Taloteknisten järjestelmien mahdollisuudet sähkönkäyttöön ja sähkömarkkinoille

Abstract

Tulevaisuudessa sähkön tuotanto on muuttumassa yhä enemmän uusiutuviin, ei joustaviin energiamuotoihin. Näitä uusiutuvia tuotantomuotoja ovat esimerkiksi aurinko- ja tuulisähkö. Uusiutuvien energiamuotojen mukana koko pohjoismaisen sähköverkon tasapaino alkaa muuttua yhä enemmän sääriippuvaiseksi ja joustamattomaksi.

Tulevaisuuden haasteisiin pystytään vastaamaan lisäämällä joko säädettävää tuotantoa verkkoon tai joustamalla kuormassa. HOLISDER nimisen projektin tavoite on luoda mah-dollisuuksia rakennusten joustopotentiaalin toteuttamiseen sekä muodostaa uusia malleja sähkömarkkinoille. Tämän työn tarkoitus on tukea HOLISDERin tavoitteita tarkastelemalla taloteknisten järjestelmien vaikutusta sähkönkäyttöön ja kysynnän joustoon osallistumi-sessa. Tarkastelua tehdään myös järjestelmien ennakoivan huollon osalta, sillä vain toimiva talotekniikan kokonaisuus voi palvella sähköverkkoa oikein.

Työ suoritetaan ensisijaisesti Caverion Suomi Oy:lle, sillä yritykselle on annettu kokonais-hankkeessa muun muassa pilottikohteiden tarjoaminen ja tarkastelu Suomessa. Caverionin asiantuntijoiden avulla pyritään nostamaan esiin tarkastelua vaativia asioita toimivan rakennuksen puolesta. Lisäksi havaintoja tarkastellaan simuloimalla esimerkkirakennuksen talotekniikkaa erilaisissa toimintatilanteissa.

Tässä työssä läpikäytyjen tarkastelujen mukaan rakennusten kysynnän jousto on kannat-tavaa etenkin lämmityksen, jäähdytyksen ja ilmanvaihdon osalta. Myös muiden taloteknis-ten järjestelmien joustopotentiaalia on olemassa, mutta niiden osuus ei ole LVI-tekniikkaan verrattuna yhtä merkittävää. Talotekniikan järjestelmien ennakoivaan huoltoon tehdyt havainnot toivat esiin, että laitteiden kunnolla on merkitystä niin sisäilmaston laadun kuin sähkönkäytön kannalta. Huoltoa tulisi pyrkiä tekemään aktiivisesti juuri oikeaan aikaan – ei enempää eikä vähempää. Siksi järjestelmien huoltotarpeiden määrittämiseen tulisi luoda älykästä tekniikkaa kuten tekoälyä hyödyntäviä sovelluksia.

In the future, the generation of electricity is becoming more and more renewable while the flexible production is decreasing. These renewable forms of production are for example wind- and solar power. With the use of renewable energy, the balance of Nordic Electricity System is becoming more wheather-dependent and inflexible.

The challenges of the future can be met by adding adjustable production to the grid or make load more flexible. The objective of HOLISDER’s project is to create opportunities and new market models for demand response. The purpose of this Master’s Thesis is to support these objectives by study the impact of building technology systems on electricity usage and how building can participate in demand response. Consideration is also given in predictive maintenance, because only optimally working building services can provide properly functioning for power systems.

The work is primarily done for Caverion Finland Oy, since the company is offering pilot sites and their reviews in Finland. With Caverion’s experts, the aim is to raise important issues and look at their impact of the building. In addition, observations are considered by simulating the building systems of an example building in different operating situations.

According to the reviews, the demand response of building seems to be profitable espe-cially in heating, cooling and air ventilation. There also seems to be potential for flexibility with other building systems, but their part of whole picture is not as significant as HVAC technology. The reviews for the predictive maintenance have shown, that the equipment is needed to be serviced in order to ensure the indoor climate quality and also the power consumption. Services should be done at the right time – no more or no less. Therefore, intelligent technology such as machine learning applications should be set up to determined system maintenance needs.