Hiedanrannan alueellinen energiaselvitys

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia ja selvittää elinkaarikustannuksiltaan kannattavin lämmitys- ja jäähdytysratkaisu Tampereen uuden kaupunginosan, Hiedanrannan, alueelle. Tutkittavina vaihtoehtoina ovat kaukolämpö ja kaukojäähdytys, kaukolämpö ja koneellinen jäähdytys, maalämpö ja maaviileä sekä kaukolämpö ja vesistöjäähdytys. Tämän lisäksi vertaillaan eri vaihtoehtojen hiilidioksidipäästöjä sekä tutkitaan aurinkosähkön hyödyntämismahdollisuuksia. Elinkaarikustannusvertailu toteutetaan 25 vuoden ajanjaksolla. Työn tutkimusosassa hyödynnetään kahta näkökulmaa – yhtä kerrostaloa sekä koko korttelia.

Tutkimusmenetelminä työssä käytettiin kirjallisuuskatsausta sekä asiantuntijoiden haastatteluja. Kirjallisuuskatsauksen aineistona hyödynnettiin tieteellisiä artikkeleita ja tutkimusraportteja. Tutkimusosan energiankulutukset ja tehontarpeet saatiin simuloimalla valitut rakennukset IDA ICE –simulointiohjelmalla sekä RIUSKA-simulointiohjelmalla.

Työn tutkimustuloksista saatiin paljon tietoa energiantuotantovaihtoehtojen kustannuksista sekä ympäristövaikutuksista. Maalämmön ja maaviileän elinkaarikustannukset kerrostalotapauksessa olivat alkuvuosina suurimmat johtuen suuremmasta alkuinvestoinnista. Maalämpö ja maaviileä osoittautui kuitenkin 25 vuoden elinkaarikustannusvertailussa edullisimmaksi energiantuotantovaihtoehdoksi, ja järjestelmä saavutti kokonaiskustannuksissa muut järjestelmät jo kuudennen vuoden aikana.

Korttelitapauksessa kaukolämmön ja vesistöjäähdytyksen sekä maalämmön ja maaviileän elinkaarikustannukset olivat suurimmat johtuen jälleen järjestelmien suuremmista alkuinvestoinneista. Tässäkin tutkimustapauksessa maalämpö ja maaviileä osoittautui 25 vuoden elinkaarikustannusvertailussa edullisimmaksi energiantuotantovaihtoehdoksi, ja saavutti kokonaiskustannuksissa muut järjestelmät viimeistään 11. vuoden aikana.

Molemmissa tutkimustapauksissa maalämmön ja maaviileän järjestelmä aiheutti vähinten hiilidioksidipäästöjä.

Toteutettu tutkimus aurinkosähkön hyödyntämismahdollisuuksista osoitti, että sekä kerrostalon että toimistorakennuksen aurinkosähköjärjestelmät maksavat itsensä takaisin 16 vuoden jälkeen, mikäli energiainvestointitukea ei huomioida. Jos tuki huomioidaan, järjestelmien takaisinmaksuaika on 12 vuotta.

The purpose of this master’s thesis is to study and find out the most cost-effective heating and cooling solution for Hiedanranta, a new neighbourhood in Tampere. The alternatives to be considered are district heating and district cooling, district heating and mechanical cooling, geothermal heating and geothermal cooling, and district heating and water source cooling. In addition, we compare the carbon dioxide emissions of the considered alternatives and also explore the potential for utilization of solar power. Life cycle cost comparison is implemented over a period of 25 years. The research part of the thesis utilizes two perspectives – one block of flats and the whole block.

As a research method, literature review and expert interviewing were used. As a material for the literature review, scientific literature and research reports were used. The energy consumptions and power needs of the research part were obtained by simulating selected buildings using IDA ICE simulation program and RIUSKA simulation program.

From the research results was obtained a lot of information on the cost of energy production alternatives and environmental impacts. The life cycle cost of geothermal heating and geothermal cooling in the block of flats –case was the highest in the beginning due to higher initial investment. However, in the 25 years of life cycle cost comparison, geothermal heating and geothermal cooling proved to be the most cost-effective alternative to produce energy and the system reached other systems in total costs already during the sixth year.

In the block case, both the district heating and water source cooling and geothermal heating and geothermal cooling life cycle costs were the highest in the beginning due to the higher initial investments. Also in this case, geothermal heating and geothermal cooling proved to be the most cost-effective energy production option for 25 years of life cycle cost comparison and the system reached other systems in total costs at the latest during the 11th year.

In both cases, the geothermal heating and geothermal cooling systems caused least carbon dioxide emissions.

The study on the potential for utilization of solar power proved that the payback period for solar power systems in both the block of flats and the office building is after 16 years without the energy investment aid. If the aid is taken into account, the system will pay for itself after 12 years.