Älykkäiden rakennusten dynaamiset ympäristö-indikaattorit. Kodin energiajärjestelmä hiilineutraalissa asuinympäristössä

Asuinrakennukset kuluttavat noin 20 % koko primäärienergian käytöstä Euroopassa, kun taas Suomessa kotitaloudet käyttävät jopa 35 % sähkön kokonaiskulutuksesta. Nykyään energian käyttömme pohjautuu pääosin fossiilisten polttoaineiden käyttöön, mistä syystä kotitaloudet vaikuttavat merkittävästi ilmastonmuutokseen. Euroopan unioni on julkaissut energian tiekartan vuoteen 2050, jossa on ehdotettu, että rakennusten aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä on vähennettävä 90 %:lla vuoteen 1990 verrattuna.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida, miten älykkäät rakennukset voivat edistää sähkönkulutuksen vähentämistä ja sen kautta vähentää ilmastonmuutoksen vaikutuksia ja ympäristön pilaantumista. Rakennusten ”älykkyys” on käytännössä energianhallintajärjestelmä, joka on tietoinen sähköverkon tilasta, kysynnän ja tarjonnan tasapainosta ja sähkön reaaliaikaisesta hinnasta. Näiden tietojen perusteella ohjausjärjestelmä voi antaa suosituksia sähkönkulutuksen vähentämiseksi tai siirtämiseksi ajankohtiin, jolloin sähkö on halvinta. Tällaiset järjestelmät voivat saavuttaa huomattavia säästöjä kuluttajalle ja vähentää heidän sähkölaskujaan.

Lisäksi työssä arvioitiin sähkön reaaliaikaisia ympäristövaikutuksia ottamalla huomioon sähköntuotannossa ajantasaisesti käytetyt polttoaineet ja näiden elinkaariympäristövaikutukset. Tämä toteutettiin käyttämällä elinkaarianalyysityökalua, joka arvioi älytalojen ympäristövaikutuksia 18 ympäristöindikaattorin avulla. Tämä on tutkimuksen yksi innovaatioista, sillä ympäristövaikutusten reaaliaikaista arviointia ei ole aiemmin tehty käyttämällä dynaamisia indikaattoreita. Lisäksi tutkimuksessa on kehitetty älytalon simulointimalli, jonka avulla voi arvioida minkälaisia vaikutuksia sähkönkulutukseen ja sen ympäristövaikutuksiin on sillä, kuinka hyvin käyttäjät seuraavat energianhallintajärjestelmän suosituksia.

Tutkimus osoitti, että kuluttajien lisääntynyt tietoisuus voi osaltaan vähentää sähkönkulutusta kodeissa, mutta vain vähäisessä määrin (enintään 3 %). Ympäristövaikutusten vähentämisen kannalta tärkeintä ei kuitenkaan ole vain se, kuinka paljon sähköä kulutamme, vaan myös se, milloin sitä kulutetaan. Tämä johtuu siitä, että kulutushuippuina, kuten aamuisin ja iltaisin, hiilidioksidi korostuu sähköntuotannon päästöprofiilissa voimakkaammin, koska käytössä on myös ympäristön kannalta vahingollisimmat energiantuotantotavat suuren kysynnän kattamiseksi. Älyohjauksen avulla voidaankin tarttua tähän ongelmaan, tasoittaa kuormitusprofiilia esimerkiksi siirtämällä sähkönkäyttöä illasta yöhön, jolloin kulutus on alhaisempaa.

Laajimmiltaan älyohjaus voi hallita kotitalouden jokaista laitetta. Väitöskirjassa todettiin, että näin laajaan ohjaustasoon ei vielä ole syytä siirtyä, koska yksittäisten ohjauslaitteiden, kuten anturien ja älypistokkeiden energiantarve on merkittävä. Tämä koskee erityisesti pienempiä kotitalouksia. Yhden henkilön asunnon sähkönkulutus voi kasvaa jopa 15 %, jos talon jokainen laite hallittaisiin älylaitteiden avulla. Ottaen huomioon, että kotitalouksien koko on viimeisen 10 vuoden aikana vähentynyt 2.03 asukkaaseen, älyohjauksen laajuutta on syytä harkita huolellisesti. Yleisesti ottaen suuremmilla kotitalouksilla on paremmat mahdollisuudet säästää rahaa ja vähentää ympäristövaikutuksia käyttämällä älykkäitä teknologioita.

Lopuksi todettiin, että älytalot tarjoavat paljon mahdollisuuksia pienentää asumisen sähkönkulutusta ja vähentää sen ympäristövaikutuksia. Ennen kuin älytalot voivat saavuttaa niiden todellisen potentiaalin, kodin energianhallintajärjestelmän sähkönkulutusta on vähennettävä huomattavasti.