Energiatehokkuuden ja päästövähennysmahdollisuuksien kartoitus suomalaisessa teollisuusyrityksessä:Skenaariotarkastelu kiinteistön energiatehokkuudesta

Abstract

Rakennusten energiankulutus kattaa merkittävän osan Suomen kokonaisenergiankulutuksesta. Suuren energiankulutuksen myötä myös rakennusten merkitys ilmastopäästöjen syntymiselle on merkittävä. Teollisuusrakennusten energiankäyttö on usein suurta, ja energiatehokkuus vaihtelevaa, sillä useat rakennusten energiatehokkuutta säätelevät asetukset eivät koske teollisuusrakennuksia, eikä niiltä vaadita energiatodistusta. Energiankäytön kustannukset ovat kuitenkin usein merkittävä menoerä yritykselle.

Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin kone- ja metallituoteteollisuudessa syntyviä päästöjä, sekä teollisuusrakennuksen energiatehokkuuden parantamista rakennusteknisten ratkaisujen sekä ilmanvaihdon ja lämmitysjärjestelmän ratkaisujen avulla. Lisäksi kartoitettiin Nokialla sijaitsevan kohdeyrityksen Metallityö Välimäki Oy:n toimitilojen energiatehokkuuden parantamistoimien toteutettavuutta sekä toimien taloudellista kannattavuutta. Tarkastelun pohjana oli rakennuksen nykytilan energiankäytön mallinnus, ja energiansäästöskenaarioissa syntyvien säästöjen vertaaminen nykytilaskenaarion kustannuksiin. Skenaarioiden kannattavuutta arvioitiin takaisinmaksuaikojen ja nettonykyarvojen avulla.

Kone- ja metallituoteteollisuuden synnyttämät päästöt vaihtelevat paljon toimialan sisällä. usein päästöjä syntyy paljon energiankäytöstä, ja fossiilisia polttoaineita käyttävistä prosesseista. Kohdeyrityksen suorista päästöistä merkittävimmän osuuden muodostavat kiinteistöllä poltto-aineina käytetty nestekaasu ja polttoöljy. Epäsuoria päästöjä ostosähkön käytöstä ei synny sähkön alkuperätakuun vuoksi. Lisäksi valmistukseen liittyy paljon epäsuoria päästöjä, jotka liittyvät suurilta osin käytettyjen materiaalien hankinta- ja jalostusketjuihin sekä logistiikkaan.

Rakennuksen energiatehokkuutta parantavia rakennusteknisiä ratkaisuja ovat ainakin rakennuksen lisäeristäminen, ikkunoiden tai ovien vaihtaminen energiatehokkaampiin sekä rakenteiden kylmäsiltojen eliminoiminen. Myös ikkunoiden järkevällä sijoittelulla voidaan vaikuttaa energiatehokkuuteen, kun auringon lämpökuormaa saadaan hyödynnettyä tehokkaammin. Ilmanvaihdon tärkein energiatehokkuustoimi on lämmöntalteenotto poistoilmasta. Lisäksi energiatehokkuuteen voidaan vaikuttaa esimerkiksi ilmanvaihdon oikealla mitoitustasolla, sekä ilmanvaihdon älykkäällä ohjauksella.

Tutkimuksessa käsitellyistä skenaarioista kannattavimmaksi osoittautui aurinkovoimalan rakentaminen. Skenaarion takaisinmaksuajaksi saatiin noin 5 vuotta ja nettonykyarvoksi 20–120 k€ voimalan koon mukaan. Skenaario ei varsinaisesti pienennä kohdeyrityksen energiankäyttöä, mutta se vähentää ostosähkön käyttöä, sekä energiankäytön kustannuksia. Lisäksi kannattaviksi vaihtoehdoiksi osoittautuivat maalämpöjärjestelmä 10 vuoden takaisinmaksuajalla ja 50–90 k€ nettonykyarvolla, sekä alumiinihallin ilmanvaihdon lämmöntalteenoton toteutus 12 vuoden takaisinmaksuajalla ja 3,6 k€ nettonykyarvolla. Rakennuksen lisäeristäminen tai lämmöntalteenotto tuotannossa käytetystä maalausuunista eivät osoittautuneet kannattaviksi investoinneiksi.

Energy consumption of buildings accounts for a significant share of Finland’s total energy consumption. As a result of high energy consumption buildings also play a major role in green-house gas emissions. Industrial buildings tend to have high energy consumption and varying levels of energy efficiency. This is because many of the building energy efficiency regulations do not apply to industrial buildings. They are also not required to have an energy performance certificate. Still, energy costs can have a substantial impact on industrial companies.

This study examines the emissions created in the machinery industry, as well as methods for improving the energy efficiency in industrial buildings through improvements in building envelope and solutions related to ventilation and heating systems. In addition, the feasibility and economic viability of energy efficiency measures for the facilities of the case company, Metallityö Välimäki Oy were examined. The analysis was based on modelling the building’s energy consumption and comparing the savings achieved in energy-saving scenarios with the costs of the baseline scenario. The profitability of the scenarios was evaluated using payback periods and net present values.

Emissions generated by the machinery industry vary highly within the sector. In many cases, emissions arise primarily from energy consumption and industrial processes that rely on fossil fuels. For the case company, the most significant direct emissions originate from liquefied petroleum gas used in the powder coating oven and fuel oil used in forklifts. No indirect emissions arise from purchased electricity due to the use of guarantees of origin for electricity. In addition, a considerable number of indirect emissions is related to manufacturing activities of company, particularly through the procurement and processing chains of raw materials such as steel and aluminium, and through logistics.

Building-related measures that can improve energy efficiency include adding insulation, replacing windows and doors with more energy-efficient alternatives, and eliminating thermal bridges in building structures. Energy efficiency can also be enhanced through the placement of windows to maximize the utilization of solar heat gains. In ventilation systems, heat recovery is the most significant energy-efficiency measure for most cases. Furthermore, energy performance can be improved through proper ventilation system sizing and smart control of ventilation systems.

Among the scenarios examined in this study, the most economically feasible option was the installation of a solar power plant. The estimated payback period was approximately five years, and the net present value ranged from 20 to 120 k€ depending on the size of the system. Although this scenario does not directly reduce the total energy consumption, it decreases the use of purchased electricity and lowers energy costs. Other economically viable options included a ground-source heat pump system, with a payback period of approximately ten years and an NPV of 50–90 k€, as well as the heat recovery in the ventilation system of the aluminium hall, with a payback period of approximately twelve years and an NPV of 3,6 k€. In contrast, additional insulation of the building and heat recovery from the powder coating oven used in production were not found to be economically viable investments.