Energiamurroksen vaikutukset rakennuksiin

Energiatehokkuuden parantaminen ja hiilijalanjäljen pienentäminen koostuvat monenlaisista toimenpiteistä ja vaativat suuria muutoksia niin yhteiskuntaan kuin tapaamme ajatella. Energiamurros vaatii uuden tekniikan oheen ennakkoluulottomuutta.

Teksti:  Heikki Heikkonen

Lappeenrannan-Lahden teknillisen yliopiston LUT:n professori Jero Ahola on yksi keskeisiä toimijoita laaja-alaisessa Smart Energy Transition -hankkeessa. Se on Suomen Akatemian Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittama hanke, joka tutkii globaalia energiamurrosta ja sen vaikutuksia Suomen taloudelle – keskittymisalueinaan uudet teknologiat, liiketoimintamallit, kokeilut
ja päätöksenteon tukeminen.

Ahola korostaa, että energiamurroksen tavoitteena on päästä eroon fossiilisista polttoaineista ja kierrättää jo tuotettua- sekä hukkaenergiaa. Yksi keskeisistä toimenpiteistä on sähköistää yhteiskunta samalla kun hankkiudutaan eroon kaikesta polttoon perustuvasta
energiantuotannosta.

”Käytännössä tämä vaatii tuuli- ja aurinkovoiman osalta ainoastaan pääomainvestointeja, sillä energia itsessään on ilmaista. Näiden hyödyntäminen vaatii kuitenkin puskureita ja energiavarastoja.”

Ahola uskoo, että jatkossa energiamurros jalkautuu rakennuksiin.
Järjestelmien hinta putoaa volyymin funktiona, mikä on selkeästi havait-
tu esimerkiksi aurinkopaneelien kohdalla.

Todisteeksi väitteelleen Ahola esittää saksalaisen Fraunhofer-instituutin julkaiseman hintakehityksen toteutuman. Se osoittaa, että kysynnän kaksinkertaistuessa aurinkopaneelien hinta putoaa aina neljänneksellä (24 prosenttia). Sama pätee muihin vastaaviin teknologioihin.

Uudenlainen energiainfra perustuu älykkäisiin energiaverkkoihin, joissa on useita tuottajia rakennusten toimiessa solmupisteinä. Älykäs, tehokas ja joustava energiankäyttö sekä tuotanto alleviivaavat tulevaisuuden energiantuotantoa, jossa rakennuksilla on rooli energiavarastoina ja talotekniikalla kysyntäjouston ohjauksen mahdollistajana.

Aurinko armas

Vaikka Suomessa ei aurinko aina paistakaan, on maassamme valtava laskennallinen aurinkosähköpotentiaali. Aholan mukaan pelkästään rakennusten katoille asennettavien aurinkosähköjärjestelmien teoreettinen potentiaali olisi 10 GWp.

”Käytännössä reilu 10 prosenttia rakennusten energiankulutuksesta voitaisiin kattaa näin. Ja kun paneelien hinnat tippuvat, niitä voidaan käyttää erilaisina rakennuselementteinä, kuten autokatoksina ja aitoina. Tampereen kampusareenalla ne ovat osa julkisivua.”

Sähkön varastoinnissa rakennusten rooli kulutusjouston ohella on energiavarastoina toimivien akkujen varastointi. Älyverkkojen osana myös rakennuksen sähköjärjestelmään liitetyt sähköautot akkuineen voisivat toimia osana älykästä sähköverkkoa. Tämä vaatii kaksisuuntaista verkkoa sekä purku- ja latausmahdollisuutta.

Hiilidioksidipäästöjen osalta Ahola painottaa sitä, että kaasuja ei päästetä ilmakehään, vaan ne otetaan talteen ja hyödynnetään uudelleen. Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa tehtiin Soletair-hankkeen puitteissa vuonna 2017 maailman ensimmäinen testi, jossa aurinkosähköllä tuotettiin sata kiloa uusiopolttoainetta – käytännössä bensiiniä.

”Saksan Frankfurtissa sijaitsevassa Fair Towerissa on tuotettu ”joukkoöljyä” rakennusten ilmanvaihdosta talteen otetusta hiilidioksidista päästöttömällä sähköllä FischerTropsch -menetelmällä. Se mahdollistaa vuositasolla 2000–4000 tonnin synteettisen polttoaineen tuotannon.”

Hiilidioksidia voidaan käyttää myös synteettisen ruuan valmistukseen. Tällaista on kokeiltu VTT:llä Neo-Carbon Food -projektissa, jossa kehitetään puhdasta proteiinia.

Suomalaisen Solar Foods Oy:n tavoitteena on aloittaa proteiinin kaupallinen tuotanto vuoden 2020 aikana. Se olisi toteutuessaan maailman ensimmäinen sähköruokatehdas.

”Turvetta emme tarvitse mihinkään”, päättää Ahola esityksensä.

Hiilineutraali Helsinki vuonna 2035

Helsingin kaupungin päästövähennysohjelman johtaja Kaisa-Reeta Koskinen kertoi esityksessään, että rakennusten rooli energiatehokkuuden parantamisessa on älyttömän suuri. Hän myöntää hämmästyneensä itsekin luvuista laskiessaan niitä.

Lämmityksen, eli käytännössä kaukolämmön ja sitä kautta rakennusten osuus Helsingin hiilidioksidipäästöistä on 56 prosenttia. Kun tavoitteena on olla hiilineutraali vuonna 2035, alkaa toimenpiteilläkin olla hoppu.

”Lämmityksen varassa hiilineutraliteettitavoitteet joko nousevat tai kaatuvat. Tämä asia on myös kaupungin omissa käsissä”, Koskinen painottaa.

”Käytännössä tavoitteet saavutetaan leikkaamalla päästöjä 80 prosenttia ja kompensoimalla loput.”

Ei silti, etteikö Helsinki olisi jo paljon tehnytkin: asukasta kohden Helsingin päästöt melkein puolittuvat ensi vuoden kuluessa, kun vertailun lähtökohdaksi otetaan vuosi 1990.

Mutta vauhti ei ole Koskisenkaan mukaan riittävä, jos tarkastellaan kulmakerrointa. Ja alku on ollut helpompaa, kun jatkossa toimet sekä tehtävät päätökset ovat vaativampia ja kalliimpia.

”Meidän pitää pystyä tekemään vielä älyttömän paljon energiatehokkuuden suhteen. Lisäksi juoksemme ylämäkeen, sillä niin kaupunki kuin sen väkilukukin kasvavat koko ajan. Ja vaikka kulutus ei silti kasva, se ei vaan riitä.”

Lämmitys on yhtä kuin päästöt

Lämmityksen päästöt muodostuvat yhtälöstä, jossa toisella puolen ovat lämmönpäästökerroin ja lämpömäärä. Sekä päästökertoimen että tarvittavan lämpömäärän on laskettava radikaalisti, jotta päästöt vähenevät. Silloin kannattaa satsata tarvittavan lämpömäärän leikkaamiseen – eli energiatehokkuuden parantamiseen.

Kivihiilen korvaaminen biomassallakaan ei Koskisen mukaan ole mahdollista, sillä nykyisen tarpeen kattaminen vaatisi koko Itämeren alueen biomassat. Mutta mitä toimenpiteitä sitten jää jäljelle?

Energiayhtiö Helenin toimilla leikataan 32 prosenttia, lämmön kokonaiskulutuksen vähentäminen leikkaa 16 prosenttia ja paikallisesti tuotetun lämmön osuuden lisääminen leikkaa 15 prosenttia päästöistä. Paikallisesti tuotetun sähkön osuuden lisääminen leikkaa vielä kahdeksan ja sähköautojen osuuden kasvu toiset kahdeksan prosenttia päästöistä.

Muut toimet, vaikkakin tärkeitä, ovat vaikutuksiltaan sittenkin hyvin vaatimattomia. Muun muassa hyödyntämättömän hukkalämmön talteenoton vaikutus on vain yhden prosentin luokkaa, samoin tiivistyvän maankäytön ja sähkön kysyntäjouston lisäämisen vaikutukset. Öljyn osuuden vähentäminen erillislämmityksessä vaikuttaa päästöihin kaksi prosenttia.

Koskinen huomauttaa, että puolet Helsingin päästövähennyspotentiaalista liittyy tavalla tai toisella rakennuksiin ja niiden energiankäyttöön. Ja esimerkiksi kaukolämmön kokonaiskulutuksen olisi pudottava 2,5 prosenttiyksikköä vuosittain.

Mahdoton yhtälö

Peruskorjaussyklissä aikavälillä nykyhetki -2050 korjataan vain kolmasosa rakennuskannasta. Tämän vuoksi energiatehokkuustoimenpiteitä tai jopa energiasaneerauksia on pakko tehdä muissakin rakennuksissa. Lisäksi paikallisesti tuotetun lämmön osuutta on kasvatettava.

Päästövähennyksiin pääseminen edellyttää lämmöntuotannolta, että maalämmön osuus nostetaan vuoteen 2035 mennessä 15 prosenttiin (~1TWh/a), kun se on tällä hetkellä noin puoli prosenttia. Tästä suuri osa koostuisi lämmitystapamuutoksista olemassa olevassa rakennuskannassa.

Jos kaukolämpö korvattaisiin kokonaan maalämmöllä, vaatisi se noin
100 000 energiakaivoa. Sellaista määrää ei Helsinkiin mahdu, ei riitä tekijät eikä keskusta-alueella voi poratakaan missä tahansa maanalaisen rakentamisen vuoksi.

Sähköntuotannon osalta asetettuihin päästövähennyksiin pääseminen edellyttää, että aurinkosähköllä tuotettaisiin vuonna 2035 noin 15 prosenttia (~1TWh/a) sähkön tarpeesta, kun se tällä hetkellä on 0,1 prosenttia. Asennuksista valtaosa (80–90 prosenttia) pitäisi tehdä olemassa olevaan rakennuskantaan.

”Mitä muutos vaatii kira-alalta? Aika ei riitä hitaisiin askeliin. Energiatehokkuutta on parannettava kaikissa rakennuksissa, ei vain peruskorjattavissa. Ja peruskorjauksissakin on tavoiteltava kunnianhimoisia energiaparannuksia”, Koskinen painottaa.

Lisäksi uudisrakennusten pitäisi lähestyä jo nyt nettonollaa. Tämä tarkoittaa, että askeleet nettonollaa kohti on määriteltävä, jotta aika riittää. Myös hybridilämmityksen haasteet on ratkaistava, tavalla tai toisella.

”Energiatehokkuuden parantamista on tarkasteltava investointina. Nyt sitä katsellaan edelleen liikaa kuluna, kun pitäisi laskea pääoman tuottoa eikä takaisinmaksuaikaa.”

Koskinen muistuttaa, että päästöt vähenevät, kun teemme toimia, joilla päästöt vähenevät. Ne eivät vähene puheilla tai päätöksillä, vaan teoilla.

”Ilmastonmuutos on megatrendi, joka ei ole menossa pois. Muutos tapahtuu, haluttiin sitä tai ei. Energiatehokkuuden parantaminen on sitä paitsi monessa mielessä järkevää ilman ilmastonmuutostakin. On huonoa taloudenpitoa jättää ne tekemättä”, Koskinen toteaa.

Rakennusten energiaseminaarin järjestivät FINVACin jäsenyhdistykset Suomen LVI-liitto SuLVI ry, VVS Föreningen i Finland rf ja Sisäilmayhdistys ry.

Rakennusten energiaseminaari jälleen 4.11.2020 Finlandia-talossa.