Lämpö- ja sähköenergia ovat elintärkeät nykyihmisille. Joillekin riittää se että sähköä tulee töpselistä ja sisätiloissa on mukavan lämmintä kelillä kuin kelillä. Energian polku töpseliin ja sisätilan lämmön luominen ovat kuitenkin varsin pitkä polku. Energia tulee tuottaa jossakin, se tulee siirtää tuotantopaikalta kohteeseen ja kohteessa se pitää saada luovutettua toimintavarmasti. 

Energiaa voidaan tuottaa monella tapaa. On olemassa keskitettyjä suuria energia- ja lämpölaitoksia kuin myös pienempiä hajautettuja energiantuotannon yksiköitä. Energiaa voidaan tuottaa polttamalla fossiilisia tai bioperäisiä materiaaleja, biokaasulla, aurinkoenergialla, tuulivoimalla, vesivoimalla, lämpöpumppuratkaisuilla ja ydinvoimalla. Nämä ovat yleisiä esimerkkejä energian tuotantotavoista. Tuotettua energiaa voidaan siirtää putkia pitkin niin kaasuna, lämpimänä vetenä tai lankoja pitkin sähkönä. 

Pelkkä energian olemassaolo ei kuitenkaan takaa nykyihmisen mieltymysten mukaisia olosuhteita. Tuotettua energiaa pitää pystyä myös hyödyntämään älykkäästi, minimoiden hukkaenergian määrä ja minimoimalla energiantuotannon luomat kustannukset koko polun varrella aina tuotantopaikalta käyttöpaikalle saakka. Mutta mitä on älykäs energianhallinta?

Älykäs energianhallinta

Älykäs energianhallinta perustuu mitattaviin suureisiin, suureen määrään dataa ja sen hyödyntämiseen. Energiamurros koskee niin maita, kaupunkeja, kuntia kuin yksittäisiä kiinteistöjä kaikkialla. Digitalisaation tuomat muutokset mahdollistavat jokaiselle sektorille energiajärjestelmien muuntautumisen entistä viisaammiksi kokonaisuuksiksi.

Älykkään energianhallinnan tarkoituksena on optimoida energian hankkimiskulut ja niiden aiheuttamat päästöt olosuhteista tinkimättä. Energiajärjestelmän murros vaikuttaa niin energian tuotantoon, sen siirtoon, käyttöön ja varastointiin. Älykkään energianhallinan polku johtaa lopulta myös tavallisten rakennuksien muuttumiseen jatkuvasti älykkäämpään suuntaan. Tiedonsiirron lisäksi älykkäissä rakennuksissa voi olla kykyä ohjata sähkökuormia keskitetysti ja monipuolisesti tilanteista riippuen. Älyratkaisuilla pyritään mahdollisimman optimaalisella tavalla hallitsemaan kiinteistön lämpö- ja sähköenergiankulutusta, omatuotantoa ja mahdollista varastointia.

Kiinteistöjen älykkyys on pitkäjänteinen prosessi. Uudisrakennuskohteissa voidaan jo suunnitteluvaiheessa luoda hyvät lähtökohdat älykiinteistön toimintaan. Kiinteistön käyttäytymistä voidaan tutkia energiasimuloinnin kautta ennenkuin se edes rakennetaan. Jo olemassa olevien rakennusten älykkyyden lisääminen on hieman haastavampi prosessi, muttei missään nimessä mahdoton. 

Energiasimulointi 

Energiasimuloinnissa rakennetaan energiajärjestelmien tietokonemalleja niiden ominaisuuksien analysoimiseksi. Tietokonemalliin rakennetaan suunitteilla tai jo olemassa oleva simuloitava rakennus. Mallinnuksessa otetaan huomioon myös rakennuksen maantieteellinen sijainti ja siihen kohdistuvat ulkopuoliset lämpökuormat, kuten auringon vaikutukset sisäilmastoon. Tällä tavoin voidaan mitoittaa talotekniset järjestelmät ja laitteistot optimoidusti ilman tilojen turhanpäiväistä energian kuluttamista. Mallinnuksen avulla voidaan analysoida kustannustehokkaimmat rakenteelliset ja tekniset ratkaisut ennen varsinaisen investointipäätöksen tekemistä. Siten ehkäistään turhia rakennuskustannuksia, sekä säästetään luontoa energiatehokkailla ja tarkoituksen mukaisilla teknisillä järjestelmillä.  

Älykkäät kiinteistöt

Kiinteistön älykkyyden kulmakivenä toimii rakennuksen talotekniikka ja sitä ohjaava automaatiojärjestelmä. Taloautomaatiojärjestelmän toimivuus ratkaisee sen toimiiko kiinteistö tehokkaasti vai hukkaako se energiaa. Automaatiojärjestelmien kehityksen myötä kiinteistöjä voidaan ohjata erittäin lyhyellä aikavälillä ja rakennuksien olosuhteita voidaan hallita lähes reaaliajassa niin etänä kuin paikallisesti. 

Tekoälyn jatkuvan oppimisen kautta taloautomaatiojärjestelmä tunnistaa kiinteistönsä ominaispiirteet ja kuinka se käyttäytyy eri tilanteissa. Ideaalitilanteessa automaatio pystyy ohjaamaan lämmitystä, sähkönkäyttöä, ilmanvaihtoa ja valaistusta, niin että se on mahdollisimman energiatehokasta samalla kuitenkin huolehtien, että turvalliset ja terveelliset sisäolosuhteet säilyvät niin rakenteille kuin käyttäjilleen. 

Kiinteistön lämmitystä tulisi ohjata niin, että energiatehokkaimmat laitteet olisivat ensisijaisia lämmöntuottajia ja suoria sähkövastuksia hyödynnettäisiin vasta tarpeen vaatiessa. Järjestelmän tulisi myös ymmärtää estää kiinteistön lämmityksen ja jäähdytyksen yhtäaikainen toiminta, mikä monesti aiheuttaa turhaa energiankulutusta. Mikäli kiinteistössä on energian omatuotantoa tai energian varastointiin ratkaisuita, niin järjestelmän tulisi pystyä optimoida myös niiden käyttö. Mahdollisen omatuotannon ylittäessä kiinteistön perustarpeen, se ohjaantuisi energiavarastoon, josta se otetaan käyttöön kun tarve on. 

Energian varastointi

Perinteisesti energiaa on varastoitu lämminvesivaraajiin, jotka ovat tuttu näky lähes jokaiselle kiinteistön omistajalle. Sähkön varastointi on taasen ollut huomattavasti hankalampi prosessi toteuttaa kustannustehokkaasti ainakin suuremmissa ratkaisuissa. Puhelimien ja autojen akut ovat tuttuja kaikille, mutta suuremmat akkuratkaisut eivät. Viimeisten vuosikymmenien aikana akkuteknologia on kehittynyt suurin harppauksin ja teollisen kokoluokan kuin myös kiinteistökohtaisia akkuratkaisuja on ilmestynyt markkinoille. Vaikkakin teknologian on kehittynyt ja akkujen hinnat ovat tulleet alas, ovat ne edelleen varsin kalliita investointeja sellaisiin kohteisiin, jossa ei vaadita pakottavaa huoltovarmuuden olemassaoloa. 

Tulevaisuudessa energian varastointi voi perustua sähköllä tuotetun vedyn varastointiin. Kun sähkölle olisi jälleen kysyntää, vety konvertoitaisiin polttokennon kautta takaisin sähköksi. Tämä mahdollistaisi energian pitkäkestoisen kausivarastoinnin, joka on säästäriippuvaisten energialähteiden kuten tuuli- ja aurinkoenergian täysimittaisen hyödyntämisen kannalta ratkaistava ongelma.  Kun energian varastoinnin ongelmat saadaan ratkaistua, on löydetty palapelin viimeinen puuttuva pala, joka mahdollistaa täysin omavaraisen energianhallinnan. 

Energiansäästö

Kun olemassa olevassa kiinteistössä lähdetään hakemaan energiansäästöä tai luomaan sinne älykkäämpää taloautomaatiota, tulee kiinteistön energiankulutus ja sen käyttäyminen tuntea hyvin. Jos et tiedä kuinka paljon tai mikä energiaa kiinteistössä kuluttaa on siitä säästäminen lähes mahdotonta. Erilaisilla mittauksilla ja mittausdataa tutkimalla selviää kiinteistöjen suurimmat kulutuskohteet. 

Monesti kiinteistöt tai palveluiden tuottaminen kuluttaa turhaa lämpöä, sähköä ja vettä. Energian liialliseen kulutukseen voi johtaa moni asia ja omin silmin säästökohteita voi olla hankala löytää. Monesti ulkopuolisin silmin toteutettujen erilaisten selvitysten ja energiakatselmuksien kautta löydetään helposti parannuskohteita kiinteistön energiatehokkuuden parantamiseen. Säästökohteita voi löytyä niin rakenteista, vanhentuneista laitteista tai toimimattomasta taloautomaatiosta. Ei pidä myöskään unohtaa kiinteistön käyttäjien roolia energian säästämisessä. Joskus virheelliset käyttötavat johtavat turhaan energiankulutukseen ja käyttötapoja muuttamalla saavutetaan huomattavat hyödyt.

Energiansäästöllä saavutetaan samalla myös kustannussäästöjä, joka toimii hyvänä motivaattorina kulkea kohti energiatehokkaampaa ja puhtaampaa tulevaisuutta. Yksi tämän tien tärkeimmistä kohdista on vanhojen fossiilisten energialähteiden korvaaminen uusiutuvalla energialla.

Uusiutuvien energioiden hyödyntäminen

Yhä useampi toimija niin julkisella, kuin yksityisellä puolella on kiinnostunut uusiutuvan energia hyödyntämisestä ja päästöleikkauksien suorittamisesta. Öljystä uusiutuviin energianlähteisiin siirtyminen on valtion tukemaa toimintaa. Vaihtoehtoja voivat olla erilaiset lämpöpumppuratkaisut tai bioenergiaa hyödyntävät vesikiertoiset lämmitysjärjestelmät. Lähistöllä tuotetun hakkeen tai pelletin hyödyntäminen omien kiinteistöjen lämmityksessä tukevat niin aluetaloutta kuin myös kiertotalouden periaatteita.

Pienimuotoinen hajautettu energiantuotanto aurinkopaneeleilla on nostanut päätään myös Pohjois-Suomessa vuosien aikana. Kohteet vaativat ominaisuuksiltaan erilaisia järjestelmiä (talot, mökit, off-grid kamerat, sähköpyörien latausasemat jne), joten laitteistoja hankittaessa tulee olla tarkkana. Off-grid alueelle sähköntuotannon lisäksi on tärkeää harkita erilaisia akkuratkaisuja turvaamaan järjestelmien toimivuus haastavissakin olosuhteissa.

Oli tarkoituksena sitten kustannusten säästö, fossiilisista energialähteistä eroon pääsy tai omavaraisuuden parantaminen niin uusiutuvista energiamuodot tarjoavat laajasti erilaisia ratkaisuja. Lämpöpumput, aurinkosähkö kuin puupohjaiset polttoaineet voivat tuoda kiinteistöihin energiansäästöä ja samalla ilmasto kiittää!

Vuosien kokemus hankkeista ja erilaisista tutkimuksista. Jatkuvan oppimisen ja tutkimuksen myötä pysymme kehityksen aallonharjalla. Ota yhteyttä niin voimme katsoa minkälaisen kokonaisuuden voimme tarjoilla.