Suomen rakennuskanta on mahdollista muuttaa EU:n vuoden 2050 energia- ja päästötavoitteiden mukaisiksi. Ne edellyttävät 80–95 prosentin päästövähennystä. Vähähiilisyystavoitteiden toteuttaminen on mahdollista olemassa olevalla teknologialla. Tähän on päätynyt Suomen Akatemian rahoittama Aalto- ja Tampereen yliopistoissa toteutettu tutkimus.

Hanketta johtanut LVI-tekniikan professori Risto Kosonen Aallosta kertoo, että hanke päätyi ensin siihen johtopäätökseen, että päästötavoitteiden toteuttaminen onnistuu kustannusneutraalisti eli investoinnit maksavat itsensä takaisin elinkaaren aikana. Kun energian hinta lähti nousuun, myös kustannustehokkuus on parantunut selvästi.

Risto Kosonen

Vähähiilisen tavoitteen tärkein rakennuskohderyhmä ovat asuinrakennukset, jotka yhteensä edustavat kahta kolmasosaa kaikesta lämmitystarpeesta. Vanhoja kerrostaloja on runsaasti ja rakennuskanta uusiutuu hitaasti. Siksi Kososen mukaan oli tärkeätä selvittää, miten kerrostaloissa voitaisiin päästä tavoitteeseen.

Kerrostaloissa suurin päästöjen aiheuttaja on lämmitys. Suurin osa suomalaisista asuinkerrostaloista lämpiää kaukolämmöllä, jota tuotetaan vielä paljon hiilellä ja muilla fossiilisilla polttoaineilla. Suomessa käytettiin suhteellisen vähän maakaasua jo ennen energian hintojen nousua.

”Ratkaisu kaukolämmön päästöjen vähentämiseen on sähköistäminen. Myös kerrostaloissa voitaisiin käyttää lämpöpumppuja ja tuotannossa tarvittava energiaa voitaisiin tuottaa tuulivoimalla. Kerrostalot voivat myös säästää energiaa lisäeristämällä vaippaa ja parantamalla lämmöntalteenottoa”, toteaa Kosonen.

Tutkimuksessa analysoitiin päästöjä suhteessa kustannuksiin. Poistoilmalämpöpumput olisivat taloudellisempi ratkaisu kuin maalämpö, johon monet kerrostalot ovat jo siirtyneet.

Koneellisessa ilmanvaihdossa voitaisiin hyödyntää poistoilmaa ottamalla sen lämpö talteen. Lisäksi voitaisiin tarpeen mukaan hyödyntää kaukolämpöä kylmimpään vuodenaikaan.

”Jos kaukolämpö vaihdetaan lämpöpumppupainotteiseksi, voidaan saavuttaa jopa 70–80 prosentin päästövähennys. Pyörittelimme myös sitä, mikä maksaisi itsensä takaisin 25 vuoden aikana. Sellaisia olisivat 70–80 prosentin päästövähennykset.”

Energian säästäminen tärkein keino päästä päästötavoitteisiin

Kosonen muistuttaa, että tärkein keino päästötavoitteisiin pääsemiseksi olisi energian säästäminen. Kerrostaloihin voisi alkaa asentaa aurinkokennoja lämpöpumppujen lisäksi. Ne tulisi kuitenkin mitoittaa oman käytön mukaan, koska Kosonen ei pidä niiden tuottaman sähkön myymistä kannattavana vaihtoehtona. Kalliimpia keinoja olisivat rakennuksen ulkovaipan korjaukset ja ikkunoiden vaihto tai niiden korjaukset.

”Tavoitteemme tutkimuksessamme oli pienentää päästöjä 80 prosenttia. Pääsimme siihen selvityksissämme. Osoitimme myös, että siihen voi päästä monessa tapauksessa kustannusneutraalisti eli 25 vuodessa.”

Tulokset perustuvat monimuuttujaoptimointiin, jossa haettiin elinkaarikustannuksien ja päästövähennyksen tehokkuuden perusteella paras ratkaisu kaikkien mahdollisten ratkaisujen joukosta. Optimoinnissa mahdollisia korjausratkaisuja olivat vaipan ja ikkunoiden lämpöhäviöiden pienentäminen, hukkalämmön talteenotto, energiamuodoista kaukolämpö ja lämpöpumppu sekä aurinkolämmön ja aurinkosähkön hyödyntäminen.

Hankkeessa pohdittiin myös tehoa eli energian kulutusta. ”Jos menemme lämpöpumppuja kohti, analysoimme myös sitä, kuinka sähkön huipputeho vähenee. Tuotannossa menemme kohti uusiutuvaa energiaa, jossa tehon vaihtelut ovat suuria. Tutkimuksemme mukaan teho silti riittäisi lämpöpumppuihin.”

Omakotitaloihin olisi tämän tutkimuksen mukaan järkevintä asentaa lämpöpumput, erityisesti ilmavesilämpöpumput. Lämpöpumput ovat lisääntyneet myös julkisissa rakennuksissa. 

Energiajousto mahdollista erityisesti omakotitaloissa

Toisessa Suomen Akatemian rahoittamassa hankkeessa selvitetään parhaillaan rakennuskannan energiankäytön joustomahdollisuuksia. Sitä vetää johtava tutkija Juha Kiviluoma VTT:ltä ja hankkeessa on mukana myös Aalto-yliopisto.

Juha Kiviluoma

Hanke selvittää, miten rakennuksia voisi tehdä joustavammiksi niin, että kuluttaisivat enemmän silloin, kun tuotantoa on saatavilla. Eli kun on tuulta tai auringonpaistetta.

”Tutkimuksessa etsitään kustannustehokkaita sähkönkulutuksen joustolähteitä”, selventää Kiviluoma.

Rakennuksissa erityisesti lämmitys on tässä keskeistä. Kiviluoman mukaan lämmityksestä voidaan saada joustoa erityisesti, jos sähkölämmityksen rinnalla on käytettävissä polttoon perustuvaa lämmitystä kuten öljylämmitystä. Tällöin sähkönkulutusta on helppo rajoittaa kalliiden tuntien aikana. Talojen eristämisellä on toki edellään tärkeä rooli energiankulutuksen vähentämisessä.

”Ihmisten ei itse pitäisi joutua miettimään, mikä lämmitys milloinkin on päällä. Siihen pitäisi käyttää automatiikkaa, joka päättää lämmityksestä asukkaan asettamissa rajoissa. Pelkkään sähkölämmitykseenkin nojautuvista taloista voidaan saada lyhytaikaista joustoa sallimalla pienet sisälämpötilan vaihtelut tai käyttämällä lämminvesivaraajien varastokapasiteettia.”

Tutkimuksessa tarkastellaan lämmityksen joustavuutta monesta eri näkökulmasta. Kiviluoman ryhmä käyttää pohjoiseurooppalaista energiajärjestelmämallia joustosta saatavien hyötyjen selvittämiseen, kun taas hankkeen muissa tutkimusryhmissä käytetään tarkempia talo- tai aluetason simulaatioita.

Työkaluilla voidaan analysoida esimerkiksi, miten paljon sisälämpötila vaihtelee säätöjen seurauksena, miten lämpö siirtyy ulos talosta ja miten paljon erilaisilla säädöillä voidaan vaikuttaa koko järjestelmän kustannuksiin. Monitasoisella tarkastelulla saadaan kattavampi kuva koko järjestelmän toiminnasta ja tutkimusryhmät oppivat toisiltaan.

Kiviluoman mielestä on tärkeätä kiinnittää huomiota myös lämpövarastoihin. Näitä ovat esimerkiksi nykyisin käytössä olevat lämminvesivaraajat, joita voidaan varata halvemman sähkön ajanjaksoina. Uusissa rakennuksissa olisi mahdollista huomioida uudenlaisia varastoratkaisuja, jotka voisivat yhdistyä rakenteisiin tai esimerkiksi maalämpöratkaisuihin.

Rakennuksista saatava joustavuus joutuu kuitenkin kilpailemaan muun joustavuuden kanssa, esimerkiksi elektrolyysillä tuotettavan vedyn yleistyessä sieltäkin saadaan kustannustehokasta joustoa tasaamaan hinnanvaihteluita.

Kiviluoma ei usko nykyisen korkean energianhinnan jatkuvan loputtomasti.

”Sitä mukaan, kun Venäjältä tuodulle energialle saadaan vaihtoehtoisia toimituskanavia maailmalta, hinnat alkavat laskea. Pohjolassa hinnat ovat putoamassa myös siksi, että tänne rakennetaan lähivuosina paljon uutta sähköntuotanto erityisesti tuulivoiman voimakkaan lisääntymisen vuoksi Ruotsissa ja Suomessa.”

”Pohjolasta on tulossa sähkönviejä, joka samalla laskee Pohjolan sähkönhintoja suhteessa keski-Eurooppaan. Tilannetta kuitenkin voi tasapainottaa lisääntyvä sähkönkulutus, jolla korvataan fossiilisen energian käyttöä teollisuudessa, liikenteessä ja lämmityksessä.”

Teksti: Leena Vähäkylä
Kuvat: Juha Kiviluoma, Mikko Raskinen, Mostphotos