Toimintamalli kysyntäjouston toteuttamiseksi asuinkerrostaloissa

Abstract

Opinnäytetyön aiheena oli kysyntäjouston toteuttaminen asuinkerrostaloissa. Työn tavoitteena oli tutkia kysyntäjoustoa käsitteenä käytännön näkökulmasta ja selvittää kysyntäjouston toteuttamiseen liittyviä keskeisiä tehtäviä ja käytännön haasteita ja hankitun tiedon avulla kehittää toimintamalli kysyntäjouston toteuttamiseksi asuinkerrostaloissa. Työhön sisällytettiin sekä sähkön että kaukolämmön kysyntäjouston näkökulmat.

Työ toteutettiin yleisesti konstruktiivisen tutkimusotteen periaatteita seuraten, jonka tiedonhankinnassa hyödynnettiin sekä laadullisia että määrällisiä tutkimusmenetelmiä. Työn ensimmäiset kaksi osaa koostuvat teoreettisesta tutkimustyöstä, jossa ensimmäisessä osassa luotiin laaja yleiskuva kysyntäjoustosta suhteessa energiamarkkinoihin, lainsäädäntöön ja pienkuluttajiin, ja toisessa osassa keskityttiin kysyntäjouston toteuttamisen edellytyksiin ja järjestelmäratkaisuihin rakennustasolla. Työn kolmas osuus koostuu sekä teoreettisesta että empiirisestä tutkimustyöstä, jossa tutustuttiin lämmityksen kysyntäjouston aiempiin tutkimus- ja mallinnusmenetelmiin ja rakennussimulointiohjelmiston (IDA ICE) avulla tutkittiin kysyntäjouston hyödyntämistä ennalta määritetyssä tapaustutkimuskohteessa kahta kysyntäjoustostrategiaa ja yhtä huipputehon rajoitusohjelmaa hyödyntäen.

Työn olennaisena tuloksena syntyi toimintamalli kysyntäjouston toteuttamiseksi asuinkerrostaloissa, jonka sisältö on myös pitkälti yleistettävissä muihin rakennustyyppeihin. Työn empiirisessä osiossa havaittiin, että huipputehon rajoitusohjelma on varteenotettava menetelmä energiakustannusten leikkaamiseksi tutkitussa kaukolämmitetyssä asuinkerrostalossa. Lisäksi havaittiin, että tutkitut asunnot voisivat huippukulutuksen aikana ja menetelmästä riippuen leikata hetkellistä lämmitystehoa noin 30–55 % hyväksymällä noin 1–1,5 °C:n pudotuksen sisälämpötilassa. Kaikkien menetelmien kohdalla saavutettiin yli 30 %:n leikkaus hetkellisessä lämmitystehontarpeessa asukkaiden hyväksyessä noin 1 °C:n pudotuksen asuntojen sisälämpötilassa.

Työ tuo kokonaisuutena kysyntäjoustosta kiinnostuneelle taholle tiivistetyn yleiskuvan kysyntäjouston toteuttamisesta asuinkerrostaloissa, toimintamallin muodossa, ja lisäksi työn raporttiosuus tukee toimintamallia hyvin kattavasti.

The purpose of this Master’s thesis was to develop a high-level operating model to define the prerequisites and requirements for implementing demand response in apartment buildings. Both electrical grid and district heating network solutions were considered throughout the study.

Relevant information for the development of the model was acquired with both qualitative and quantitative research methods. The theoretical part of the final year project focused on developing a high-level overview of demand response in relation to energy markets, legislation and consumers, as well as on the prerequisites and requirements for implementing demand response in, especially, apartment buildings. The project also included an empirical study implementing two demand response strategies and one peak-power limitation method to study demand response in two apartments. The study was executed with IDA ICE software.

The project resulted in a high-level operating model for the implementation of demand response in apartment buildings, also applicable to other building types. The study established the peak-power limitation method as a feasible method for lowering heating expenses in apartments connected to the district heating network. Furthermore, the use of either demand response strategy allowed the heating power requirements for the apartments to be momentarily cut 30–55 % if a 1–1.5 °C drop in indoor temperature was accepted.

The Master’s thesis presents a comprehensive overview of demand response in buildings. Additionally, the operating model provides an overview of the key elements to examine when considering implementing demand response.