Energiaratkaisujen vaikutukset kerrostalon asumiskustannuksiin

Tämä diplomityö on tehty East- West Trade & Consulting Oy:lle sekä Lappeenrannan Energia Oy:lle. Työssä tavoitteena oli selvittää energiatehokkuutta parantavien energiaratkaisujen vaikutuksia kerrostalon asumiskustannuksiin. Ratkaisuvaihtoehtoja vertailtiin myös hiilidioksidipäästöjen osalta. Laskelmat suoritettiin Lappeenrantaan suunnitellulle asuinkerrostalolle. Heinäkuun alussa 2012 voimaan tulevissa Suomen rakentamismääräyksissä on määritetty uudiskerrostalon kokonaisenergiankulutukselle raja-arvo, jota ei saa ylittää. Työssä selvitettiin, millaiset energiaratkaisut sekä täyttävät viranomaisvaatimukset että ovat kyseisessä kerrostalossa toteuttamiskelpoisia. Lisäksi määritettiin järjestelmäratkaisuilla, kuten aurinkosähköjärjestelmällä, mahdollisesti saavutettavat säästöt energiakustannuksissa verrattuna kaukolämpö- ja sähköjärjestelmään. Myös järjestelmäratkaisujen takaisinmaksuajat määritettiin. Työn tuloksista havaitaan, että valitsemalla aurinkoenergiaa ja maalämpöä uusiutuvaksi omavaraisenergiaksi kaukolämmön ja verkkosähkön rinnalle voidaan asumiskustannuksia ja CO2- päästöjä pienentää. Tulevaisuudessa energianhinnan nousu, teknologian kehitys ja teknologian investointikustannusten pieneneminen voivat lisätä aurinkoenergiajärjestelmien suosiota.

Teollisten Ratkaisujen Hinnoittelu

Tämä kandidaatintyö käsittelee ratkaisujen hinnoittelua. Työn tavoitteena on esitellä eri ratkaisutyypeille sopivia hinnoittelumalleja. Ratkaisutyypit on jaoteltu työssä Ulagan ja Reinartzin (2011) mukaan neljään eri luokkaan: tuotteen elinkaaripalvelut, voimavaroja tehostavat palvelut, prosessia tukevat palvelut ja prosessin delegaatiopalvelut. Käsiteltävät hinnoittelumallit ovat Sharman ja Iyerin (2011) viitekehyksestä perinteiset hinnoittelumallit, tiedon epäsymmetrisyyteen perustuvat hinnoittelumallit ja arvontuottoon perustuvat hinnoittelumallit. Lisäksi työssä käsitellään leasing-hinnoittelua ja mallien yhdistämistä. Työssä esitellään ratkaisuille hinnoitteluprosessi sekä viitekehys, joiden avulla tietyn tyyppiselle ratkaisulle löydetään sopivin hinnoittelumalli. Perinteiset hinnoittelumallit harvoin sopivat ratkaisuille, sillä niiden tavoitteet eivät ole oleellisia ratkaisumyynnin tavoitteiden kannalta. Ratkaisuille sopiikin paremmin juuri niille suunnatut hinnoittelumallit. Eri ratkaisutyypeille sopivia hinnoittelumalleja on useita, ja joissakin tilanteissa paras tapa hinnoitella ratkaisu on käyttää eri mallien yhdistelmää. Hinnoittelumallin valinta määräytyy lopulta ratkaisun, toimittajan ja asiakkaan yksilöllisten ominaisuuksien mukaan. Tärkeintä on, että toimittaja osaa perustella ratkaisun arvosta johtuvan lisähinnan asiakkaalle.

Adsorptiojäähdyttimen käytön kannattavuus kaukolämpöjärjestelmässä

Vantaa Energy has decided to find out the district cooling business opportunities in Vantaa. One reason for starting up the cooling business is Vantaa Energy's waste-to-energy power plant which is under construction. In the future, especially in the summer time there is an oversupply of district heating because of the new power plant. The cooling using the district heat could be one way to increase the consumption of district heat in the summer. This thesis examines the use of adsorption cooling profitability. Adsorption refrigerator is a machine which uses heat as the driving energy. At Vantaa Energy's case, district heat produced at cogeneration plants would be used. The literature section of this thesis includes descriptions of district cooling, building cooling demand, as well as different ways to produce cooling energy. A tool for profitability calculations was made. It shows the payback period, internal rate of return and net present value of different projects. Based on the calculations adsorption refrigeration is not profitable. This is primarily due to the high price of the adsorption refrigerator. Payback periods become long even when the used heat energy is free. In addition, the lack of availability of the refrigerators and operating experience could become a partial barrier to the use of technology even if the investment would become profitable.

Biovoimalaitoksen energiatehokkuuden parantaminen ja osakuorma-ajon optimointi

Energiatehokkuus on nykyaikana yksi tärkeimmistä energiataloudellisista tekijöistä voimalaitosten sähköntuotannossa. Varsinkin yhteistuotantolaitoksissa joissa sähkö on lämpöenergian lisänä saatava sivutuote, sähkön tuotannon optimointi voi merkitä laitostalouden ja yrityksen kannalta huomattavia lisätuloja tai -säästöjä. Kaukaan Voima Oy:n biovoimalaitos on vuonna 2009 kaupalliseen käyttöön valmistunut moderni yhteistuotantolaitos, joka sijaitsee Lappeenrannassa UPM Kaukas sellutehtaan tehdasalueella. Voimalaitos tuottaa kaukolämpöä ja sähköä Lappeenrannan kaupungille sekä prosessihöyryä ja sähköä UPM Kaukaan tehtaille. Tämän työn tavoitteena on tarkastella biovoimalaitoksen omakäyttösähkön kulutusta kuukausitasolla verrattuna laitoksella tuotettavan höyryn määrään sekä etsiä voimalaitokselta kohteita, joiden omakäyttösähkön kulutusta voidaan vähentää vaikuttamatta höyryntuotantoon ja näin parantaa laitoksen energiatehokkuutta ja hyötysuhdetta. Työ rajataan käsittelemään voimalaitoksen apulaitteiden ja -järjestelmien omakäyttösähkön kulutusta. Työssä tarkastellaan vuodenaikojen vaihtelun ja kaukolämmön sekä prosessihöyryn tarpeen muutoksen vaikutusta voimalaitoksen ajomalliin sekä höyryntuotannon ja omakäyttösähkön kulutuksen suhteisiin. Työssä esiin nousseiden kohteiden potentiaaliset sähköenergian säästöt ovat noin 2500 MWh vuodessa joka tarkoittaa keskimäärin 3,7 % vähennystä voimalaitoksen kuukausittaiseen omakäyttösähkön kulutukseen. Kohteet eivät käytännössä vaadi minkaanlaista investointirahaa, vaan uusia ajojärjestelyitä. Keskeisimmiksi säästökohteiksi valikoitui laitoksen pumppausjärjestelmien paineenalennukset.

Kaukolämpöverkon käytön optimointi

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää mahdollisuuksia Kotkan Energia Oy:n kaukolämpöverkon ja aivan erityisesti sen käytön kehittämiseen. Kaukolämmön optimaalinen toimittaminen on tasapainoilua kaukolämpöveden virtausten ja lämpötilojen välillä. Kaukolämpöverkon käyttöä voidaan parantaa laskemalla syötettävän kaukolämpöveden menolämpötilaa muu tuotanto ja asiakkaiden tarpeet huomioiden. Lämpötiloja laskiessa verkon oikein ajoitettu varaaminen muuttuu entistä tärkeämmäksi tekijäksi, koska sen avulla voidaan vähentää varatehon käyttöä. Alhaisempi menolämpötila laskee kaukolämpöverkon lämpöhäviöitä, mutta lisää kaukolämpöveden virtausta kuluttajien tehontarpeen pysyessä vakiona. Välipumppauksen käyttö sekä matalammat paine-erot laskevat pumppaushäviöitä, mutta työssä tehtyjen havaintojen perusteella selvästi suurin vaikutus kustannuksiin on lämpöhäviöillä. Laitoskäytöstä vastaavat operaattorit ohjaavat myös kaukolämpöverkon käyttöä, mikä tekee heidän toiminnastaan kriittisen tärkeää kaukolämpöverkon käytön optimoinnin kannalta. Kaukolämpöakku havaittiin myös kannattavaksi investoinniksi, joka samalla vähentäisi tuotannon riippuvuutta operaattorien päätöksistä.

Vedyn käytön tarkastelu Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtailla

Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtailla valmistetaan lipeää, suolahappoa, natriumhypokloriittia sekä natriumkloraattia. Lipeää, suolahappoa ja natriumhypokloriittia valmistetaan lipeätehtaassa. Natriumkloraattia valmistetaan kloraattitehtaassa. Kloraatti- ja lipeätehtaan tuotteet valmistetaan elektrolyysimenetelmällä. Elektrolyysien sivutuotteena syntyy vetykaasua, joka voidaan käyttää suolahapon valmistukseen, vetyvoimalaitoksen polttoaineena tai myydä asiakkaalle. Työn tavoitteena oli tarkastella vedyn käyttöä Joutsenon tehtailla. Tarkastelun tavoitteena oli löytää mahdollisia kehitys- tai jatkotutkimuskohteita vety- ja höyryjärjestelmästä. Koska vetyä käytetään myös vetyvoimalaitoksen polttoaineena, joka tuottaa tehtailla tarvittavan prosessihöyryn, tarkasteltiin työssä myös höyryn käyttöä tehtailla. Tarkastelua varten tehtiin Microsoft Excel-pohjainen taselaskentamalli, jolla simuloitiin vedyn ja höyryn käyttöä tehtailla. Työn tuloksena saatiin Excel-pohjainen simulointimalli, jolla pystyttiin tutkimaan vedyn ja höyryn käyttöä. Vedyn ja höyryn käyttöä tutkittiin viidessä eri skenaariossa. Skenaariossa yksi määritettiin pienimmät mahdolliset elektrolyysiin syötettävät sähkövirran arvot, joilla tehtaita on turvallista käyttää. Skenaariossa kaksi määritettiin pienimmät mahdolliset elektrolyysiin syötettävät sähkövirran arvot, joilla voimalaitoksen turbiini pysyisi ajossa. Skenaariossa kolme määritettiin tehtaiden tämän hetkinen maksimi kapasiteetti. Skenaarioissa neljä ja viisi tutkittiin, miten mahdollinen tehtaiden tuotantojen kasvattaminen vaikuttaisi vety- ja höyryjärjestelmään. Työn tuloksien perusteella kehitys- ja jatkotutkimuskohteita olisivat lipeän haihdutuksen höyryn kulutuksen pienentäminen, turbiinin käyttöajan kasvattaminen sekä eri lähteistä saatavan hukkalämmön parempi hyödyntäminen kaukolämmön tuotannossa. Tehtaiden tuotantoja kasvatettaessa on syytä kiinnittää huomioita myös voimalaitoksen pääkattilan ja turbiinin kapasiteettiin.

Uuden asuinalueen kaksisuuntaisen kaukolämpöratkaisun asiakastarveselvitys

Rakennusten energiatehokkuustoimet, lähes nollaenergiarakentaminen sekä uusiutuvien lähienergiamuotojen markkinakasvu muuttavat kaukolämpöliiketoimintaa. Kaukolämpöyhtiön on pyrittävä kehittämään liiketoimintaansa energian tuotantorakenteiden muutoksessa ja rakennusten energiankulutuksen pienentyessä. Tätä vastaamaan Turku Energia Oy on kehittänyt ilmastoystävällisen energiapaketin, jonka yhtenä osa-alueena on matalalämpötilainen ja kaksisuuntainen kaukolämpöverkko. Skanssin uudelle asuinalueelle valmistuvassa kaukolämpöverkossa kaukolämmön asiakkailla on mahdollisuus myydä ylijäämälämpöä energiayhtiölle. Yksi Skanssin energiahankkeen tavoitteista on kehittää Turku Energia Oy:lle uudenlainen hankintamenettely, johon sisältyy tässä diplomityössä toteutettu asiakastarveselvitys. Selvityksessä kartoitetaan paikallisten rakennus- ja kiinteistöyhtiöiden toiveita sekä heidän näkemiään haasteita liittyen kaksisuuntaiseen kaukolämpöverkkoratkaisuun, lähienergian tuotantoon ja kaupunkisuunnitteluun. Tavoitteena on löytää uusia teknologioita sekä valita ja kehittää Skanssin asukkaita parhaiten palvelevat energiatehokkuutta lisäävät tuotteet ja palvelut. Asiakastarveselvityksen tuloksena todettiin, että rakennuttajien näkökulmasta rakentamismääräyskokoelmasta poikkeavien uusien energiaratkaisujen sisällyttäminen rakennuksen investointiin on erittäin haastavaa. Asunnon ostajan näkökulmasta määrääviä valintakriteerejä ovat edelleen asunnon hinta ja sijainti. Lisäinvestoinnin tekemiseen eivät riitä perusteluiksi ainoastaan vihreät attribuutit, mutta tulevaisuudessa niiden asema rakentamisessa tulee korostumaan. Rakennus- ja kiinteistöyhtiöt kaipaavat rakentamisen erityishankkeisiin asiantuntevia ja sitoutuneita osapuolia sekä riittävää neuvotteluvaraa kaikille osapuolille.

Sähkönmyyntiyhtiöiden riskienhallinnan haasteet ja kehittäminen

Diplomityön tavoitteena on esitellä sähkökaupan ja erityisesti sähköyhtiöiden kokemia sähkönmyynnin riskejä sekä kuvata sähkönmyyntiin liittyvää riskienhallinnan problematiikkaa. Tarkastelun näkökulmana on tietojärjestelmien ja saatavissa olevan tiedon hyödyntäminen energiayhtiöiden riskienhallinnassa. Toinen päätavoitteista on tutkia, kuinka saatavilla olevaa tiedon hyödyntämistä voidaan kehittää sähkönmyynnin hinnoittelussa sekä suojausten suunnittelussa. Työ toteutettiin työskentelemällä asiantuntijana energia-alaan keskittyneessä ohjelmistoyrityksessä sekä haastattelemalla yhdeksän suomalaisen sähkönmyyntiyhtiön henkilöitä riskienhallinnan haasteiden sekä tietojärjestelmien näkökulmasta. Saatavilla olevien tietojen nykyistä parempi hyödyntäminen ja automatisointi voivat auttaa pienentämään yhtiöiden riskitasoa ja parantaa menestymisen edellytyksiä sähkönmyynnin vähittäismarkkinoilla. Lisäksi kulloiseenkin markkinatilanteeseen sopivat sähkön hankintahinnan suojausstrategiat sekä monipuoliset dynaamiset hinnoittelumallit auttavat pienentämään yhtiön kokemia riskejä tai niiden vaikutuksia. Näiden hyödyntäminen vaatii laajaa ymmärrystä sähkö- ja johdannaismarkkinoiden toiminnasta sekä usein myös nykyisten tietojärjestelmien kehittämistä. Tulevaisuudessa yhä yleistyvä hajautettu tuotanto sekä kysynnän jousto asettavat tietojärjestelmille uusia vaatimuksia, jotka toteutuessaan mahdollistavat uudenlaisten palveluiden käyttöönoton sekä voivat tuoda tilaa myös alan uusille toimijoille. Työssä käsitellään energiayhtiöiden kokemia riskejä sähkönmyynnin näkökulmasta, esitellään alan yleisimmät riskit sekä keinot ja työkalut niiltä suojautumiseen. Työn lopuksi tarkastellaan sähkönmyynnin ja –hankinnan oleellisimpia prosesseja riskienhallinnan kehittämisen näkökulmasta.

Lisenssien hinnoittelupäätösten tärkeys ohjelmistoliiketoiminnassa

Tavoite on selvittää hinnoittelupäätöksien noudattamista ohjelmistoliiketoimintaa harjoittavassa yrityksessä. Lisäksi syitä noudattamiseen ja noudattamatta jättämiseen sekä asiakkaiden hinnoittelutoiveisiin selvitettiin. Teoriassa esitellään kolmea hinnoittelumallia, kuinka näitä malleja käytetään käytännössä? Teoriaosuudessa käsitellään hintaa, hinnoittelua, hinnoittelumalleja ja ohjelmistoliiketoiminnan piirteitä. Empiirisessä osassa tehdään laadullista tutkimusta henkilökohtaisilla puolistrukturoiduilla haastatteluilla, joista kerätään tarjousten kanssa tutkimuksen aineisto. Tutkimusmateriaalin pohjalta vastataan tutkimuskysymyksiin. Vaikka käytännöt olisivat valideja, mutta mikäli hintoja ei nähdä järkevinä, käytännöistä on joustettava. Kohdetuotteilla pitäisi myös olla yhtäläiset hinnoittelumallit. Pääsyyksi käytännöistä joustamiseen nähtiin kohdeasiakkaan olevan avainasiakas tai kilpailijan tarjouksen voittaminen.

Kaukolämpöliiketoiminnan kehittäminen Mäntsälän Sähkö osakeyhtiössä

Tämän diplomityön tarkoitus oli selvittää Mäntsälän Sähkö Oy:n kaukolämpöliiketoiminnan nykytila ja kehityskohteet. Tutkimuskysymykset olivat: 1) Millaisilla toimenpiteillä varmistetaan kaukolämpöliiketoiminnan kannattavuus tulevaisuudessa? ja 2) Millaisia mahdollisuuksia älykäs kaukolämpö tuo kaukolämpöliiketoiminnalle? Tutkimus suoritettiin perehtymällä aiheen kirjallisuuteen ja uutisiin. Takaisinmaksuajan menetelmällä arvioitiin maakaasun korvaamisen kannattavuutta. Työn tuloksena voitiin todeta, että kaukolämmön hinnoittelua kannattaa kehittää kustannusvastaavampaan suuntaan. Nykyinen kaukolämmön energiankulutukseen painottuva hinnoittelu ei sovi uusille rakennuksille, jotka kuluttavat vähän energiaa. Yleistyvät hybridilämmitysjärjestelmät on otettava huomioon hinnoittelussa. Kaukolämmön kausihinnoittelu toisi etuja asiakkaalle, kaukolämpöyhtiölle sekä ympäristölle. Kaukolämmön kulutuksen tuntimittaus mahdollistaisi siirtymisen kaukolämpötehoon perustuvaan hinnoitteluun. Kaukolämmön hinta on ollut Mäntsälän Sähkö Oy:llä suhteellisen korkea. Korkea hinta johtuu enimmäkseen maakaasulla tuotetun kaukolämmön korkeista tuotantokustannuksista. Kaukolämmön tuotantoa voidaan kehittää kannattavammaksi, vaikka lämmöntalteenottolaitoksen oletettu lämmöntuotanto kattaa Mäntsälän lämmöntarpeesta noin puolet ja vähentää tuotantokustannuksia. Nykyisten maakaasukattiloiden käyttäminen pelletin pölypolttoon olisi teknisten muutoksien avulla mahdollista. Pölypolton kannattavuus riippuu erityisesti puupelletin ja maakaasun hintaerosta. Älykäs kaukolämpöjärjestelmä voisi automaattisesti tasoittaa kaukolämmön kysyntää yhdessä lämpövaraston kanssa. Tällöin huippulämpölaitosten käyttö vähentyisi ja lämmöntuotannon kustannukset pienentyisivät. Älykäs kaukolämpöjärjestelmä ja kaukolämpötehon tuntimittaus mahdollistaisivat myös kaksisuuntaisen kaukolämpökaupan.

Opistorakennusten energiatehokkuuden parantaminen

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää Kymenlaakson Opiston energiatehokkuuden parantamista ja tutkia onko olemassa selvästi taloudellisempi sekä ekologisempi tapa kattaa Opiston lämmitystarve verrattuna nykyisin käytössä olevaan kaukolämpöön. Työn teoriaosuudessa tehdään katsaus rakennusten energiatehokkuuteen vaikuttaviin seikkoihin, lähienergian tuotantoon ja energiatehokkuuden parantamiseen liittyvään lainsäädäntöön ja säädöksiin. Useasta rakennuksesta koostuva kansanopisto tarjoaa mielenkiintoisen pohjan selvitystyölle ja suuri lämmitystehontarve yhdistettynä monille saneerauskohteille tyypillisiin ahtaisiin teknisiin tiloihin asettaa rajoituksia lämmitysjärjestelmän suunnittelulle. Soveltavassa osuudessa määritellään reunaehdot mahdolliselle kaukolämmön korvaavalle lämmitysratkaisulle. Tutkitaan vesistölämmön hyödyntämisen mahdollisuutta ja lasketaan aurinkosähkön ja -lämmön tuotantopotentiaalia. Maalämpöjärjestelmän mitoituksessa ja taloudellisessa vertailussa käytettiin apuna maalämpöjärjestelmiä toimittavia yrityksiä. Työssä saatujen tulosten perusteella maalämpöjärjestelmä on taloudellisesti kannattava isossa kohteessa, tosin järjestelmän asennukseen liittyy ahtaiden tilojen johdosta ongelmia. Maalämpö on myös selvästi ekologisempi, kuin nykyisin käytössä oleva kaukolämpö. Aurinkosähkön tuotannolle on Kymenlaakson Opistolla hyvä potentiaali ja sähkön tuotanto kohtaa hyvin sähkön käytön.

Virtaavan veden hyödyntäminen keskitetyssä lämmöntuotannossa

Tässä työssä tutkittiin uudenlaista kaukolämmön tuotantotapaa, joka perustuu lämmöntal-teenottoon jokivedestä lämpöpumpuilla. Tutkimuksessa luotiin kokonaiskuva uudenlaisen lämmöntuotannon toiminnasta, sekä selvitettiin tuotannon soveltumista Suomeen. Tuotan-non kattavuus selvitettiin laskennan avulla käymällä läpi kaikki kaukolämpöä myyvien yri-tysten kaukolämpöverkot. Verkoston kulutustietoihin yhdisteltiin jokien virtaamatietoja. Laskenta tehtiin taulukkolaskentaohjelmalla ja kohteita oli yhteensä 184. Työssä tutkittiin myös laitoksen ympäristövaikutuksia lämpövaraston, jokiekosysteemin ja hiilidioksidipäästöjen osalta. Merkittävimmät vaikutukset tulisivat Suomen ilmastossa suu-riksi muodostuvien lämpövarastojen rakentamisesta. Jokiekosysteemin kannalta laitoksen toiminnan vaikutukset osoittautuivat pääasiassa positiivisiksi. Hiilidioksidipäästöjen lasken-nassa laitos oletettiin täysin päästöttömäksi, koska sähköverkkoa tarkasteltiin vuoden 2050 näkökulmasta, jolloin sähköntuotannon oletettiin olevan päästötöntä. Laskennasta selvisi, että laitoksilla pystyttäisiin kattamaan 22,7 % kaukolämmityksen tar-peesta. Tämä tarkoittaisi noin 1,6 milj. tonnin hiilidioksidipäästöjen välttämistä vuositasolla. Laitostyypin todettiin soveltuvan paremmin vain kesänaikaisen lämmöntarpeen kattami-seen. Talviaikainen lämmöntarve olisi parempi kattaa jollakin muulla ratkaisulla.