Customer-centred development paths for district heating industry

Thumbnail Image
Files
isbn9789526089102.pdf (4.51 MB)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2020-02-07
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2020
Department
Rakennetun ympäristön laitos
Department of Built Environment
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
61 + app. 60
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 6/2020
Abstract
Heating and cooling accounts approximately 50% of final energy use in the European Union. District heating systems are seen as feasible energy technologies as part of sustainable energy systems and the market share is predicted to grow in the future. The main advantages of district heating systems are their ability to utilise heat that would otherwise be wasted. Also, the energy storing capacity of district heating systems in short term is expected to bring flexibility to energy systems. The literature underlines that current district heating systems should evolve towards lower temperature levels of networks as well as more versatile production mix. District heating research have concentrated on production and network while customers are often neglected part of the research and seen as consumption points in district heating network. The aim of this dissertation is to examine how district heating industry and its business models should be developed to involve customers. The starting point of the dissertation was that real estate owners seek lower heating costs as well as smaller risk towards increasing energy prices. This dissertation is constructed from four case-study articles. The articles discuss demand side management and heat pumps from perspectives of both customers and district heating system. The results of this dissertation show that from the customers' perspective it is profitable to change over from district heating to on-site heating system either partly or completely and implement demand side management. The results of the case studies found that on-site individual heat pumps are profitable heating systems for real estate owners with rate of returns being two or either three times higher than the property yields. Also, customers' control strategies in heat demand profile (demand side management) decrease heating costs. Understanding customers' perspective sheds light for upcoming changes in district heating industry. According to the results district heating industry should renew its business models, such as renewing pricing models, offer hybrid heating systems for customers and allow prosumers' waste heat into the district heating network, while adding value for the customers.

Euroopan Unionin alueella loppuenergian käytöstä noin 50% kulutetaan lämmitykseen ja jäähdytykseen. Kaukolämpöjärjestelmät nähdään yhtenä tärkeänä osana kestävää energiajärjestelmää ja sen markkinaosuuden on ennustettu kasvavan seuraavien vuosikymmenien aikana. Kaukolämmön vahvuuksina energiamurroksessa pidetään erityisesti sen kykyä vastaanottaa lämpöä eri kohteista sekä sen mahdollisuutta toimia lyhytaikaisena energiavarastona. Kirjallisuudessa kuitenkin ennakoidaan, että nykyisen kaukolämpöjärjestelmän tulee kehittyä kohti matalampia lämpötilatasoja sekä monipuolisempaa tuotantoa. Kaukolämpötutkimus on toistaiseksi keskittynyt pääasiassa kaukolämmöntuotantoon ja kaukolämpöverkkoon. Tämän väitöskirjan tavoitteena on tutkia miten kaukolämpöalaa ja sen liiketoimintamalleja tulisi kehittää asiakaskeskeisimmiksi. Tutkimuksen lähtökohtana on, että kiinteistöjen omistajat tavoittelevat pienempiä lämmityskuluja sekä pienempää riskiä energiankulutuksen kustannusten kehittymiselle. Tutkimusta ohjataan tutkimuskysymyksillä joista ensimmäinen kysyy millä keinoin kaukolämpöasiakas voi pienentää lämmityskustannuksia ja toinen keskittyy tutkimaan näiden keinojen vaikutusta kaukolämpöjärjestelmätasolla. Tämä väitöskirja koostuu neljästä artikkelista, joissa kahdessa keskitytään kaukolämmön kysyntäjoustoon asiakasnäkökulmasta ja kahdessa lämpöpumppuihin joko osana kaukolämpöjärjestelmää tai asiakkaan omana lämmitysratkaisuna. Väitöskirjan tulosten perusteella kaukolämpöasiakkaan näkökulmasta on taloudellisesti houkuttelevaa siirtyä osittain tai jopa kokonaan kiinteistökohtaiseen lämpöenergian tuotantoon ja kulutuksen ohjaukseen. Esimerkkien avulla havaittiin, että kiinteistökohtaiset lämpöpumput ja lämmönkulutuksen ohjaus ovat kiinteistönomistajalle kannattavia investointeja ja lämpöpumppujen osalta tuotot ovat jopa kaksi tai kolme kertaa suurempia kuin itse kiinteistöinvestoinnin tuotot. Asiakkaan näkökulman ymmärtäminen auttaa kaukolämpötoimialaa tunnistamaan mahdollisia alan kehityspolkuja. Tutkimuksen tulosten perusteella esimerkiksi kaukolämmön hinnoittelumallien uudistaminen, hybridilämpöjärjestelmien tarjoaminen ja kiinteistökohtaisten ylijäämäenergioiden vastaanottaminen ovat keinoja, joilla kaukolämpöyhtiö voi uudistaa liiketoimintamallejaan ja samalla luoda arvoa asiakkailleen.
Description
Supervising professor
Junnila, Seppo, Prof., Aalto University, Department of Built Environment, Finland
Thesis advisor
Vimpari, Jussi, Dr., Aalto University, Department of Built Environment , Finland
Keywords
district heating industry, on-site energy systems, customer, real estate, demand side management, business model, energy transition, kaukolämpöjärjestelmä, kiinteistökohtainen energiantuotanto, asiakas, kiinteistö, kysyntäjousto, liiketoimintamalli, energiamurros
Other note
Parts
  • [Publication 1]: Kontu, Kaisa; Vimpari, Jussi; Penttinen, Petri; Junnila, Seppo. Individual ground source heat pumps: Can district heating compete with real estate owners’ return expectations?, Sustainable Cities and Society 53 (2020), 101982.
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202001021320
    DOI: 10.1016/j.scs.2019.101982 View at publisher
  • [Publication 2]: Kontu, Kaisa; Rinne, Samuli; Junnila, Seppo. Introducing modern heat pumps to existing district heating systems – Global lessons from viable decarbonizing of district heating in Finland, Energy, 166 (2019) 862-870,
    DOI: 10.1016/j.energy.2018.10.077 View at publisher
  • [Publication 3]: Kontu, Kaisa; Penttinen, Petri; Vimpari, Jussi; Junnila, Seppo. From partial optimization to overall system management – Real-life smart heat load control in district heating systems, Energy & Buildings 204 (2019).
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201910045579
    DOI: 10.1016/j.enbuild.2019.109481 View at publisher
  • [Publication 4]: Kontu, Kaisa; Vimpari, Jussi; Penttinen, Petri; Junnila, Seppo. City scale demand side management in three different-sized district heating systems, Energies 11 (2018), 3370.
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201901301459
    DOI: 10.3390/en11123370 View at publisher
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-8910-2
Collections
[diss] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG