Kiinteistön energiainvestoinnin kannattavuuden laskenta

Abstract

Etenevä ilmastonmuutos tulee aiheuttamaan ongelmia kasvavan väestönkasvun tarvitseman energian turvaamisessa ja pahenevien elinolosuhteiden lisääntyessä. Koska maailma kaupungistuu ja käytettävät teknologiat kehittyvät, tarvitaan toimenpiteitä ilmastonmuutoksen pysäyttämiseksi. Tämän takia ovat niin maailman kuin EU:nkin eri valtiot ovat ratifioineet useita kansainvälisiä sekä EU:n sisäisiä ympäristö- ja energiasopimuksia. Merkittävimpänä sopimuksena pidetään tällä hetkellä Pariisin ilmastosopimusta, jonka päätavoite on pysäyttää ilmaston lämpeneminen 1,5 asteeseen vuoden 1990 tasosta. Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteiden saavuttamiseksi EU tavoittelee 40 % kasvihuonepäästöjen vähentämistä vuoteen 2030 mennessä laskettuna vuoden 1990 toteutuneista päästömääristä. Kiinteistöjen energiatehokkuuden parantamiseksi sekä EU:n energiariippuvuuden vähentämiseksi EU:ssa säädettiin kiinteistöjä koskeva energiantehokkuusdirektiivi EPBD (Energy Performance of Buildings Directive). Direktiivin tavoite on saada kiinteistöt hiilivapaiksi vuoteen 2050 mennessä. Siemens on kehittänyt kiinteistöjen energiantehokkuuden parantamiseen virtuaalivoimalaitospalvelun (VPP, Virtual Power Plant), jonka myötä kiinteistön kaikki energianhallintaan liittyvät tekijät yhdistetään mikroverkoksi. Siemens on kehittänyt palvelun myötä energia-alustan, jonka avulla voidaan yhdistää useamman kiinteistön sähkötehon joustopotentiaalit yhteen ja tarjota säätötehoa kantaverkon tehotasapainon ylläpitämiseksi reservimarkkinoiden avulla. Kiinteistö saa reservimarkkinoille osallistumisesta tuloja, joiden avulla tehdyn investoinnin takaisinmaksuaika lyhenee. Tehdyn diplomityön tavoitteena oli kehittää Siemens Osakeyhtiölle laskentatyökalu kiinteistöjen energiantehokkuuden parantamiseen sekä omavaraisen sähköntuotannon lisäämiseen. Laskentatyökalulla on tarkoitus arvioida VPP-projektin kannattavuutta ennen varsinaista projektin suunnitteluvaihetta. Laskentatyökalun tärkeimpänä asiana oli selvittää VPP-asiakkaalle investoinnista syntyvän kuukausittaisen palvelumaksun suuruus. Palvelusopimukseen kuuluvat kiinteistön kokonaisvaltaisesta energianhallinnasta syntyvät investointi-, huolto- ja ylläpitokustannukset sekä tarvittaessa myös investoinnin rahoittamisesta syntyvät rahoituskulut. Palvelusopimuksen myötä kiinteistön energianhallintaan liittyvät tekijät ovat VPP-palveluntarjoajan vastuulla. Tehty laskentatyökalu jaettiin projektin eri osioihin, joiden tarkoituksena oli helpottaa laskentatyökalun käyttöä. Osa laskentatyökalun osioista laskee kiinteistön sähkönkulutuksen ja sähkön hintaan vaikuttavia tekijöitä, osa uusiutuvilla tuotantomuodoilla tuotetun energian määrää ja niiden tuomia säästöjä suhteessa syntyneisiin investointikustannuksiin. Osittaisen omavaraisen sähköntuotannon tuomien säästöjen lisäksi VPP-kiinteistö hyötyy investoinnista sähköenergian kulutuksen pienentymisen myötä. Laskentatyökalun avulla arvioidaan myös Fingridin taajuusohjattujen reservimarkkinoiden tuomia tuottoja, joiden avulla VPP-asiakas maksaa investoinnista syntyneet kulut palveluntarjoajalle. Työtä varten tehtiin esimerkkilaskelmat kauppakeskus Sellossa vuonna 2018 valmistuneesta VPP-projektista. Projektin kannattavuutta arvioitiin herkkyysmenetelmän avulla käyttäen eri investointikustannuksia ja arvioimalla niiden vaikutusta projektin kannattavuuteen sekä investoinnin takaisinmaksuaikaan. Tehdyn laskennan perusteella voidaan yleisesti ottaen pitää laskentatyökalua onnistuneena työkaluna investoinnin kannattavuuden laskennassa. Koska esimerkiksi sähkön hintaa tai Fingridin sähkömarkkinoilta saatavia tuottoja ei voida ennustaa, on työkalua käytettävä herkkyystarkastelun avulla kannattavan investoinnin tarkastelemiseksi.

Progressing climate change will cause problems in securing the energy needed by growing population and deteriorating living conditions. As the world urbanizes and the technologies evolve, actions are needed to halt climate change. As a result, several international and intra-EU environmental and energy agreements have been ratified by various countries in the world and in the EU. The most significant agreement is currently considered to be the Paris Climate Agreement, the main objective of which is to halt global warming to 1,5 degrees above 1990 levels. To achieve the objectives of the Paris Climate Agreement, the EU is aiming to reduce greenhouse gas emissions by 40 % by 2030 under 1990 levels. In order to improve the energy efficiency of real properties and to reduce the EU´s energy performance, EU adopted Energy Performance of Buildings Directive (EPBD). The most significant objective of the directive is to make buildings carbon-free by 2050. Siemens has developed a virtual power plant service to improve the energy efficiency of properties, in which all components related to the energy management of the property are combined into a microgrid. Siemens has also developed an energy platform that can be used to combine power system flexibility of several real properties and to provide the control power to maintain the power balance of the grid through electricity reserve markets. The real property benefits from participating in the reserve markets, which shorten the payback period of the investment made. The purpose of the Master´s thesis was to develop a calculation tool for Siemens for improve the energy efficiency of real properties and to increase self-sufficient electricity production. The calculation tool is used to assess the profitability of the VPP-project before the actual design phase of the project. The most important thing of the calculation tool was to find out the amount of the monthly service fee with which the investment is paid to the service provider. The service agreement includes the investment costs arising from the comprehensive energy management of the real property and, if necessary, also the financing costs of the investment. With the service agreement, the components related to the energy management of the real property are the responsibility of the VPP service provider. The calculation tool was divided in-to different parts of the project, the purpose of which was to facilitate of its use. A part of the calculation tool calculates the factors affecting the real property´s electricity consumption and price, a part of the amount of energy produces by renewable energy and the savings in relation to the investment costs incurred. In addition to the savings from self-sufficient energy production, the VPP real property will benefit from the investment as its electricity consumption decreases. The calculation tool is also used to estimate revenues from frequency-controlled reserve electricity market of Fingrid, which also allows the VPP customer to pay the investment costs to the VPP service provider. For the work, example calculations were made of the VPP project completed in 2018 in the shopping center Sello. The profitability of the project was assessed using the sensitivity method, using different investment costs and assessing their impact on the profitability of the project and the payback period of the investment. Based on the calculation made, the calculation tool can be considered as a successful tool in calculating the profitability of the investment. Since, for example, the price of electricity or revenues from electricity markets of Fingrid cannot be predicted, the tool must be used by sensitivity method to examine a profitable investment.