Policy Brief: Rakennusten kysyntäjousto ja energiatehokkuus luovat perustan puhtaalle energiajärjestelmälle

Rakennusten energiatehokkuus vähentää päästöjä ja tehon tarvetta

Suomen energian kokonaiskulutuksesta ja päästöistä merkittävä osa syntyy kiinteistöissä ja rakennussektorilla. Energiatehokkuuden parantaminen rakennuskannassa pienentää energiankulutusta. Tämä vähentää tuotantokapasiteetin ja huipputehon tarvetta sähkön ja lämmön tuotannossa. Perinteiset energiatehokkuustoimet, kuten julkisivujen eristyksen parantaminen tai lämmöntalteenoton lisääminen ilmanvaihdossa, ovat olennaisia keinoja pienentää rakennuskannan päästöjä. Niiden lisäksi tärkeäksi energiajärjestelmän päästöjen ja kustannusten pienentämisen keinoksi on nousemassa kysyntäjousto.

Kysyntäjousto mahdollistaa puhtaan ja vaihtelevan energiantuotannon kasvun

Kysyntäjousto on olennainen keino edistää energiajärjestelmän resurssitehokkuutta. Sähkön ja lämmön kysyntäjousto mahdollistaa uusiutuvan energian lisäämisen ja vähentää kalliiden huippuvoimaloiden tarvetta energiajärjestelmässä (Salo 2016). Vaihtelevan uusiutuvan energian tuotannon lisääntyessä on kulutuksen ja tuotannon tasapainon ylläpitämiseksi tärkeää kyetä säätämään ja ohjaamaan rakennusten tehonkulutusta. Tuuli- ja aurinkovoiman tuotantohuippujen aikana kysyntäjousto mahdollistaa energian varastoinnin esimerkiksi talojen rakenteisiin, vesivaraajiin ja sähköautojen akkuihin.

Kysyntäjouston pääasiallinen tehtävä on pienentää tehontarvetta energiajärjestelmässä kulutushuippujen aikana. Kysyntäjoustolla voidaan pienentää hetkellistä kulutusta tai siirtää kulutusta eri ajankohtaan, jolloin tehoa on saatavilla paremmin, halvemmin ja vähäpäästöisemmin. Kysyntäjoustolla voidaan myös optimoida energiankäyttöä todellisen tarpeen mukaiseksi, mikä johtaa laajempaan energiansäästöön. Sipilä ja Kärkkäinen (2000) osoittivat, että lämmön huippukulutusta voidaan pienentää kysyntäjoustolla ilman, että käyttäjät kokivat olosuhteidensa huonontuneen.

Rakennuskannassa on merkittävä energiansäästö- ja kysyntäjoustopotentiaali

Kotitaloudet ja yritykset ovat avainryhmiä energiatehokkuuden tavoittelussa. Kotitaloudet omistavat rakennuskannasta 60 prosenttia joko suoraan tai asunto-osakeyhtiöiden välityksellä. Yritykset omistavat rakennuskannasta noin 20 prosenttia joko toimitilansa tai vuokratiloja kiinteistöosakeyhtiöiden välityksellä. (Vainio ja Nippala 2016).

Julkisen sektorin omistuksessa on melko pieni osuus koko rakennuskannasta (Airaksinen ja Vainio 2012). Euroopan Unioni korostaa kuitenkin julkisen sektorin merkitystä edelläkävijänä ja esimerkin näyttäjänä muille toimijoille. Uusi hankintalaki (2016) antaa julkiselle sektorille aikaisempaa paremmat mahdollisuudet edistää innovatiivisia energiatehokkuus- ja kysyntäjoustoratkaisuja.

Rakennusten lämmitysenergian kulutus on nykyisin noin 25 prosenttia Suomen kokonaisenergiankulutuksesta (Tilastokeskus 2016). Tilojen lämmityksen energiatehokkuus- ja kysyntäjoustopotentiaali on suuri vanhassa rakennuskannassa, jonka lämmöntarve on suuri.

Sähkönkulutuksen merkitys korostuu uudemmassa rakennuskannassa, jossa sähkön suhteellinen osuus rakennusten energiankulutuksesta on suurempi kuin vanhassa rakennuskannassa.

Kysyntäjouston toteuttamiseksi tarvitaan helppokäyttöisiä palveluja

Osa kuluttajista on kiinnostuneita kysyntäjoustosta, joko ympäristöllisistä ja yhteiskuntataloudellisista tai omaan talouteensa liittyvistä syistä (Heiskanen ja Matschoss 2012; Annala ym. 2012; Annala ym. 2014; Ruostetsaari 2016). Kuluttajien toimeliaisuuden ja tarkkaavaisuuden varaan jäävä kysyntäjousto ei kuitenkaan tuota kaikilta osin toivottua tulosta, koska useimpien ihmisten on arjen kiireissä vaikea kontrolloida energiankäyttöään. Siksi kuluttajien kysyntäjouston laajamittaisen toteuttamiseen tarvitaan laadukkaita ja helppokäyttöisiä palveluja (Heiskanen ja Matschoss 2016).

 Nissinen ym. (2012) ovat esittäneet päästövähennyspotentiaalia koskevia laskelmia varten melko optimistisen arvion, että ”energiaviisailla käyttötavoilla” voitaisiin saavuttaa vuoteen 2020 mennessä 10 prosentin lämmön säästö kolmanneksessa asunnoista mukaan lukien lämmin käyttövesi sekä 10 prosentin sähkön säästö 65 prosentissa asunnoista. Tähän ei todennäköisesti päästä millään yksittäisellä, tällä hetkellä tiedossa olevalla käyttäytymisen ohjauksen toimenpiteellä, koska kulutus ja sen vaihtelut johtuvat monista tekijöistä.

 Kotona energiaa ei kuluteta tietoisesti, vaan se on seurausta muusta toiminnasta ja kulutuksesta, kuten ruoan laitosta tai mukavasta sisälämpötilasta. Suuri osa energiaan liittyvästä kulutuskäyttäytymisestä on rutiininomaista ja ajattelematonta; se perustuu ”nopeisiin” valintoihin (Kahnemann 2011).

Nykyisin rakennusten älytekniikka ja automaatioon perustuvat kysyntäjoustopalvelut mahdollistavat rakennusten sähkön ja lämmön ohjauksen niin, että kuluttajien aktiivista osallistumista ei tarvita kodin arjessa. Ihmisten aktiivisuutta tarvitaan kuitenkin hankintapäätöksissä, uudis- ja korjausrakentamisessa sekä laitevalinnoissa.

Yli kolmannes Suomen kotitalouksista asuu asunto-osakeyhtiöissä, joissa ongelmia voivat aiheuttaa asukkaiden keskuudessa koettu demokratian ja tiedon puute, josta seuraa keskinäisiä erimielisyyksiä investointien tarpeesta. Isännöitsijöiden puutteellinen koulutus ja korkea keski-ikä voivat myös jarruttaa uudistuksia (Taskinen 2017). Lisäksi haaste on, että osa kuluttajista on epätietoisia, jopa epäluuloisia sähkömarkkinoita kohtaan (Matschoss ym. 2014).

Kysyntäjouston edistämiseksi tarvitaan automaation ja hintasignaalien lisäksi myös yhteiskunnallista keskustelua sen hyödyistä sekä eri tahojen välisistä hyödynjakomalleista (Heiskanen ja Matschoss 2016).

Kysyntäjouston edistämiseksi tarvitaan keskustelua, keppiä ja porkkanaa

Sähkön kysyntäjousto on ollut jo pitkään yleistä teollisuudessa. Älykkäiden talotekniikkajärjestelmien yleistyessä kysyntäjouston toteuttaminen rakennuskannassa ja pienasiakkailla helpottuu . Sähkön tai lämmön kysyntäjoustoa pilotoidaan aktiivisesti esimerkiksi Fortumin, Helenin, S-Voiman ja eri kaupunkien toimesta (energiakokeilut.fi).

Uudet teknologiset ratkaisut, kuten etäohjattavat älytermostaatit ja älysähkökatkaisimet, lisäävät kysyntäjouston hyödyntämisen mahdollisuuksia uudis- ja korjausrakentamisessa. Haasteena on, etteivät energian kuluttajahinnat toistaiseksi edistä kysyntäjoustoa. Energian hinnoittelua on tärkeää kehittää niin, että huipputehon tarpeen aiheuttavat rakennukset ja kuluttajat osallistuvat tulevaisuudessa nykyistä paremmin myös huipputehon kustannusten kattamiseen. Nykyisin energian kuluttajahinnat eivät ajallisesti heijasta huippuvoiman kustannuksia.

Suomen rakennuskannasta merkittävä osa, 30 prosenttia, on rakennettu 60-70-luvuilla. Suurta osaa siitä peruskorjataan parhaillaan. Peruskorjauksen yhteydessä tehty energiatehokkuuden lisääminen on pääsääntöisesti taloudellisesti kannattavaa (Airaksinen ja Vainio 2012). Kuitenkin rakennuskannassa toteutetaan tälläkin hetkellä paljon korjaustöitä, joissa lisätään sähkönkulutusta lisäämättä edellytyksiä kysyntäjoustoon. Esimerkiksi linjasaneerausten yhteydessä toteutetut kylpyhuoneiden sähköiset lattialämmitysjärjestelmät voivat lisätä tehontarvetta kulutushuippujen aikana, jos niihin ei liitetä älyohjausta. Myös alimitoitettujen maalämpöjärjestelmien toteuttaminen tai tarpeettoman suuritehoisten saunan kiukaiden hankinta lisäävät sähkönkulutusta. Ne voivat lisäksi kasvattaa rakennusten tehontarvetta kulutushuippujen aikaan, jos ei huolehdita kysyntäjoustosta, kuten esim. lämmityksen ja saunan kiukaan vuorottelusta.

Kysyntäjousto edellyttää uusien teknisten ratkaisujen käyttöönottoa ja parempaa suunnittelua. Sähköjärjestelmiä uudistettaessa kysyntäjouston lisääminen on helppoa eikä aiheuta merkittäviä lisäkustannuksia, koska se voidaan hoitaa pitkälti tehonhallinnan huomioivan LVIS-suunnittelun sekä laitteiden järkevän mitoituksen avulla.

Kysyntäjoustoa on tärkeää edistää myös rakentamismääräyksiä kehittämällä sekä eri kohderyhmien tietoisuutta parantamalla. Luotettavaa tietoa kysyntäjoustosta ja sen tarjoamista mahdollisuuksista tarvitsevat sekä kuluttajat, energiayhtiön asiantuntijat kuin rakennusalan eri toimijat LVI- ja sähkösuunnittelijoista kiinteistöjen käyttöhenkilöstöön. Kunnat voivat edellyttää kysyntäjoustovalmiutta tontinluovutusehdoissa, kuten on menetelty esimerkiksi Helsingin Kalasatamassa. Porvoon Skaftkärrissä taas on annettu alennusta tontin hinnasta kysyntäjoustovalmiuksia vastaan.

Kysyntäjouston hyväksyttävyyttä kuluttajien parissa edistävät laadukkaat palvelut ja energiayhtiöiden laadukas, uskottava viestintä. Automaation tulee olla helppokäyttöistä, helposti ymmärrettävää ja siinä tulee olla avoimet rajapinnat muihin tietojärjestelmiin. Kuluttajien on ymmärrettävä, mitä uudet hinnoitteluperusteet merkitsevät sähkölaskun kannalta. Laitteita, palveluja ja ratkaisuja on testattava, ja niitä tulee voida räätälöidä erilaisiin tarpeisiin.

Tekijät

Miimu Airaksinen, VTT; Eva Heiskanen, Helsingin Yliopisto; Mikael Hilden, SYKE; Paula Kivimaa, SYKE; Päivi Laitila, Motiva; Karoliina Auvinen, Aalto-yliopisto; Samuli Honkapuro, Lappeenrannan teknillinen yliopisto

Suomen Akatemian Strategisen tutkimuksen neuvoston Smart Energy Transition -tutkimushankkeen julkaisu. Lataa Policy Brief pdf-tiedostona tästä.

Päivitetty 17.5.2017

Lähteet

Airaksinen, M., Vainio T., 2012, Rakennuskannan korjaamisen ja kunnossapidon energiantehokkuustoimenpiteiden vaikuttavuuden arviointi energiansäästön, CO2 ekv päästöjen, kustannuksien ja kannattavuuden näkökulmista, VTT-CR-00426-12, VTT Finland

Annala, S., Viljainen, S., & Tuunanen, J. (2012, May). Demand response from residential customers’ perspective. In 2012 9th International Conference on the European Energy Market (pp. 1-7). IEEE.

Annala, S., Viljainen, S., Tuunanen, J., & Honkapuro, S. (2014). Does Knowledge Contribute to the Acceptance of Demand Response?. Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, 2(1), 51-60.

Harsia Pirkko et al. (2017) Edellytykset kysyntäjouston toteutumiselle kiinteistössä. Saatavissa:  https://tt.eduuni.fi/sites/EL-TRAN/Julkiset%20tiedostot/Pirkko%20Harsia%20et%20al.,%20Edellytykset%20kysynt%C3%A4jouston%20toteutumiselle%20kiinteist%C3%B6ss%C3%A4.pdf

Heiskanen, E., Matschoss, K., & Saastamoinen, M. (2012). Asiakkaan näkökulma älykkään sähköverkon lisäarvoon. Helsinki: Kuluttajatutkimuskeskus, Julkaisuja 2/2012.

Heiskanen, E., & Matschoss, K. (2016). Consumers as innovators in the electricity sector? Consumer perceptions on smart grid services. International Journal of Consumer Studies, 40(6), 665-674.

Kahneman, D. (2011). Thinking, fast and slow. London: Macmillan.

Matschoss, K., Heiskanen, E., Kahma, N., & Saastamoinen, M. (2014). Energiatehokkuuspalveluiden markkinapotentiaali ja parhaat käytännöt. Helsinki: Kuluttajatutkimuskeskus, Julkaisuja 1/2014.

Matschoss, K., Korhonen, K. & Heiskanen, E. (2016). Kalasatama. Aalto-yliopiston julkaisusarja CROSSOVER, 13/2016

Nissinen, A., Heiskanen, E., Perrels, A., Berghäll, E., Liesimaa, V. & Mattinen, M. (2012). Ohjauskeinoyhdistelmät asumisen, henkilöliikenteen ja ruoan ilmastovaikutusten hillintään. KUILU-hankkeen loppuraportti. SUOMEN YMPÄRISTÖ 11/2012.

Ruostetsaari, I. (2016) Kansalaisten valmius muuttaa omaa energiankulutustaan. Esitys EL-TRAN Vuorovaikutuspaneelissa 16.12.2016.

Salo S., 2016, Predictive Demand-side Management in District Heating and Cooling Connected Buildings, Aalto University masters thesis, 2016

Sipilä och Kärkkäinen, Demand side management in district heating systems, Euroheat and power, vol. 29/3, 2000

Vainio T., Nippala E, 2016, Asuinrakennusten korjaustarve 2006-2035, VTT Technology : 274, 2016 . VTT, Espoo

Smart Energy Transition –hanke viitoittaa, millä toimialoilla ja miten Suomi voi menestyä globaalissa energiamurroksessa. Lisätietoja: www.smartenergytransition.fi