Älykkäät energiajärjestelmät tuovat energiamarkkinat kiinteistötasolle

Rakennusten energiajoustavuus ja kulutusjousto - tutkimusraportin kirjoittajista kaksi ­– vanhempi tutkija Juha Jokisalo ja professori Matti Lehtonen Aalto-yliopistosta – toivovat, että tutkimus kiinnostaa talotekniikkayritysten lisäksi kiinteistöjen omistajia.

”Erityisesti tahot, jotka hallitsevat suuria kiinteistömassoja ja toteuttavat joustoa omaan kiinteistökantaan ovat luonnollinen yhteistyökumppani energiamarkkinan suuntaan. Heillä on sekä tarjottavaa että saavutettavaa”, Lehtonen toteaa.

Tähän asti jouston ohjaus ja toteutus on ollut suurten toimijoiden asia. Jatkossa yksikkö, jossa ohjaus kannattaa, on yhä pienempi, lopulta yksittäinen kotitalous.

Energiamurros haastaa kaikki toimijat

Energiamarkkinoilla on tapahtunut murros kohti uusiutuvia energialähteitä, etenkin tuulivoimaa. Pyrkimys hiilineutraaliuteen ja irtautuminen fossiilisesta tuontienergiasta vaikuttavat voimakkaasti energiamarkkinaan. Nämä ovat johtaneet energian nopeisiin ja rajuihin hintavaihteluihin. Samaten energiaverkkojen vakaus joutuu koetukselle.

Kiinteistöt vastaavat haasteisiin hybridiratkaisuilla, esimerkiksi yhdistämällä maa- ja kaukolämpöä. Kaukolämpöyritykset ovat nekin nopeasti löytäneet uusia toimintamalleja. Lehtosen mukaan viisi vuotta sitten olisi ollut rohkeaa väittää, että tänään kaukolämpöä tuotetaan sähkökattiloissa.

Muutokset haastavat myös suunnittelijat ja muut konsultit. Hybridijärjestelmien suunnittelu ja optimointi vaatii uutta tietämystä, jonka tarjonta ei vielä kata kasvavaa kysyntää.

Tutkittua tietoa yksissä kansissa

Aalto-yliopiston tutkimus tarjoaa perusteluja ja näkökulmia energiajoustavuuden aikaansaamille uusille toiminnallisuusvaatimuksille. Taloteknisten järjestelmien pitää muun muassa ottaa huomioon sisäolosuhteiden lisäksi sääennusteet ja energiamarkkinoiden käyttäytyminen ja ohjautua ennakoivasti. 

Molemmat haastateltavat korostavat tuotannon ja käytön näkökulmien kohtaamisen tärkeyttä.

”Olemme koonnet yksiin kansiin useiden aiempien tutkimusten tuloksia. Sähkönäkökulman mukaan ottaminen tekee tästä kuitenkin ainutlaatuisen paketin”, Juha Jokisalo täsmentää.

Energiajoustavuuden haasteet

Paikallisia joustavuusratkaisuja miettiessä on hyvä tiedostaa valtakunnalliset puitteet. Suuria kysymyksiä ovat energiantuotannon joustokyky ja sähköverkon vakauden varmistaminen. Jos järjestelmässä ei ole riittävää joustoa, kulutusta joudutaan pahimmassa tapauksessa rajoittamaan.

Pohjoismainen sähköjärjestelmä on suunniteltu kestämään 1300 megawatin äkillinen tehonmenetys. 1600 MW Olkiluoto 3:n liittyessä verkkoon, sen irtoamisen vaikutus johti uuteen, 300 megawatin nopeasti irti kytkettävän kuorman tarpeeseen.

Matti Lehtonen näkee tulevaisuuden kuitenkin vielä haastavampana: ”Meillä tulee armottoman kova pula joustavista komponenteista. Olkiluoto 3:n tapauksessa puhuttu jousto on volyymiltaan alle kymmenesosa siitä mitä tullaan tarvitsemaan.”

Ratkaisuja tuottaja- ja kuluttajatasoille

Tuulivoima on dominoiva energiajärjestelmässämme vuosikymmenen loppuun mennessä. Tämä johtaa entistä suurempaan hintavaihteluun ja ajoittain negatiivisiin sähkön hintoihin. Kuluttajalle hintapiikit ovat sietämättömiä ja ajoittainen ylituotanto vähentää taas tuottajan kiinnostusta investoida uuteen tuulivoimaan.

Vetytalous saattaa muuttaa tilannetta, koska vety on tapa varastoida energiaa tuulisina päivinä ja aikaansaada kaivattua joustoa. Lehtonen pitää kuitenkin varastoivaa vesivoimaa suuren mittakaavan ratkaisuista realistisimpana.

Suuret yksiköt tarvitsevat välittömästi käyttöön otettavia reservejä. Lehtosella on nykyiseen tarpeeseen yksinkertainen ehdotus: ”Kaukolämpötuottajien sähkökattilat voivat ratkaista järjestelmäsuojan tarpeen. Jos pidetään huoli, että niissä on 300 megawattia 0,2 sekunnissa käyttöönotettavissa, koko Olkiluoto 3:n aiheuttama lisävastuu on hoidettu. On vain sovittava, kuka maksaa.”

Kiinteistöt voivat ennakoida tuotannon ja hinnanvaihteluita tukeutumalla paikalliseen reserviin ja hybridijärjestelmiin. Energiankäyttöä ne voivat optimoida sähkön hinnan perusteella ja automaattisesti. 

Mihin kiinteistötasolla kannattaa investoida

Kun miettii joustavia energiaratkaisuja olemassa oleviin kiinteistöihin, ensimmäinen kysymys on haluttu joustavan tehon määrä. Pienissä kiinteistöissä reservin toteutus jälkikäteen ei ole yleensä kannattavaa. Suuremmissa yksiköissä kapasiteetin hinnan lisäksi on ohjaukseen liittyviä teknisiä haasteita.

”Olemassa olevat järjestelmät on tehokkaasti suojattu, joten uusien osto-ohjausta mahdollistavien järjestelmien jälkiasennus on vaikeaa tai jopa mahdotonta”, Jokisalo kertoo. ”Uusissa kohteissakin energiajousto-ohjaus on otettava huomioon jo varhaisessa hankevaiheessa.”

Eri energiamuotoja yhdistelevät järjestelmät yleistyvät joka tapauksessa, kun riippuvuus fossiilisista energianlähteistä halutaan minimoida. Esimerkiksi REPowerEU-suunnitelma tavoittelee lämpöpumppujen määrän kaksinkertaistamiseen EU:n alueella.

Mitä seuraavaksi?

Kiinteistöt investoivat energiaratkaisuihin vuosikymmeniksi, kun taas energiamarkkina voi muuttua hetkessä. Epävarmuuden hallinnasta tulee siten avainkysymys.

Energiaverkon tasapainottamiseen osallistuminen on isojen toimijoiden asia, mutta jokaisessa kiinteistössä on mahdollista toteuttaa energia- ja kulutusjoustoa. Tähän on talotekniikkayritysten luotava valmiudet. 

Jokisalon mielestä talotekniikkayritysten pitää seuraavaksi panostaa järjestelmien välisten raja-aitojen kaatamiseen ja ohjattavuuden parantamiseen. Järjestelmien on kyettävä ottamaan vastaan ulkoisia ohjaussignaaleita.

Lehtonen ehdottaa, että kaikkien talotekniikkaa toimittavien pitää ottaa sähkön pörssihinta järjestelmiä ohjaavaksi tekijäksi. Tämä vaatii rajapinnan markkinahinnan lukemiseen ja optimointiskriptien toteuttamista. Esimerkiksi yleistyvän sähköautojen lataustehon oikealla ajoittamisella voi olla merkittävä kustannusmerkitys. Jos on omaa tuotantoa, se on tietenkin otettava mukaan optimointiin.

Kulutusjouston toteuttaminen edellyttää sekä teknistä että taloudellista asiantuntemusta, jota useimmilla kiinteistöjen omistajilla ei ole. Tämä luo uusia liiketoimintamahdollisuuksia erikoistuneille konsulteille ja palveluyrityksille. Jos ne haluavat palvella myös pieniä kiinteistöjä, niiden on tuotteistettava ja automatisoitava palveluitaan.

Tutustu tutkimusraporttiin Rakennusten energiajoustavuus ja kulutusjousto.