niin sanotun hintakriisin (Pönkä, 2023). Jo seuraavana vuonna 2023 sähkön hinnan raportoitiin laskeneen 64 prosenttia ja olevan normaalitasolla (Energiateollisuus, 2023). Tämän kaltaiset suuret vaihtelut eivät herätä luottamusta järjestelmään, joka on herkkä ja riippuvainen ulkoisista tekijöistä. Varsinaiset kärsijät energiakriiseissä ovat energiasyöpöstä talotekniikasta kärsivät kiinteistöt, jotka ottavat suuren iskun sähkölaskun muodossa.

Hämeen ammattikorkeakoulun Rakennetun ympäristön aktiiviset energia-asiakkaat- eli ENO-hankkeessa pyritään lisäämään tietoisuutta energiatehokkuudesta ja vähähiilisistä energiaratkaisuista. Hanke edistää vihreää siirtymää ja kannustaa kuluttajaa tekemään järkeviä energiainvestointeja. Hankkeessa on tutkittu ja kirjoitettu nykytila-analyysia energiatuotantomenetelmistä ja aktiivisen energia-asiakkaan roolista energiamarkkinoilla. Analyyseissä on selvitetty aurinkovoiman, tuulivoiman sekä lämpöpumppujen mahdollisuuksia Hämeenlinnan kiinteistökannalle. Analyysien tarkoituksena on ollut edistää energiatehokuutta Hämeenlinnan alueella, jotta viime vuosien hintapiikeiltä välttyisi mahdollisimman moni ja kansallinen energiakuorma kevenisi.

Analyysin laskentamenetelmät tulevat pohjaksi hankkeessa tuotetulle karttapalvelulle, jossa kuluttaja saa omaan kiinteistöönsä sopivia suosituksia mahdollisista energiatehokkuustoimenpiteistä sekä niiden suurpiirteiset kustannukset nykyilmastossa. Tulevaisuudessa pyritään hyödyntämään mahdollisimman paljon uusiutuvaa energiaa, ja analyysi koottiinkin sillä ajatuksella, että tutkittavat teknologiat ovat tarpeeksi kypsiä energia-asiakkaiden hyödynnettäviksi.

Sopiva energiamuoto riippuu käyttökohteesta

Vanhojen talojen kustannustehokkaimpia tapoja säästää energialaskussa ovat tiivisteiden uusimisen lisäksi muun muassa eristyksen lisääminen erityisesti yläpohjaan sekä ikkunoiden ja ovien päivittäminen. Tätä kutsutaan rakenteellisen energiatehokkuuden lisäämiseksi. Kiinteistöissä, joissa ei ole kannattavaa lisätä rakenteellista energiatehokkuutta, konkreettisimpia tapoja pienentää laskua on yksinkertaisesti hillitä kiinteistön energiankulutusta tai muuttaa energiatuotantotapaa. Esimerkiksi lämpöpumput voivat tuottaa kulutukseensa nähden moninkertaisen määrän enemmän lämpöenergiaa kuin suora sähkö, sillä pumpulla on korkeampi hyötysuhde. Suora sähkön hyötysuhde on tietenkin 1, eli kun kulutetaan 1 kWh sähköenergiaa, saadaan 1 kWh lämpöä. Lämpöpumpuissa hyötysuhde ei ole näin yksinkertainen. Hyötysuhde voi Suomen ilmastossa vaihdella 1,8–4 välillä, mikä voi parhaimmillaan tarkoittaa 1 kWh sähkön kulutuksella 4 kWh lämpöenergian tuottoa.

Aurinkosähköjärjestelmät ovat kannattavia, jos kiinteistössä on jokin oikeaan aikaan sähköä kuluttava järjestelmä. Suomessa oikea aika aurinkosähkön hyödyntämiseen löytyy yleensä silloin, kun aurinko paistaa, joten siihen aikaan sähköä kuluttavat kohteet osuisivat tuotannon kanssa yhteen. Esimerkiksi jäähdytyskaudella lämpökoneen sähkön kulutuksen voisi korvata itse tuotetulla sähköllä. Aurinkovoiman arviointiin liittyy paljon erilaisia luonnonparametrejä, joiden laskemiseen löytyy ohjeistusta Ympäristöministeriön Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta -ohjeesta (Ympäristöministeriö, 2017).

Tuulivoimalan kannattavuus on kaupunkiympäristössä kyseenalaista ja vaatii enemmän tutkimusta. Asuinalueiden äänitasorajoitukset tulevat hyvin nopeasti jo kaavoituksessa vastaan, puhumattakaan kaupungin epätasaisen siluetin luomasta turbulenssista. Tuulivoiman yksi merkittävä rajoittaja onkin epätasainen maasto ja sen vaikutuksesta voimistuva tuulen turbulenssi. Kaupungeissa tämä korostuu, sillä rakennusten katot, puistojen kasvillisuus sekä poikkeilevat kadut aiheuttavat ilmavirtojen muutoksia aiheuttaen turbulenssia. Tuuliturbiinille on tuottoisinta ja turvallisinta, jos turbulenssia on mahdollisimman vähän. Tuulivoimasta on mukavasti dataa saatavilla muun muassa Suomen Tuuliatlaksesta (Tammelin ym., 2011).

Lämpöpumput pystyvät usein korvaamaan huomattavankin osan kiinteistön lämpöenergiantarpeesta. Jäähdytystarpeen lisääntyessä esimerkiksi kesäaikaan tekniikaltaan soveltuvat lämpöpumput voivat kuitenkin toimia myös käänteisesti. Tämä lisää jäähdytyskauden aikana tarvittavaa sähköenergiaa, mutta samalle ajalle osuu myös Suomessa aurinkosähkön tuotanto, joka oikein ajoitettuna voisi korvata pumpun käyttämää sähköä. Karkeasti voisi siis kuvitella, että kikkailu aurinkosähkövoimalan tuoton hyödyntämisen ja jäähdytystarpeen ajastuksen kanssa saattaisi tuottaa hyvinkin pieniä sähkölaskuja. Investointikulut ovat sitten tietenkin asia erikseen.

Energiantuotannon tueksi joustoa ja akustoja

Energiaomavaraisuus, johon pyrkivät sekä valtiot että yksittäiset valtion sisäiset toimijat, voisi alentaa suuria sähkölaskuja sekä vähentää riippuvuutta muiden maiden energian tuotannoista. Täysi omavaraisuus, josta on käytetty myös termiä teho-omavaraisuus, tarkoittaa yleensä, että kaikkeen omaan energiankulutukseen pystytään vastaamaan omalla tuotannolla sillä hetkellä, kun kulutus tapahtuu. Täyden omavaraisuuden toteuttamisen hankaluus havainnollistetaan kuvassa 1. Siinä oletetaan, että aurinkosähkö- ja tuulivoimala pystyvät kattamaan kaiken kiinteistön vaatiman sähköenergian. Kuten voi ehkä arvata, kyseinen järjestelmä on investoinniltaan kallis. Kannattavuuden arviointiin liittyy rahan lisäksi energiantuotantomenetelmien toimivuus ja riittävyys Suomen ilmastossa. Näiden takia kiinteistön lämmitysenergian kulutus täytyy tietää mahdollisimman tarkkaan. Vain siten voidaan arvioida, minkälaisiin järjestelmiin kannattaa investoida, jotta energiantuotanto riittää kattamaan energiantarpeen. Tämä energian riittävyys kovillakin pakkasilla on omavaraisuuden suuri ongelma.

Kuvan 1 mukainen systeemi voi teoreettisesti toimia Suomessakin, jos talven tuulivoima pystyy kattamaan maalämpöpumpun tehontarpeen pakkasilla ja mitoitus järjestelmään on tehty oikein. Tuulivoima ei tunnetusti ole varma sähköntuottaja; pitkittynyt tuulen puute ajaisi systeemin täysin takan lämmityksen varaan.

Sähköpörssin tuuli- ja ydinvoiman toimitusvarmuuksien takia vaihtelevat hinnat olivat tiedossa jo kesällä 2023. Siltikin talviajan hinnat jaksavat yllättää monia. Omavaraisuus sähkön osalta on kiinnostanut kansaa jo aikaisemminkin. Jo 2010 luvun alussa, kun suuret myrskyt tuhosivat sähköverkkoja (YLE, 2010), investointibuumi omavaraisiin järjestelmiin kiihtyi (Sitra, 2012). 2010-luvulta on kuitenkin tultu pitkälle, ja noin kymmenessä vuodessa esimerkiksi aurinkosähköjärjestelmien hintakehitys on ottanut askelia eteenpäin: asuinkiinteistötasolla 1,5–1,8 euroa piikkiwatilta maksava järjestelmähinta on laskenut aina 1,05–1,84 euron piikkiwattiin (Ahola, 2019). Tulokseksi saadaan parin tuhannen euron hinnanlasku, jos ei lasketa mukaan kotitalousvähennyksiä tai energia-avustuksia.

Vallitsevaan energianmurrokseen ja sähköistymisen lisääntymiseen liittyy vahvasti energiavarastojen tarve, sillä läheskään aina sähkön ja lämmön tuotanto eivät vastaa kulutuksen ajankohtia. Yleisimmät kiinteistön energiavarastoksi mielletyt varastot ovat akut tai vesivaraajat. Akustoilla sähköä voidaan varastoida ajalle, jolloin sitä tarvitaan enemmän, eli esimerkiksi energia-asiakkaat voisivat tuottaa päivällä aurinkosähköä ja kuluttaa sen illalla. Kansallisella tasolla lämpöenergiaa voitaisiin varata esimerkiksi kallioon tai vesivarastoon, josta se voitaisiin purkaa käyttöön tarvittaessa.

Jos ei halua investoida uuteen järjestelmään, miten voi osallistua energiamarkkinoille?

Aktiivisuus energiamarkkinoilla voi näyttää hieman erilaiselta kuluttajasta ja kiinteistön ratkaisuista riippuen, ja aktiivisuutta osallistua on monen tyyppistä. Aktiivisuutta voi olla muun muassa kysyntäjoustoon tai kaksisuuntaiseen energiajärjestelmään osallistuminen. Rakennusautomatisoinnin mukanaan tuoma kysyntäjousto tai nykyään paremmin tunnettu kulutusjousto tulee auttamaan energia-asiakasta ajoittamaan kulutustaan ja sitä kautta aktiivisesti vaikuttamaan omaan sähkö- tai lämpölaskuunsa. Tämä joustavuus energiankulutuksessa auttaa välttämään energiainfrastruktuurin suuria tehopiikkejä ja tehostaa järjestelmävarmuutta. Lyhyesti sanottuna: kun joustetaan energian kanssa, kenenkään ei tarvitse jäädä ilman energiaa kylmissäkään pakkasöissä. Näkyvä osuus kulutusjoustossa on tietenkin pörssisähkön tuomat pienet laskut, jotka eivät tietenkään osu juuri sähköllä lämmittäjiin, kuten monet totesivat tammikuussa 2024 (Työ- ja elinkeinoministeriö, 2024).

Kaksisuuntainen järjestelmä puolestaan voi tarkoittaa esimerkiksi muutosta kuluttajasta energian tuottajaksi, jolloin kiinteistö voi tuottaa sähköä sähköverkkoon. Aikaisemmin ENO-hankkeessa kootusta nykytila-analyysistä selvisi, että kaksisuuntaisen järjestelmän toteuttaminen ylimitoittamalla aurinkosähköjärjestelmä omaan kiinteistöön ei ole ainakaan tällä hetkellä rahallisesti kannattavaa, ja tämän tulevaisuus on vielä hieman epävarmaa. Sähköverkkoyhtiöistä esimerkiksi Helen on alkanut ottamaan välityspalkkiona nimettyä siirtomaksua energia-asiakkaan verkkoon myymästä tuotannosta, mikä ainakin kirjoittajan mielessä vähentää itsetuotetun sähkön eteenpäin myymisen miellyttävyyttä.

Kaikkien kiinteistöjen, sekä vanhojen että uusien, rakennusautomaatioasteen lisääminen vaikuttaa kiinteistön energiatehokkuuteen. Rakennusautomaatio tarkoittaa rakennusten teknisten järjestelmien ohjaamista automaattisesti. Sen tarkoitus on turvallisuuden lisäksi vähentää energiankulutusta esimerkiksi yhdistämällä paikallinen pienenergian tuotanto ja energiankulutus, jotta saadaan optimaalinen hyöty kiinteistön omistajalle. Siirtyminen rakennusautomaatioon vaatii tietysti investointikustannuksen, mutta esimerkiksi taloyhtiöillä hankinta yleensä tehdään linja- tai sähkösaneerauksen yhteydessä, ja sen aiheuttamat säästöt maksavat investoinnin pian takaisin (Motiva, 2023).

Kaikki riippuu kiinteistöstä

Kokonaisuudessaan yleisen laskualgoritmin kirjoittaminen hankkeessa toteutettavaan energiainvestointilaskuriin on ollut haastavaa, sillä iso osa laskennan parametreistä vaatii kiinteistökohtaista dataa ollakseen tarkkoja ja sopivia vallitsevaan rakennuskantaan. Kirjallisuudessa aikaisemmin esiintyvät laskentatavat ovat sopivia yleisellä tasolla ja yksittäisiin kiinteistöihin, mutta laajemmin laskenta vaatii paljon enemmän.

Kiinteistöt ovat lähtökohtaisesti kaikki sijainniltaan sekä rakennussuunnitelmiltaan erilaisia ja niissä on eri käyttötarkoitukset ja -ajat, joten ne kuluttavat energiaa eri tavoilla. Myöskään kaikki energiantuotantomenetelmät eivät sovi kaikkiin kiinteistöihin, vaan niissä on tyyppikohtaisia suosituksia. Jotta energiakartoituksen voisi tehdä yksittäiseen rakennukseen tässä tekstissä aiemmin mainitun ympäristöministeriön ohjeen mukaan, on rakennuksesta tiedettävä sen suunnittelun aikaisia, kiinteistökohtaisia tietoja. Nämä tiedot eivät ole vapaasti saatavilla, joten laskenta on tehtävä oletusarvojen avulla, ja tämän takia laskennasta saadaankin ulos tarkkojen tuloksien sijaan vain arvioita. Onneksi hankkeessa ei tarvitse tehdä töitä yksin, ja mallintamiseen ja simulointiin on käytössä työkaluja, joilla tarkistaa omia laskelmia.

---

Teksti on kirjoitettu osana Energiaobservatorio – Rakennetun ympäristön aktiiviset energia-asiakkaat -hanketta. Hanke saa rahoitusta Euroopan Unionilta ja Hämeenlinnan kaupungilta.