Espoon T3 –alueen asuin- ja palvelurakennusten energiankäyttö 2030

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014-05-05
Department
Major/Subject
Sähköverkot ja suurjännitekniikka
Mcode
S3015
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
fi
Pages
172
Series
Abstract
Rakennetun ympäristön energiatehokkuuden lisääminen on tärkeässä roolissa Euroopan Unionin ja Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. Rakennusten energiatehokkuuden parantaminen ja paikallisen uusiutuviin energialähteisiin perustuvan tuotannon integroiminen rakennuksiin sekä alueisiin ovat eräitä keinoja, joilla pyritään vähentämään rakennetun ympäristön energian loppukulutusta ja ostoenergiantarvetta. Hajautetun uusiutuviin energialähteisiin perustuvan tuotannon osuus alueiden energiantuotannossa kasvaa, mikä asettaa monia uusia haasteita alue- ja energiasuunnittelulle. Energiajärjestelmän kustannustehokkuus, päästövaikutukset ja kokonaiskapasiteetin tarve riippuvat merkittävästi siitä kuinka hyvin hajautettu tuotanto integroituu alueelliseen energiajärjestelmään. Tässä diplomityössä kartoitetaan Otaniemi – Keilaniemi - Tapiolan keskus –alueen (T3 –alue) asuin- ja palvelurakennusten energiankäyttöä sekä arvioidaan niissä tapahtuvia muutoksia tulevaisuudessa. Työssä selvitetään nykyinen sähkön- ja lämmönkäyttö sekä näiden ajallinen vaihtelu asuin- ja toimitilarakennuksissa. Skenaariotarkastelulla arvioidaan miten rakennuksiin kohdistetut energiatehokkuustoimet ja rakennuksiin integroitu hajautettu energiantuotanto vaikuttavat T3 –alueen rakennusten energiankäyttöön tulevaisuudessa. Skenaarioissa tarkastellaan lisäksi kuinka paljon paikallisesti tuotettu aurinkoenergia syrjäyttää ostolämpöä ja –sähköä uudisrakennuksissa tarkastelujaksolla. T3 -alueen asuin- ja palvelurakennusten nykyistä energian loppukäyttöä kartoitettiin sähkön ja kaukolämmön vuosienergioiden sekä rakennuskantatietojen perusteella. Lämmön- ja sähkönkysyntöjen ajallista vaihtelua vuorokausitasolla eri vuodenaikoina tutkittiin tuntityyppikäyrien sekä tuntienergiamittaustietojen avulla. Aurinkoenergian tuntikohtaista hyödyntämistä eri rakennusluokissa arvioitiin aurinkoenergian tuntituotantomallilla. T3 –alueen uudisrakennuskannan energiankäyttöä tarkasteltiin maankäyttösuunnitelmien kerrosalatietoihin, ominaiskulutuksiin ja eri kirjallisuuslähteisiin perustuvassa skenaariotarkastelussa. T3 –alueen maankäyttösuunnitelmien mahdollistaman uudisrakennuskannan energiatarve vuonna 2030 on vain muutamia prosentteja verrattuna olemassa olevan rakennuskannan nykyiseen energiantarpeeseen. Uudisrakennuksissa lämpimän käyttöveden valmistukseen tarvittavan energian suhteellinen osuus rakennuskannan lämmöntarpeesta kasvaa. Aurinkoenergialla syrjäytetyn ostosähkön ja –lämmön osuus vuonna 2030 on vielä suhteellisen pieni T3 –alueen rakennusten aurinkoenergiapotentiaaliin verrattuna. Toimitiloissa tapahtuu pääosa T3 –alueen sähkön loppukäytöstä ja etenkin toimitilojen kesäarkipäivien sähkökuormien leikkaamisessa aurinkosähköllä vaikuttaisi olevan hyvin merkittävä potentiaali. T3 –alueen nykyisen rakennuskannan energiansäästöpotentiaali osoittautui suuremmaksi kuin uudisrakennuskannasta aiheutuva energian loppukysyntä vuonna 2030. Löytämällä ratkaisuja olemassa olevan rakennuskannan energiatehokkuuden parantamiseen voitaneen tehokkaimmin alentaa T3 -alueen ostoenergiankulutusta vuoteen 2030 mennessä. Kiinteistökohtainen aurinkolämpötuotanto ja rakennuskohtainen jäteveden lämmön hyödyntäminen käyttöveden valmistuksessa voivat osoittautua kustannustehokkaiksi ratkaisuiksi tavoiteltaessa rakennusten nettonollaenergiatasoa sekä myös olemassa olevien rakennusten ostoenergian kulutuksen vähentämisessä.

In order to meet the climate goals set by the European Union and Government of Finland, improvements in the energy efficiency of the built environment are essential. Some of the means to decrease the final energy demand of the built environment are to enhance building envelopes and integrate local energy production in buildings and areas. The remarkable increase in local renewable energy production raises many new challenges for regional land use and energy planning. The cost effectiveness, emission levels, total capacity required of a mixed energy system depend on the success of the integration of a local production into the regional energy system. This thesis surveys the power and heat use in residential and service buildings located in the case area (Espoo T3) The timely variation of power and heat demands are analyzed in these building classes, as well as the future development in energy use and demands estimated. The main goal of the thesis is to create scenarios for the final energy use and demand for the case area by 2030. The scenarios examine the effects of local renewable energy production and energy efficiency measures on final energy use of the future building stock. During the observation period, an estimation was conducted of the amount of final electricity and heat superseded by local solar energy production. The current final energy usage in the case area was examined by utilizing annual electricity and district heat consumption data, in addition to, building stock information. Load profiles and hourly measured energy consumption data were used to analyse the seasonal and daily variation of power and heat demands. The potential of daily solar energy in different building classes was surveyed by means of a photovoltaic power generation model and load profiles. The input data for energy scenario calculations were: prospective floor area for residential and service buildings obtained from land use data; nominal consumption of electricity; and nominal consumption of heat in different building classes based on the current building code and other literature sources. By 2030, the final energy demand of a prospective new building stock in T3 area will account for only a few percent of the final energy demand of the current buildings. A major part of the final heat demand of prospective buildings consists of domestic water heating energy by 2030. The proportion of final power and heat demand superseded by local solar energy production is relatively low in comparison to solar energy potential of the area. The major part of the electricity used in the T3 area is consumed in service sector buildings. Thus, the solar energy potential seems to be significant especially in tertiary sector buildings, and particularly for their electric peak load shaving during summer week days. The energy saving potential of an existing building stock seemed to be greater than the final energy demand of new buildings by 2030. Solutions are needed to increase the energy efficiency of the existing building stock, in order to reduce the final energy demand of the T3 area by 2030. Harnessing building integrated solar heat production and In-House Waste Water Heat Recovery systems may prove to be cost effective solutions in the pursuit of net zero energy buildings and more energy efficient existing building stock.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Lehtonen, Matti
Keywords
energy scenario, nominal consumption, Espoo T3, energy efficiency, energiaskenaario, ominaiskulutus, Espoo T3 –alue, energiatehokkuus
Other note
Citation