Myyttejä murtamassa – ”Perinteinen näkemys kaukolämpöverkon toimintalogiikasta ei enää vastaa tulevaisuuden tarpeita”

Rakennettu ympäristö ja talotekniikka ovat avainasemassa, kun tavoitellaan energiatehokkuutta ja päästövähennyksiä.

Uusiutuvan sähkö-ja lämpöenergian älykäs käyttö ja varastointi rakennuksissa osana energiayhteisöä (B2RECoM) -hankkeen tavoitteena on kehittää uusia menetelmiä, joilla voidaan siirtyä kohti älykkäämpää ja hiilineutraalimpaa rakennettua ympäristöä. Hankkeen yksi keskeisistä tavoitteista on kehittää suunnittelu- ja mitoitusmenetelmiä uusiin ja energiakorjattaviin rakennuksiin, joilla voidaan energiajoustavuuden avulla lisätä rakennusten mahdollisuutta hyödyntää uusiutuvaa, vaihtelevaa sähköntuotantoa ja siten vähentää päästöjä. 

LUT:n professori Antti Kosonen on yksi hankkeen tutkijoista. Hän sanoo, että vedyn tuotannossa syntyvä hukkalämpö ja sen hyödyntämispotentiaali on noussut keskeiseksi tutkimuskohteeksi. 

– Hukkalämpöä voisi integroida tehokkaammin kaukolämpöverkkoihin, mutta teknologiset haasteet hidastavat kehitystä. Lisäksi lämmön kausivarastointi on lupaava innovaatio, jonka avulla voidaan jakaa energiantuotannon kuormaa tasaisemmin eri vuodenaikoihin, Kosonen sanoo.

Matalalämpötilaiset kaukolämpöverkot, kaksisuuntaiset energiaratkaisut ja hukkalämmön hyödyntäminen tarjoavat keinoja vähentää päästöjä ja kustannuksia tukien samalla vihreää siirtymää. 

Kaukolämmön vesi viileämmäksi

Kaukolämmön tuotantokustannukset ovat nousseet, osin geopoliittisten tapahtumien seurauksena. Perinteisten kaukolämpöratkaisujen rinnalle on nousemassa hajautettuja vaihtoehtoja, jotka asettavat paineita kaukolämpöverkkojen kehittämiselle. 

– Kaukolämmön tehopiikit tuovat järjestelmään lisäkustannuksia, joita voitaisiin tasata hybridimalleilla, kuten lämpövarastojen ja lämpöpumppujen yhdistelmillä. Näin lämmityksen kustannukset ja tehomaksut saataisiin paremmin hallintaan. 

Kosonen sanoo, että lämpövarastojen rooli energiajärjestelmän tasapainottajana tulee kasvamaan. Varastot tasapainottavat uusiutuvien energialähteiden tuotannon vaihteluita ja auttavat vähentämään fossiilisten polttoaineiden tarvetta.

– Suuren mittakaavan allasvarastot, jotka voivat olla maahan kaivettuja kuoppia kansieristyksineen, mahdollistavat lämpöenergian varastoinnin silloin, kun lämpöä tuotetaan edullisesti. Näitä varastoja on jo rakenteilla esimerkiksi Hyvinkäällä, Helsingissä ja Vantaalla.

Kosonen kertoo, että yksi merkittävä muutos kaukolämmön osalta liittyy verkostojen lämpötiloihin. 

– Perinteisesti lämmityskaudella kaukolämpöverkossa kierrätetään yli 100-asteista vettä, mikä on tarpeen vanhojen, suurta lämpömäärää ja -tehoa vaativien rakennusten vuoksi. Nykyajan energiatehokkaissa rakennuksissa, joissa on esimerkiksi lattialämmitys, riittäisi kuitenkin huomattavasti matalampi lämpötila, noin 30 astetta. 

Matala lämpötila tehostaa hukkalämmön hyödyntämistä. Se myös vähentää lämpöhäviöitä ja parantaa koko järjestelmän energiatehokkuutta. 

– Lisäksi se yksinkertaistaa lämmön varastointia, kun pysytään alle 100 asteen lämpötiloissa. Toisaalta lämpöpumppujen ja sähkön tarve vähenee oleellisesti, jos kaukolämpöverkon lämpötila on alhaisempi kuin hukkalämmön lähteen.

Kosonen mainitsee, että kaukolämpö on saman hintaista kaikille rakennuksille, lämpötilan tarpeesta riippumatta.

– Tämä herättää kysymyksen: pitäisikö kaukolämpö hinnoitella lämpötilan mukaan, jolloin korkeaa lämpötilaa tarvitsevat rakennukset maksaisivat enemmän?

Hukkalämpöä kaukolämpöverkkoon

Hukkalämpö, esimerkiksi teollisuuden prosesseista tai vihreän vedyn tuotannosta, on arvokas resurssi, jota voidaan hyödyntää entistä tehokkaammin kaukolämpöverkoissa. 

– Lämpöpumppujen avulla matalalämpöistä hukkalämpöä voidaan nostaa kaukolämpöverkkoon sopivalle tasolle.

Hybridijärjestelmät, joissa yhdistetään kaukolämpö ja rakennuskohtaiset lämpöpumput, ovat myös lupaava ratkaisu. 

– Näiden avulla voidaan optimoida energian käyttö ja varmistaa joustavuus huippukulutustilanteissa. 

Kulutusjousto on jo nyt olemassa oleva potentiaali, jota ei vielä hyödynnetä riittävästi. 

Rakennuksilla itsessään on merkittävä rooli tulevaisuuden energiajärjestelmässä. Esimerkiksi lattialämmitysjärjestelmät voivat toimia energian varastoina, kun lämpöä tuotetaan etukäteen edullisina aikoina. 

– Älykkäät järjestelmät, jotka ohjaavat lämmitystä pörssisähkön hintojen mukaan, tarjoavat mahdollisuuden entistä parempaan hintajoustavuuteen ja sitä kautta kustannustehokkuuteen.

Kulutusjousto on jo nyt olemassa oleva potentiaali, jota ei vielä hyödynnetä riittävästi. 

– Automaatiojärjestelmien ja älyteknologian avulla joustoa voitaisiin valjastaa entistä tehokkaammin esimerkiksi hintapiikkien tasoittamiseen.

Kosonen lisää, että tulevaisuuden kaukolämpöverkko voisi olla kaksisuuntainen, jossa pienetkin toimijat voivat syöttää lämpöä verkkoon. 

– Tämä hajautettu tuotantomalli mahdollistaisi paikallisten hukkalämmönlähteiden ja pienten lämpöpumppulaitosten tehokkaan hyödyntämisen.

Myyttejä murtamassa

Kaukolämpöjärjestelmän kehittäminen vaatii paitsi teknologisia uudistuksia myös ajattelutavan muutosta. Perinteinen näkemys kaukolämpöverkon toimintalogiikasta ei enää vastaa tulevaisuuden tarpeita. Järjestelmässä tulisi keskittyä kokonaisuuden optimointiin ja kustannustehokkuuteen sen sijaan, että pitäydytään vanhoissa toimintatavoissa.

Lämpövarastot, matalalämpötilaiset verkostot ja älykäs automaatio voivat mullistaa järjestelmän kustannustehokkuuden ja vähentää päästöjä merkittävästi. Muutos ei kuitenkaan tapahdu itsestään, vaan se vaatii laajaa yhteistyötä ja uudenlaista ajattelutapaa.

Myös autot liittyvät tulevaisuudessa energiajärjestelmään. Sähköautojen kaksisuuntainen lataus ja kiinteistöakut voivat tulevaisuudessa toimia sähköenergian säätövoimana. 

– Autojen akut ovat suurimman osan ajasta käyttämättöminä, ja niitä voitaisiin hyödyntää energian varastoimiseen ja syöttämiseen verkkoon. Samoin kiinteistöakut voivat tarjota lyhytaikaista joustoa ja osallistua reservimarkkinoille.

Kosonen mainitsee, että muutos vaatii ennakkoluulojen hälventämistä ja myyttien murtamista. 

– Esimerkiksi sähköautoiluun liittyvät ennakkoluulot, kuten se, että sähköautolla ei pääse pitkälle, hidastavat kehitystä. Myyttien murtaminen ja uusien ratkaisujen tarjoaminen auttavat yhteiskuntaa siirtymään kestävämpään energiajärjestelmään.

Tämä juttu on julkaistu ensimmäisen kerran Talotekniikka-lehdessä 8/24 ja verkossa 15.1.2025.