Positive energy districts : infrastructure, technology, and business model innovation

Abstract

This thesis addresses Positive Energy Districts (PEDs), planned urban districts with net-zero energy import and, in certain cases, carbon neutrality with an excess of renewable energy. PEDs integrate energy-efficient technology, renewable energy systems, and smart grids to balance energy production and consumption. The literature review examines case studies such as Amsterdam’s ATELIER and Oulu’s MakingCity project, through its different models of energy generation, novel heating systems, and peer-to-peer energy trading.

PED business models are often premised on rooftop solar leasing, district heating networks, and microgrids, with diversified revenue streams. These encompass rooftop and land leasing for photovoltaic installations, energy service subscriptions, and peer-to-peer energy trading platforms. Municipal-utility-property developer partnerships are highlighted as being central to ensuring project success.

The findings emphasize the importance of new business models, stakeholder engagement, and infrastructure development in overcoming regulatory, financial, and technological barriers, enabling the adoption of PEDs. Some of the key challenges include constrained on-site energy generation, retrofitting the building stock, and high up-front investment.

Tämä tutkielma käsittelee energiapositiivisia alueita (PED), eli kaupunkialueita jotka tuottavat vähintään oman energiankulutuksensa verran uusiutuvaa energiaa. PED:t yhdistävät energiatehokkuustoimia, uusiutuvaa energiaa ja älykkäitä sähköverkkoja tasapainoittamaan energiantuotantoa- ja kulutusta. Nämä tekijät edesauttavat hiilineutraalisuus, ja energiaomavaraisuus tavoitteiden saavuttamisessa. Suurimpia haasteita ovat paikallisen energiantuotannon rajat, rakennuskannan uudistamistarve, sekä korkeat alkuinvestoinnit. Tutkielmassa tarkastellaan käytännön esimerkkejä, kuten Amsterdamin ATELIER- ja Oulun MakingCity-hankkeita. Näissä hankkeissa höydynnetään erilaisia energiantuotantomalleja, innovatiivisia lämmitysjärjestelmiä, sekä vertaisenergian kauppaa (P2P).

PED-liiketoimintamallit pohjautuvat usein aurinkopaneelien vuokraukseen, kaukolämpöverkkoihin ja paikallisiin mikroverkkoihin. Tulovirtoja voidaan monipuolistaa esimerkiksi energiapalveluiden tilauksilla sekä alustoilla, joilla kuluttajat voivat käydä energiakauppaa keskenään. Hankkeiden onnistumisen kannalta keskeistä on kuntien, energiayhtiöiden ja kiinteistökehittäjien yhteistyö.

Tutkimus korostaa, että PED-konseptin laajempaan käyttöönottoon tarvitaan uusia liiketoimintamalleja, sidosryhmien aktiivista osallistumista, sekä infrastruktuurin kehittämistä. Näin voidaan ratkaista sääntelyyn, rahoitukseen ja teknologiaan liittyviä esteitä.