Hae sivustolta
Sähkölä - Opetusmateriaalit kaiken ikäisille

Hae sivustolta

Mitä etsit?

Älyindikaattorin soveltuvuus suomalaiseen rakennustapaan (2022)

Diplomityö Tommi Penttilä: Älyindikaattorin soveltuvuus suomalaiseen rakennustapaan

Tommi Penttilä haastatteli diplomityössäänn suomalaisia talotekniikan ammattilaisia. Haastattelujen perusteella hän teki johtopäätöksiä nykyisen talotekniikan suunnittelutavan soveltuvuutta SRI-arvioinnille.

Työn johtopäätöksenä oli, että uusien rakennusten suunnittelukäytännöt mahdollistavat korkeiden SRI-pisteiden saavuttamisen arvionnin monella osa-alueella. Puutteita on erityisesti energian varastoinnissa ja energian käytön ohjaamisessa.

Rakennusten älyindikaattori rakentamisen ja korjaamisen ohjaajana liikekiinteistöissä

Diplomityö: Jaakob Kyllönen: Rakennusten älyindikaattori rakentamisen ja korjaamisen ohjaajana liikekiinteistöissä (2023)


Euroopan Unionin (EU) kaikesta loppuenergiankulutuksesta 40 % ja kasvihuonepäästöistä 36 % johtuu rakennuskannasta. Rakennusten aiheuttaman ilmastokuormituksen vähentäminen onkin keskeisessä roolissa EU:n tavoitellessa ilmastoneutraaliutta vuoteen 2050 mennessä. Tätä varten on kehitetty rakennusten älyindikaattori (Smart Readiness Indicator, SRI). SRI:n tavoite on parantaa rakennusten energiatehokkuutta ja energiajoustoa, ja siten lisätä uusiutuvan energian käyttöä sekä vähentää rakennuksista johtuvaa ilmastokuormitusta.

Tämän diplomityön laadullisessa tutkimuksessa suoritettiin yhteensä kuusi SRI-arviointia neljälle liikerakennukselle, joista kahdelle arviointi suoritettiin sekä ennen perusparannusta että sen jälkeen. Arvioinnin tulosten perusteella arvioitiin rakennuksen iän ja kunnon sekä korjaamisen vaikutusta älyvalmiustasoon. Lisäksi arvioitiin, antavatko tulokset järkeviä viitteitä toimenpiteistä, joilla rakennuksen älyvalmiustasoa voisi parantaa. Arviointiprosessia reflektoimalla kartoitettiin arviointimenetelmässä esiintyviä ongelmia, jotka heikentävät SRI:n soveltuvuutta toimia suunnittelua ohjaavana työkaluna.

Tutkimuksessa todettiin, että SRI nykyisessä muodossaan ei täysin sovellu ohjaamaan liikekiinteistöjen rakentamisen ja korjaamisen suunnittelua: Arviointimenetelmässä havaitut ongelmat, kuten tulkinnanvaraisuudet ja epäjohdonmukaisuudet muun muassa johtavat tulosten vääristymiseen ja vähentävät järjestelmän luotettavuutta. Menetelmä ei täysin huomioi liikerakennusten erityispiirteitä, mikä ilmenee erityisesti hukkalämpöä hyödyntävien järjestelmien epäoikeudenmukaisena kohteluna. Arvioinnin tuloksissa olevat vääristymät sekä tulosten esittämistavan heikohko luettavuus heikentävät SRI:n luonnetta ohjaavana työkaluna. Tämä korostaa arvioinnin yhteydessä annettavien toimenpide-ehdotusten tarpeellisuutta, mutta nykyisissä asetuksissa ne on määritetty valinnaisiksi. Toisaalta tutkimuksessa saaduista tuloksista havaittiin, että tavoitteidensa mukaisesti SRI:ssä korostuvat taloteknisten järjestelmien älykkyys ja sen vaikutus energiatehokkuuteen ja energiajoustoon huomioiden samalla myös rakennuksen käyttäjien tarpeet.

SRI-arviointi haastattelumuodossa

Diplomityö, Mikael Leinonen: SRI-arviointi haastattelumuodossa (2023)

SRI (Smart Readiness Indicator) eli rakennusten älyindikaattori on Euroopan komission Energiatehokkuusdirektiivistä (EPBD) lähtöisin oleva rakennusten älyvalmiutta mittaava menetelmä. SRI:n tarkoituksena on kartoittaa Euroopan eri rakennusten automaation tasoja, ja täten arvioida esimerkiksi rakennusten valmiutta liittyä älykkääseen sähköverkkoon. Vaikka SRI käsitteleekin rakennusten älyvalmiutta, on taustalla rakennusten energiatehokkuuden kehittäminen – lisäämällä rakennusten kykyä kierrättää tai varastoida sähkön hukkatuotantoa, jakaa sähköntuotantoa sähköverkkoon tai yksinkertaisesti minimoimalla sähkönkulutus rakennuksessa.

SRI on ollut kehityksessä Euroopan komission tuella vuodesta 2018 asti, ja vuonna 2023 Euroopan komissio suoritti kansainvälisen testausvaiheen. Testausvaiheessa Suomessa suoritettiin satoja SRI-arvioita eripuolella maata, erilaisille rakennuksille eri tahojen puolesta. Tarkoituksena oli kerätä dataa sekä rakennuksista että SRI-arviointimenetelmästä itsessään. Perinteinen SRI-arvio vaatii arvioitsijan keräävän todenteet kaikista rakennuksen laitteista sekä järjestelmistä ja niiden toiminnasta. Testausvaiheen valmisteluissa heräsi kysymys, olisiko SRI-arvioita mahdollisuus suorittaa paremmin: pienemmällä vaivalla tai suuremmalla mittakaavalla?

Keskustelussa heräsi esille mahdollisuus SRI-arviointien suorittamisesta haastatteluna. Haastatteluna toteutetussa SRI-arviossa säästettäisiin aikaa ja vaivaa, mutta saatujen tulosten laatu ja varmuus oletetusti tulisi kärsimään, todenteiden puutteen vuoksi. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, kuinka SRI-arvio toimii haastattelun muodossa, ja kuinka se vertautuu perinteisin menetelmin toteutettuun SRI-arvioon. Lisäksi halutaan yleisellä tasolla tutkia, kuinka SRI soveltuu suomalaiseen rakennuskulttuuriin.

Tutkimustyö toteutettiin kirjallisuustutkimuksena sekä laadullisena tutkimustyönä, jossa kerättiin dataa haastattelujen muodossa. Kirjallisuustutkimuksessa perehdyttiin ilmastonmuutokseen sekä SRI:n taustaan ja toimintaan. Laadullinen tutkimustyö oli kolmessa eri osassa: yksi yksittäinen SRI-arvio, yksi yksittäinen haastattelu sekä yksi suuren mittakaavan haastattelu. Haastattelut tallennettiin myöhempää analyysia varten, ja saatu data kerättiin taulukoihin visualisoitavaksi. Haastateltavien antamat vastaukset olivat lähes kaikki varmoja, ansaiten noin 2,5 varmuusasteen asteikolla 0-3.

Tutkimustyön tuloksena todetaan, että vaikka kyseessä on tehokas ja vaivaton tapa kerätä SRI-taulukon tiedot rakennuksista, ei tätä dataa voida koskaan käyttää todellisessa arviossa tietojen helpon väärentämisen vuoksi. Jotta SRI-arviolla on arvoa, tulee arvioitsijan saada todenteet järjestelmien ja laitteiden olemassaolosta sekä toiminnasta. Mahdolliset keinot hyödyntää haastatteluna suoritetun SRI-arvion tuloksia on joko ennakoida arvion edistymistä, tai suorittaa arvio haastatteluna ja tämän jälkeen täydentää tiedot keräämällä todenteet rakennuksesta toisena ajankohtana.

SRI soveltuu varsin hyvin Suomen rakennuskulttuuriin, muutamia ongelmia lukuunottamatta. Kaukolämpö sekä dynaaminen ulkovaippa aiheuttavat suurimpia ongelmia suomalaisessa rakennuskulttuurissa, ja niiden korjaaminen vaatii suuria rakenteellisia muutoksia SRI-taulukkoon.

Sähköauton latauksen mallintaminen osana kiinteistön sähköverkon laskentaa

Diplomityö: Riikka Hirvelä, Sähköauton latauksen mallintaminen osana kiinteistön sähköverkon laskentaa (2019)

Sähköautojen lukumäärän on ennustettu kasvavan tulevaisuudessa merkittävästi, mikä lisää myös julkisten sekä kiinteistöjen latauspisteiden lukumäärää. Latauspisteiden liittäminen kiinteistöön tapahtuu tapauskohtaisesti. Ensin on hyvä selvittää sähköautojen lataustehon tarve ja kiinteistön sen hetkinen kuormitus. Tämän jälkeen voidaan tehdä tarkempia suunnitelmia latauspisteiden sijainnista ja tarvittavista muutoksista kiinteistön verkkoon, kuten liittymän koon kasvattaminen tai kuormanhallinnan toteuttaminen.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkastella OpenDSS-ohjelman soveltuvuutta sähköauton latauksen kuorman mallintamiseen. Ensimmäinen vaihe oli mallintaa työssä testiympäristönä käytetty Tampereen yliopiston (TUNI) Sähkötekniikan yksikön älykkään sähköverkon (Smart Grids) laboratorion verkon malli OpenDSS-ohjelmalla. Tämä tapahtui laboratoriossa suoritettujen mittausten pohjalta.

Toinen vaihe oli laskea hypoteesit OpenDSS-ohjelmalla, kun verkkoon oli lisätty sähköauton kuorman malliksi vakiovirtakuormamalli. Tämän jälkeen kytkettiin Nissan Leaf sähköauto laboratorion verkkoon ja mitattiin jännitettä ja virtaa seitsemässä eri tapauksessa, joissa erona oli säätövastuksen asento. Lataus tapahtui yksivaiheisena latauksena lataustavan 3 mukaisesti. Mittauksen jälkeen verrattiin mitattuja ja OpenDSS-ohjelmalla saatuja tuloksia. Tässä kohtaa myös OpenDSS-ohjelman tulokset laskettiin uudestaan, kun tiedettiin tarkemmat arvot mittausten perusteella lähtötilojen jännitteille sekä latauksen aikaisille virtarajoille.

Mittaus toistettiin myös kahdelle muulle sähköautolle, Hyundai Ioniq Plug-in ja BMW i3. Näistä BMW i3 mitattiin vastaavasti kuin Nissan Leaf. Hyundai Ioniq Plug-in puolestaan ladattiin ja mitattiin lataustavan 2 mukaan. Tämän jälkeen mittausten ja OpenDSS-ohjelman tuloksia verrattiin ja tuloksien erojen syitä käsiteltiin. Erojen syiksi todettiin, mittausvirheiden ja -tarkkuuksien lisäksi, lähtötilan jännitteen mallintaminen. Kuitenkin erot olivat vähäisiä, joten näiden tulosten pohjalta OpenDSS-ohjelman malli pätee hyvin mallintamaan yksivaiheista sähköauton latauksen aiheuttamaa kuormaa sähköverkossa.

Asunto-osakeyhtiöt energiayhteisönä

Diplomityö: Juuso Pusa, Asunto-osakeyhtiöt energiayhteisönä, (2021).

Suomen ja koko Euroopan Unionin energiantuotanto on suuressa muutoksessa ja kasvihuonepäästöjä pyritään jatkuvasti vähentämään. EU:n tavoitteena on saada kasvihuonepäästöjen jatkuva kasvu loppumaan ja saada päästöt kääntymään laskuun poliittisilla päätöksillä ja säädöksillä. Myös yksittäisten kansalaisten halukkuus vaikuttaa asioihin ja päätökset tehdä osansa päästöjen vähentämiseksi ajavat puhtaampiin energiaratkaisuihin yhä useammin. Toisaalta myös Suomen valtakunnan tasolla, EU:n päätöksien lisäksi, pyritään jatkuvasti lisäämään hajautettua sähköntuotantoa kysyntäjoustojen lisäämiseksi ja sähkön toimitusvarmuuden parantamiseksi. Hajautettu energiantuotanto perustuu yhä useammin uusiutuviin energianlähteisiin.
Tässä työssä on tarkoitus tutkia hajautetun energiantuotannon ja energiayhteisöjen mahdollisuuksia ja kiinnostavuutta suomalaisille asunto-osakeyhtiöille. Työssä selvitetään millaisia energiaratkaisuja suomalaiset asunto-osakeyhtiöt ovat tehneet ja millaisia ne pyrkivät tekemään sekä millaiset ovat asunto-osakeyhtiöiden mahdollisuudet ja kiinnostus omavaraiseen sähköntuotantoon. Lisäksi selvitetään, mikä on asunto-osakeyhtiöiden tietämys ja kiinnostus energiayhteisöjen perustamiseen.
Työn aluksi käsitellään energiayhteisöjä sekä energiayhteisöjen muodostamisen malleja ja mahdollisuuksia. Lisäksi esitellään teoriapainotteisesti energiayhteisöjen perustamista asunto-osakeyhtiöissä taloudellisista ja sosioekonomisista näkökulmista, energiayhteisöihin liittyviä sidosryhmiä sekä haasteita asunto-osakeyhtiöiden energiayhteisöihin liittyen, perustuen kerättyyn lähdemateriaaliin.
Työssä käytetty tutkimusmenetelmä valikoitui haastattelututkimukseksi. Tutkimuksessa haastateltiin asunto-osakeyhtiöiden hallitusten jäseniä sekä isännöitsijöitä. Haastattelut tehtiin etänä käyttäen etäkokoussovelluksia. Haastatteluissa esitettiin haastateltaville henkilöille 21 kysymystä liittyen asunto-osakeyhtiöiden energiaratkaisuihin, omavaraiseen sähköntuotantoon sekä energiayhteisöihin.
Haastatteluista saatujen vastauksien pohjalta tehtiin yhteenveto, joka esitetään työn tulokset ja analyysi luvussa. Tuloksista voitiin päätellä, että tutkimukseen osallistuneiden henkilöiden osalta asunto-osakeyhtiöiden tärkeimmät energiansäästö investoinnit liittyvät suurelta osin lämmitysenergian vähentämiseen ja edullisempien lämmitysmuotojen hankkimiseen, sillä suomalaissa kotitalouksissa lämmitysenergia kattaa valtaosan kaikesta energiankulutuksesta. Omavaraiseen sähköntuotantoon liittyen kiinnostusta ilmeni jonkin verran, mutta nykyisten aurinkosähköjärjestelmien hinnat sekä toimintavarmuus osoittautuivat epätietoisuutta herättäviksi. Tämä johtui vähäisestä konkretiasta liittyen onnistuneisiin hankkeisiin aurinkosähkön osalta asunto-osakeyhtiöissä. Samoin myös energiayhteisöt olivat melko epäselvä aihe monelle haastateltavalle ja niiden osalta olisi toivottu enemmän selkeää viestintää asunto-osakeyhtiöiden suuntaan, vaikka myös kiinnostusta löytyi jonkin verran energiayhteisötoimintaan liittyen.
Loppuyhteenvedossa käydään tiivistetysti läpi työssä esitetyt asiat sekä tutkimuksesta saadut tulokset. Lisäksi pohditaan, millaisia toimenpiteitä energiayhteisötoiminnan kehittämiseksi voitaisiin tehdä sekä jatkotutkimusten mahdollisuuksia.

Hajautettujen energiaresurssien vaikutus pienkiinteistön sähkösuunnitteluun

Diplomityö: Aki Kortetmäki, Hajautettujen energiaresurssien vaikutus pienkiinteistön sähkösuunnitteluun (2018).

Meneillään oleva energiamurros tuo muutoksia koko energiajärjestelmään tuotantolaitoksista loppukäyttäjiin. Pienkiinteistöjen kohdalla tämä tarkoittaa kokonaan uusia tai muuttuneita järjestelmiä ja aiempaa älykkäämpää kuormien hallintaa. Kodin energian- ja tehonhallinta, sähköauton latauslaitteet, sähkön omatuotanto, sähkön varastointi ja erilaiset älykkäät laitteet tuovat mukanaan uusia haasteita niin talotekniikan ammattilaisille, kuin käyttäjille. Tämän työn tarkoitus on tuoda esiin muutokset, joita nämä uudet järjestelmät tuovat kiinteistön talotekniikan suunnitteluun ja sähkökeskuksien vaatimuksiin.

Työssä on koostettu alan materiaaleista, messuilta ja haastatteluista kerätty tieto yhteen, sekä havainnollistettu tätä kuvien ja esimerkkien avulla. Moni työssä käsitelty aihe on vielä melko uusi Suomessa, joten tuoreinta tietoa on haettu Saksan vuoden 2018 messuilta, sekä haastattelemalla eri osa-alueiden kärkitoimijoita Suomessa. Näiden oppien pohjalta on on koostettu konkreettisia esimerkkejä siitä, mitä eri järjestelmien liittäminen kiinteistöön vaatii.

Työn tärkeimpänä tuloksena on esitetty, miten perinteinen pienkiinteistön sähköverkon suunnittelu on muuttumassa jatkossa. Käyttäjän rooli kasvaa lähivuosina pelkästä kuluttajasta entistä enemmän aktiivisen sähkömarkkinaosapuolen suuntaan. Tämän myötä kiinteistön kuormien hallintaan vaaditaan entistä älykkämpää ohjausta. Samalla kiinteistön sähköverkkoon liitetään uusia järjestelmiä esimerkiksi sähkön omatuotannon ja varastoinnin myötä. Kaiken tämän hallitseminen vaatii suunnittelijoilta aiempaa enemmän alan osaamista, sekä yhteistyötä eri osapuolien välillä, jotta lopputuloksena syntyy käyttäjää parhaalla tavalla palveleva kokonaisuus. Nämä kokonaisuudet ovat myös aiempaa enemmän riippuvaisia internet-yhteyden ja langattomien tiedonsiirtotapojen toimivuudesta, jonka myötä tietoturvaan ja tiedonsiirtoyhteyksien laatuun on jatkossa panostettava entistä enemmän osana talotekniikan suunnittelua. Lisäksi Suomessa ollaan edelläkävijöitä esimerkiksi seuraavan sukupolven etäluettavien sähkömittareiden ja verkkoyhtiöiden tehomaksupohjaisessa laskutuksessa. Valmiita ratkaisuja ja toimintamalleja ei näiden toteuttamiseen ulkomailla ole tarjolla. Nämä muutokset tarjoavat paljon uutta tutkimus- ja kehitystyötä, sekä erilaisia liiketoimintamahdollisuuksia alan uusille ja vanhoille toimijoille.