Rakennusten hiilijalanjälkeä tarkasteltaessa keskitytään usein rakennusmateriaaleihin ja niiden aiheuttamiin päästöihin. Suuri merkitys on myös sillä, millä tuotamme rakennuksessa tarvittavan lämmön. Rakennuksen koosta riippuen lämmityksellä ja lämpimän käyttöveden kulutuksella on suuri vaikutus elinkaaren aikaiseen hiilijalanjälkeen.
Uusissa pientaloissa lämpöpumput ovat viime vuosina kasvattaneet suosiotaan merkittävästi ja niiden rinnalla perinteisemmät sähkö- ja kaukolämmitys ovat pyrkineet säilyttämään paikkansa. Näiden kaikkien järjestelmien hiilijalanjälkeen vaikuttaa merkittävästi vuosittainen ostoenergian tarve sekä energian toimittajan käyttämät polttoaineet energiantuotannossa. Sähkön- ja lämmöntuotannolle julkaistaan myös keskimääräisiä päästökertoimia koko Suomen tasolla. Tilastovuoden 2016 mukaan sähkön tuotannon keskimääräinen päästökerroin Suomessa viiden vuoden liukuvana keskiarvona on ollut 164 Kg CO2/MWh ja kaukolämmön yhteistuotantoalueiden keskimääräinen päästökerroin kolmen viimeisen vuoden keskiarvona on ollut 188 KgCO2/MWh (Motiva 2019). On myös hyvä huomioida, että vaikka bioenergian laskennalliset CO2 – päästöt ovat 0 niin esimerkiksi pientalojen lämmityksessä käytettävien polttopuun ja pellettien oletuspäästökerroin on 403 Kg CO2/MWh, joka on suurempi kuin esimerkiksi öljyllä (263 Kg CO2/MWh) (Tilastokeskus 2019). Pientaloissa lämmityksen ostoenergiantarvetta voidaan pienentää aurinkolämpöjärjestelmillä, jotka tuottavat ilmaista ja puhdasta energiaa.
Lämmitysjärjestelmien vertailu
Tarkastelussa hyödynnettiin IDA-ICE simulaatio-ohjelmaa, joka mallintaa rakennuksen todellisen lämmitysenergiankulutuksen sijaintipaikkakunnan sääolosuhteiden ja rakennuksen teknisten ominaisuuksien mukaisesti. Vertailussa mukana oli passiivikivitalo, Villa Edla (nettoala 96,5 m2), hirsitalo, Luoto (nettoala 128 m2) sekä perinteinen puurunkoinen talo, Winnovan Tähti (nettoala 213 m2). Kaikkien rakennusten asukasmääräksi määritettiin kolme henkilöä ja lämpimän käyttöveden kulutukseksi 50 l/hlö/vrk.
Simuloinnin perusteella passiivikivitalo Villa Edlan tilojen ja ilmanvaihdon lämmöntarve on 6 265 kWh/vuosi, hirsitalo Luodon 23 441 kWh/vuosi ja puurunkoisen omakotitalon Winnovan Tähden 9 956 kWh/vuosi. Käyttöveden lämmitysenergiantarve on vakioidun kulutuksen vuoksi kaikissa sama; 3 183 kWh/vuosi. Lämmitysjärjestelmistä tarkasteluun otettiin sähkölämmitys, kaukolämpö, pellettilämmitys, ilmavesilämpöpumppu ja maalämpö.
*CO2 -päästöt laskettu valtakunnallisella keskiarvolla, suluissa Pori Energian vuoden 2017 tiedoilla
**pelletin osalta laskennallisesti 0, suluissa oletuspäästökertoimien mukaan laskettuna.
*CO2 -päästöt laskettu valtakunnallisella keskiarvolla, suluissa Pori Energian vuoden 2017 tiedoilla
**pelletin osalta laskennallisesti 0, suluissa oletuspäästökertoimien mukaan laskettuna.
*CO2 -päästöt laskettu valtakunnallisella keskiarvolla, suluissa Pori Energian vuoden 2017 tiedoilla
**pelletin osalta laskennallisesti 0, suluissa oletuspäästökertoimien mukaan laskettuna.
50 vuoden tarkastelujaksolla lämpöpumpulla toteutetun lämmityksen CO2 – päästöt olivat kohteesta ja lämpöpumppuratkaisusta riippuen 28 – 83 tonnia CO2:a. Sähkölämmityksen 50 vuoden CO2 – päästöt olivat kohteesta riippuen 77 – 218 tonnia CO2:a ja kaukolämmölle vastaavat lukemat olivat 94 – 266 tonnia CO2:a.
Nykyisellä politiikalla pellettilämmityksen CO2-päästö 50 vuoden tarkastelujaksolla olisi 0, mutta ominaispäästökertoimella laskettuna 223 – 630 t CO2:a, joka on selvästi suurin tarkastelluista vaihtoehdoista.
Aurinkolämmön hyödyntäminen
Aurinkolämpöä, joka tuotetaan aurinkokeräimillä, käytetään pääsääntöisesti kattamaan lämpimän käyttöveden lämmitystarvetta. Karkeasti n. 50 % vuotuisesta lämpimän käyttöveden tarpeesta voidaan kattaa aurinkolämmöllä ja kesäajan kulutuksesta suurin osa. Aurinkolämmön käyttö pienentää ostoenergian tarvetta, joka osaltaan pienentää myös hiilijalanjälkeä. Simuloinnissa aurinkolämpöjärjestelmien koko oli 4 – 8 m2 ja varaajan koko 500 litraa. Tulosten perusteella aurinkolämpöjärjestelmän hyödyntäminen pienentää hiilijalanjälkeä 1-24 tonnia CO2:a 50 vuoden tarkastelujaksolla, lämmitysjärjestelmästä ja aurinkolämpöjärjestelmän koosta riippuen (pelletti oletetaan 0-päästöiseksi, jolloin säästöjäkään ei myös synny). Kuvassa 4 on esitetty Winnovan Tähden aurinkolämpöjärjestelmän tuottama kustannus- ja CO2 – säästö vuositasolla sekä vaikutus hiilijalanjälkeen 50 vuoden tarkastelujaksolla.
Lämpöpumpun hyvä lämpökerroin pienentää merkittävästi ostoenergian tarvetta
Pelkästään hiilijalanjäljen näkökulmasta tarkasteltuna maalämpö- ja ilma-vesilämpöpumput ovat tehokkain ratkaisu pientalon lämmityksen hiilijalanjäljen pienentämiseksi. Syynä tähän on lämpöpumppujen hyvä lämpökerroin, jonka vuoksi ostoenergian tarve pienenee merkittävästi. Karkeasti voidaan sanoa, että vuositasolla lämpöpumppu tuottaa 2/3 ilmaisenergiaa joko ilmasta, maapiiristä tai porakaivosta. Lämmöntuoton hiilijalanjälkeen vaikuttaa tässä tapauksessa eniten sähköntuoton ominaishiilidioksidipäästöt. Taloudellisesta näkökulmasta tarkasteltuna lämpöpumput soveltuvat parhaiten suuriin paljon energiaa kuluttaviin pientaloihin, sillä niiden investointikustannukset ovat suuret.
Kasvava uusiutuvan energian käyttö pienentää sähkön ja kaukolämmön hiilijalanjälkeä tulevaisuudessa
Sähkölämmityksen CO2 – päästöt olivat hieman pienemmät kuin kaukolämmöllä johtuen pienemmästä valtakunnallisesta päästökeskiarvosta sekä paremmasta hyötysuhteesta. Tarkastelluista vaihtoehdoista näillä kahdella on suurin hiilijalanjälki 50 vuoden tarkastelujaksolla. Tulevaisuudessa kummankin päästöihin vaikuttaa merkittävästi energiantuotannon polttoaineet. Kasvava uusiutuvan energian käyttö pienentää molempien hiilijalanjälkeä, mutta sen suuruutta on vielä vaikea arvioida. Investoinniltaan sähkölämmitys on edullisin vaihtoehto, mutta paljon energiaa kuluttavissa kohteissa vuotuiset lämmityskustannukset kasvavat suuriksi. Kaukolämpö on investoinniltaan samaa luokkaa kuin ilma-vesilämpöpumppu ja pelletti.
Pelletin CO2 – päästöihin vaikuttaakin pitkällä aikavälillä merkittävästi poliittinen ilmapiiri ja bioenergian päästöjen laskentapa ja sen mahdolliset muutokset. Polttoaine on vielä kohtuullisen edullista, mutta käyttäjän näkökulmasta järjestelmä vaatii eniten ylläpitoa ja huoltoa tarkastelluista järjestelmistä.
”Parhaimmillaan aurinkolämpö on paljon lämmitysenergiaa kuluttavissa kohteissa, joissa korvataan hintavaa ostoenergiaa.”
Aurinkolämmön hyödyntäminen pienentää hiilijalanjälkeä, mutta sen haasteena on korkeahkot kustannukset pientaloissa, joihin vaikuttaa muun muassa erillisen varaajan hankinnan tarve. Esimerkkikohteissa sähkölämmitys on ainoa, jossa varaaja joudutaan joka tapauksessa hankkimaan. Muissa järjestelmissä on yleensä mukana integroitu varaaja, jonka tilavuus ei riitä järkevän kokoisen aurinkolämpöjärjestelmän tarpeisiin. Kaukolämmössä varaajaa ei ole lähtökohtaisesti ollenkaan. Parhaimmillaan aurinkolämpö on paljon lämmitysenergiaa kuluttavissa kohteissa, joissa korvataan hintavaa ostoenergiaa.
Lämmitysjärjestelmän valinta ja uusiutuvan energian hyödyntäminen ovat useimmiten kustannuskysymys. Jos halutaan ohjata pientalojen asukkaita kohti vähähiilisempää lämmöntuottoa, tulee CO2 – päästöillä olla siihen kannustava hinta.
Teksti: Marko Kukka
Lähteet:
Motiva. 2019. CO2-päästökertoimet. Viitattu 14.5.2019. https://www.motiva.fi/ratkaisut/energiankaytto_suomessa/co2-laskentaohje_energiankulutuksen_hiilidioksidipaastojen_laskentaan/co2-paastokertoimet
Motiva. 2017. Pientalon lämmitystapojen vertailulaskuri. Viitattu 14.5.2019. https://www.motiva.fi/koti_ja_asuminen/rakentaminen/lammitysjarjestelman_valinta/vertaile_lammitysjarjestelmia/pientalon_lammitystapojen_vertailulaskuri
Tilastokeskus. 2019. Polttoaineluokitus 2019. Viitattu 14.5.2019. http://www.stat.fi/tup/khkinv/khkaasut_polttoaineluokitus.html
Finsolar www-sivut. 2016. Aurinkolämpöjärjestelmien hintatasot ja kannattavuus. Viitattu 14.5.2019. http://www.finsolar.net/aurinkoenergian-hankintaohjeita/aurinkolampojarjestelmien-hintatasot-ja-kannattavuus-suomessa/