RSS-syöte

Avainsana-arkisto: Sähkö

Kohti Nollaenergiataloja

Posted on

Ympäristöministeriö antoi maaliskuun 2011 lopussa uudet energiatehokkuutta parantavat ‎rakentamismääräykset. Määräykset tulevat voimaan heinäkuussa 2012. Tämä on yksi askel kohti lähes ‎nollaenergiataloja. Vähän energiaa kuluttavia taloja on montaa tyyppiä ja nimeä. Itsekin aikoinaan mietin ‎kuumeisesti, mitä mikäkin termi tarkoittaa? Seuraavassa yritän hieman valottaa käsitteitä, aikatauluja ja haasteita, ‎joita talojen rakentamisessa on.‎

———————————————————————————————————————————-

Mikä on nollaenergiatalo?
Nollaenergiatalo tuottaa uusiutuvaa energiaa siirrettäväksi verkostoihin vähintään yhtä paljon kuin talo käyttää energiaa.
Lähes nollaenergiatalossa rakennuksen energiantarpeesta merkittävä osa katetaan talossa tai sen läheisyydessä tuotetulla uusiutuvalla energialla.

Nollaenergiatalon määritelmä, kuva by Sitra

Lähes nollaenergiatalon määritelmä, kuva by Sitra

Nollaenergiatalot ovat siis taloja, joissa energiaa kuluu vähän, tai pitkällä aikavälillä tarkasteltuna ei ‎ollenkaan. Miten on siis mahdollista, että talo ei kuluta ollenkaan energiaa? Tämä perustuu ajatukseen, ‎että talon energiankulutusta mitattaessa tulokset on kerättävä tarpeeksi pitkällä aikahaarukalla. ‎Esimerkiksi nollaenergiatalon tehokkuutta tarkasteltaessa vuosi on hyvä aika. Talvella kuluu enemmän ‎energiaa kuin talo tuottaa, kesällä talo taasen kerää enemmän energiaa kuin tarvitsee. Kokonaisuudessa ‎pyritään pääsemään lopputulokseen, jonka tarkastelujaksolla talo tuottaa enemmän energiaa kuin ‎kuluttaa.‎

Nollaenergiataloista, joissa syntyy tarkastelujaksolla enemmän energiaa kuin kulutetaan, siirretään ‎ylimääräinen energia erilaisiin jakelu- ja käyttökohteisiin. Tällaisista käy esimerkkeinä, muun muassa ‎sähkö- ja aluelämpöverkostot tai muu talon ulkopuolinen käyttö, kuten sähköauton lataamiseen. ‎

———————————————————————————————————————————-

Tulevaisuuden vaatimukset?
EU:n direktiivi rakennusten energiatehokkuudesta, artikla 194:
31.12.2018 Valtion hallinnassa ja omistuksessa olevat uudet rakennukset ovat lähes nollaenergiarakennuksia
31.12.2020 Kaikki uudet rakennukset ovat lähes nollaenergiarakennuksia

Nollaenergiarakentamisen tasosta päätetään EU:ssa kansallisesti. Jokaisen EU-jäsenmaan odotetaan tekevän suunnitelma siitä, kuinka lähes nollaenergiatalojen määrää lisätään. Rakennusten energiankulutustaso päätetään kansallisesti, siis kunkin maan olosuhteet huomioon ottaen. Kansallisesti määriteltäviin olosuhteisiin vaikuttaa mm. ilmasto, rakentamistavat ja saatavilla olevat suunnittelukonseptit. Näin varmistetaan, että esimerkiksi Suomen ilmastossa toimimattomia ratkaisuja ei rakenneta. Rakennuksia ei tehdä enää pelkästään mahdollisimman vähän energiaa kuluttaviksi, vaan koko elinkaaren aikaiset kustannukset pyritään minimoimaan.

———————————————————————————————————————————-

Rakennuksen oman energiatuotannon tavat ja haasteet?
Haasteena nollaenergiatalojen tehokkaassa käytössä on se, että rakennuksen energiankulutus ja ‎tuotanto tapahtuvat usein eriaikaisesti. Energiaa täytyisi kesäisin varastoida, mikä toistaiseksi on yleensä ‎liian kallista, tai myydä energiaverkkoihin. Saksassa on jo nyt mahdollista syöttää sähköenergiaa ‎valtakunnan verkkoon, mutta suuren joukon pientuotannon vaikutusta energiaverkkoihin ei kuitenkaan ‎tunneta vielä riittävän tarkasti.‎

Rakennukset tulevat todennäköisesti käyttämään uusiutuvan energian tuotannossaan ainakin seuraavia ‎energianlähteitä: maalämpöä ja maan kylmää, aurinkosähköä ja -lämpöä sekä tuulivoimaa. Milloin ‎mahdollista, energianlähteenä voisi toimia rannikoilla aaltovoimalla tuotettu sähkö, meren, järvien ja ‎jokien lämpö. Lisäksi on mahdollista talvella varastoida lunta kesän jäähdytysenergian lähteeksi. ‎Aurinkolämpöä voisi varastoida maahan tehtyyn vesivarastoon, vaikkapa lämpöpumpun ‎energialähteeksi. Näiden esimerkkien lisäksi kekseliäisyydellä on vain taivas kattona, sillä kaikessa ‎materiassa on sidottua energiaa.‎

Järkevää olisi käyttää useampaa eri tapaa uusiutuvan energian tuotantoon, näin ei oltaisi yhden ratkaisun varassa ja voitaisiin valita aina tilanteeseen sopivin vaihtoehto. Alla olen miettinyt eri tapoihin liittyviä haasteita.

Aurinkosähkön ja -lämmön haasteet
• Aurinkosähkö- ja -lämpöratkaisut kilpailevat samasta kattopinnasta keskenään ja rakennusten julkisivut saattavat joutua muiden rakennusten varjostamaksi.
• Uusien rakennusten ulkonäkö vaatii myös kaupunkikuvallisen suunnittelun ja määräysten muutosta.
• Vaikka aurinkopaneelit ovat kehittymässä hurjaa vauhtia (mm. matoiksi, julkisivuelementeiksi jne.), vielä ei saada tehtyä tarpeeksi edullisia ratkaisuja rakennusten julkisivun tai katon päällystämiseksi aurinkoenergiaa keräävillä tuotteilla. Suomessa paneelien käyttöä katolla hankaloittaa lumi monessa tapauksessa.

Maalämmön haasteet
• Maalämmön ja –kylmän haasteet liittyvät niiden yleistymiseen: Vierekkäisillä tonteilla lähekkäin olevat maalämpökentät voivat vaikuttaa toisiinsa ja yhteisvaikutuksia on vaikea arvioida jos lämpökenttiä on paljon lähekkäin.
• Kaupunkialueiden kaivannot, kaapelit ja muut maan alaiset tilat aiheuttavat helposti ongelmia.
• maalämpöjärjestelmät siirtävät helposti sähkönkulutuksen huipputehojaksoja samanaikaisiksi.
• Huipputehon tarve osuu talven kylmimpiin aikoihin, jolloin sähkölaitokset muutenkin huutavat punaisina.

Tuulivoiman haasteet
• Tuulivoima vaatii uudenlaista asennoitumista kaupunkikuvaan, koska pienillä ja näkymättömillä
tuulivoimaloilla ei saavuteta merkittävää energiansäästöä kun verrataan voimalan valmistusenergiaa sen
elinkaaren aikana tuottamaan energiamäärään.
• Kaupunkituulivoiman ongelma on rakennusmassan tuulta hidastava vaikutus, joka ulottuu
melko etäälle keskimääräisestä kattotasosta, johon tuulivoimalaitokset oletettavasti sijoitettaisiin.
• Suuri tuulivoimaloiden määrä aiheuttaa melua, mutta lienee hoidettavissa ääniteknistä suunnittelua parantamalla.

———————————————————————————————————————————-

Vaikka haasteita on vielä matkalla kohti nollaenergiataloja, ei pidä masentua. Haasteet on tehty ‎voitettavaksi ja kuten aikaisemmassa kirjoituksessani, ”Nollaenergiatalot ja Audin valot” mainitsin, on ‎uuden teknologian kehittämisessä näytön paikka Suomen teollisuudelle. Esimerkiksi Britanniassa aiotaan ottaa aimo ‎harppaus kohti oikeaa suuntaa, he aikovat lisätä tuntuvasti uusiutuvan energian käyttöä ja luopua ‎hiilidioksidia tuottavista energiaratkaisuista. Brittien tavoite on kunnianhimoinen. Heidän tavoitteena on vähentää kasvihuonekaasuja 50% vuoden 1990 päästötasosta, vuoteen 2027 mennessä. Britit uskovat saavansa tätä ‎tavoitetta varten kehittämästään teknologiasta merkittävän, globaalin, kilpailuvaltin. Suomella ei ole aikaa ‎hukattavana, vaan päästörajoja ja energiansäästöön tähtääviä toimenpiteitä on Suomen kiristettävä ‎rajusti jotta saamme britit kiinni ja jätämme saksalaiset, sekä tietenkin, ruotsalaiset jalkoihimme.‎

Mainokset

Science Fiction?

Posted on

Näin insinöörinä sitä tulee ajateltua erilaisia ratkaisuja maailman energia ongelmiin eli mistä tulevaisuudessa revitään tarvittava energia? Öljykin loppuu ennemmin tai myöhemmin ja monet muut energialähteet saastuttavat liikaa.

Edellisessä kirjoituksessani sivusin energiantuotantoa vedystä. Vedyssä on monen asiantuntijan mukaan ratkaisu pidemmällä tähtäimellä ihmisen liikkumisen tarvitsemaan energiaan. Toki vetyä voi käyttää myös ”normaaliin” energiantuotantoon. Vety vaikuttaa olevan oikein ihmeaine, sillä sitä poltettaessa, kun happiatomi yhtyy vetyatomiin, saadaan palamistuotteena puhdasta vettä höyryn muodossa!

Lisäksi vety(H) on kiitollinen aine, koska sitä saadaan vedestä(H2O) ja vety on maailmankaikkeuden yleisimpiä alkuaineita. Ongelma on kuitenkin sen erottaminen (tekeminen) ja varastointi. Vedyn tekeminen vaatii runsaasti energiaa ja ainut järkevä tapa varastoida sitä on nesteen muodossa. Miten sitten vetyä oikein voitaisiin tehdä niin, että energiaa ei kuluisi liikaa? No, energiaa kuluu joka tapauksessa, mutta missä maapallolla voisi olla sopivaa energiaa vedyn tekemiseksi?

Mieleeni tulee kaksi tapaa, joissa voisi piillä suuriakin mahdollisuuksia.

Tapa 1:
Pohjoiset viikinkiserkkumme Islannissa kärsivät vielä kovin vuonna 2008 alkaneesta talouden taantumasta. Minulla on heille hyviä uutisia. Islannissa on valtavasti geotermistä energiaa, joka puskee maasta läpi. Hurjimpina ilmiöinä ovat tulivuorenpurkaukset, jotka sylkevät ilmaan valtavat tuhkapilvet. Islantilaiset ovat jo valjastaneet maan energiaa käyttöönsä, Reykjavikin asunnoista 95% lämpenee geotermisellä (primääri)energialla. Tätä luontaista energiaa voitaisiin valjastaa myös vedyn erotteluun vedestä. Raaka-aineesta ei tulisi myöskään pulaa keskellä Atlanttia. Nesteytetty vety kuljetetaan tankkereilla (jotka toimivat vedyllä) ympäri maapallon, sinne missä energiaa tarvitaan. Toki koko hanke vaatisi mittavat investoinnit.

Geoterminen voimala

Tapa 2:
Suuret määrät energiaa saadaan auringosta, myös tätä energiaa voitaisiin käyttää vedyn valmistukseen. Oikea paikka aurinkoenergian keräämiseen olisi esimerkiksi autiomaat oikeilla leveysasteilla. Islannin tapaukseen verrattuna perustamiskustannukset olisivat todennäköisesti suuremmat niin rahassa kuin ympäristön kannalta, koska aurinkokennojen ja -keräinten tuottaminen vaatii rahaa sekä kuluttaa luonnonvaroja ja energiaa. Uskon, että investoinnin takaisinmaksuaika olisi järkevä (kun mittarit asetetaan oikein) ja tämä olisi hyvä kehityskohde maille jotka haluavat päästä pois köyhyydestä. Kuvitellaan, että auringosta saatava energia voitaisiin tuottaa jossakin kehitysmaassa, näissä maissa on usein myös pula vedestä. Maa saisi tuloja vedyn viennistä ja voisi käyttää vetyä oman energiantarpeensa lähteenä. Palamistuotteena saataisiin vesihöyryä, joka helpottaisi vesipulaa.

Tieteiskirjallisuutta tai ei, haaveita pitää olla!