Mielipiteet

Puheenvuoro: Energiankierrätyksen ja aurinkosähkön mahdollisuudet Vimpelinlaakson kampuksella

Jani Moilanen

Silja Keränen

Kajaanin ammattikorkeakoulun Rakentamisen vähähiiliset energiaratkaisut RAVE-hankkeessa tehtiin energiasuunnitelma Vimpelinlaakson kampukselle. Suunnitelman ideana oli kartoittaa mahdollisia uusia energiaratkaisuja sekä energian kierrätyksen mahdollisuuksia.

Syyskuun lopussa päättynyt RAVE-hanke oli Pohjois-Pohjanmaan ely-keskuksen Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) varoilla rahoittama rakentamisen vähähiilisyyden edistämiseen keskittyvä kehittämishanke.

Kampusalueen energiasuunnitelma pohjustettiin Kajaanin kaupungin teettämillä energiakatselmuksilla, joista saatiin erinomaista pohjatietoa alkutilanteen energian kulutuksesta, sen jakautumisesta eri osa-alueisiin sekä tietoa kiinteistöjen laitteistoista.

Energiasuunnitelman tekeminen aloitettiin lähtötiedon keruulla, jossa hankittiin tiedot eri energiamuotojen ajallisista kulutuksista. Sähkön ja kaukolämmön osalta tieto on nykyisin saatavissa tuntikohtaisesti. Suunnittelun alkuvaiheessa olisi hyvä hahmottaa näiden rakennuskohtaisen energiankulutuksen lisäksi energiamuotojen jakautuminen eri osa-alueisiin, kuten esimerkiksi valaistukseen, ilmanvaihtoon, lämmitykseen ja jäähdytykseen. Suurissa rakennuksissa tämä on kuitenkin usein vaikeaa, koska kulutuskohteita on paljon, eikä energiamittausta yleensä ole asennettu muualle kuin liittymispisteeseen.

Mittarointi kannattaa yleensä pyrkiä tekemään kattavaksi jo suunnittelupöydällä. Jälkikäteen asennettaessa olisi tarpeellista lisätä mittarointi ainakin suurimmille yksittäisille energian kuluttajille. Energiankulutuksen luonteen selvityksen jälkeen selvitetään energian käytössä järkeistämisen mahdollisuuksia esimerkiksi älykkään ohjauksen avulla. Tällä tavalla saadaan tasattua energiakulutusta tai ohjattua sitä kokonaisuuden kannalta järkevimpiin ajankohtiin. Tämän jälkeen voi selvittää, miten energiankulutuksen voi kattaa mahdollisimman järkevästi.

Ensimmäinen vaihtoehto energian tarpeen kattamiselle on hukkaenergian kierrättäminen takaisin hyötykäyttöön. Hukkalämpöä voi hyödyntää etenkin ilmanvaihdosta ja jäähdytyksestä sekä mahdollisesti myös jätevesistä. Usein ilmanvaihtokoneissa onkin lämmön talteenotto, jolloin poistoilmalla lämmitetään tuloilmaa. Näiden vuosittaiseksi hyötysuhteeksi muodostuu yleensä 50-80 %.

Tämän lisäksi julkisten rakennusten, kuten koulujen, ilmanvaihdossa käytetään suurempaa ilmanvaihdon mitoitusta kuin pientaloissa johtuen suuremmasta ihmismäärästä. Tyypillisesti julkisissa rakennuksissa sisäilma vaihdetaan 1,5 - 3 kertaa tunnin aikana, kun pientaloissa noin puolet sisäilmasta vaihtuu tunnin aikana.

Kunnollinen ilmanvaihto on toki olennaista terveen sisäilman kannalta, mutta se lisää rakennusten hukkalämmön määrää merkittävästi.

Lämpöpumpputekniikalla poistoilmasta voi tuottaa lämpöä jopa koko rakennuksen vuotuisen tarpeen verran. Tämä lämpötehon tuotto on ennustettavaa, kun ilmanvaihtokoneiden käyntiajat tiedetään etukäteen.

Kesällä lämpöenergiaa tulee selvästi tarvetta enemmän, jolloin ylimäärälämpöä voi varastoida esimerkiksi lämpöakkuun, maalämpökaivoon tai syöttää kaukolämpöverkkoon.

Talvella tarvitaan lisäksi muuta energiaa. Toinen hyödyllinen hukkaenergian lähde ovat jäähdytyslaitteet, joiden lauhdelämpö usein puhalletaan taivaalle. Kolmas varteenotettava hukkalämmönkohde on jätevedet, joista on tyypillisesti saatavissa noin 23 kWh/m3 energiaa.

Vimpelinlaakson kampusalueella, Taito 1 -rakennuksessa, supertietokone ja konesalit tuottavat merkittävästi hukkalämpöä. Energiasuunnitelmassa selvitettiin näiden hukkalämmön hyödyntämisen mahdollisuudet, ja sen todettiin olevan hyvin järkevää sekä vähähiilisyyden että kustannustehokkuuden näkökulmasta. Tarkempi suunnittelu hukkalämmön hyödyntämisen osalta jatkuu.

Vimpelinlaakson energiasuunnitelmassa todettiin myös, että aurinkoenergian asentaminen paljon sähköä kuluttavien supertietokoneen ja konesalien vuoksi nimenomaan Taito 1 -rakennuksen katolle olisi järkevää. Tällä tavoin saataisiin itse tuotettua isokin osa tarvittavasti sähköenergiasta ja edellä kuvatun hukkalämmön hyödyntämisen avulla myös rakennuksen tarvitsemasta lämpöenergiasta.

Energiasuunnitelmassa selvitettiin myös esimerkiksi maalämmön mahdollisuudet, mutta niiden investointikustannukset nousevat aika korkeiksi.

Ilmavesilämpöpumppuinvestoinnin takaisinmaksuaika kasvoi puolestaan yli kahteenkymmeneen vuoteen, jonka voi todeta olevan turhan pitkä. Mutta konesalien ja supertietokoneen hukkalämmön hyödyntämisellä sekä aurinkoenergian asentamisella saataisiin Vimpelinlaakson kampukselle luotua nykyaikainen, kustannustehokas ja vähähiilinen energiakokonaisuus.

Jani Moilanen on sähköinsinööri ja työskentelee projekti-insinöörinä RAVE-Rakentamisen vähähiiliset energiaratkaisut-hankkeessa Kajaanin ammattikorkeakoululla.

Silja Keränen on ympäristötekniikan diplomi-insinööri ja työskentelee asiantuntijana RAVE-Rakentamisen vähähiiliset energiaratkaisut-hankkeessa Kajaanin ammattikorkeakoululla.