Lämmitysjärjestelmistä kysyntäjoustoon soveltuvat sähköllä toimivat lämmitysmuodot, eli suora ja varaava sähkölämmitys sekä lämpöpumput. Sähkölämmitteisissä taloissa ilmoitettu ja laskettu sähkönkulutus sisältää käyttöveden lämmityksen. Tanskassa Sjællandin alueella oli vuoden 2017 alussa yhteensä 86 646 sähkölämmitteistä asuinrakennusta sekä 17 468 lämpöpumpullista asuinrakennusta (Statbank, 2017). Osa rakennuksista on kuitenkin kesämökkejä ja muita vapaa-ajan asuntoja, joten oletetaan, että vain pääasiallisia asuntoja käytetään kysyntäjoustoon. Kuvassa 3.3 on erottelu asuinrakennusten lämmityksistä Sjællandin alueella.
Kuva 3.3. Sjællandin alueen lämpöpumput ja sähkölämmitykset (Statbank, 2017).
Kuvan 3.3 mukaan sähkölämmitteisiä taloja, joihin on rekisteröity asukkaita, on 40 001 sekä lämpöpumpullisia 14 528. Norjassa vuonna 2012 oli 94 % talouksista sähkölämmitteisiä eli huomattava osa kerrostaloistakin lämpenee sähköllä. Lisäksi 27 % talouksista oli lämpöpumppu (SSB, 2012). Oletetaan näiden prosenttiosuuksien pysyneen samana vuoteen 2016.
Kotitalouksia oli Norjassa 2 348 797 vuonna 2016, joten sähkölämmityksiä oli 2 207 869 kpl ja lämpöpumppuja 634 175 kpl. Suomen osalta taas käytetään suoraan tilojen lämmitysenergian
kulutuksen keskiarvoa vuosilta 2011 - 2015. Suoran sähkölämmityksen energiankulutus oli 9 583 GWh ja lämpöpumppujen sähköenergiankulutus 3 539 GWh (Tilastokeskus 2, 2015). Myös Ruotsin osalta käytetään suoraan lämmitysenergian kulutusta. Vuosina 2011 – 2014 keskiarvo sähkölämmityksessä oli Ruotsissa 18 950 GWh (SEA, 2016, välilehti 3.3).
Rakentamismääräyskokoelman D5 mukaan laskettuna 12 m kertaa 8 m kokoiselle kaksikerroksiselle Lappeenrantalaiselle omakotitalolle lämmitysenergian tarpeeksi saadaan 11,8 MWh vuodessa sisältäen lämpimän käyttöveden. Rakentamismääräyskokoelman D5 mukaan laskettuna 180 litran vuorokausikulutuksella tarvitaan 3,833 MWh/a energiaa käyttöveden lämmittämisen. Laskelma on tehty nelihenkiselle perheelle. Suomen keskimääräinen henkilömäärä taloudessa oli 2,06 vuonna 2012 (Tilastokeskus, 2014). Trendi on laskeva ja muissa Pohjoismaissa samanlainen, joten käytetään keskimääräisenä talouden kokona tasan kahta henkilöä. Tällöin lämmintä käyttövettä ja siten myös energiaa kuluu puolet edellä mainitusta eli 1,92 MWh/a. Pohjoismaissa ilmasto-olosuhteet ovat keskenään samankaltaiset. Huomioidaan kuitenkin, että suurin osa Pohjoismaisista omakotitaloista ei ole nykyisten energiatehokkuusstandardien tasolla, jolloin niiden lämmitysenergian tarve on huomattavasti suurempi. Huomioidaan myös, että Norjassa myös kerrostalojen pääasiallinen lämmitysmuoto on sähkölämmitys, joka laskee keskimääräistä lämmitysenergian tarvetta taloutta kohti. Arvioidaan näistä syistä keskimääräiseksi lämmitysenergiankulutukseksi 20 MWh/a taloutta kohden. Rakentamismääräyskokoelman D5 mukaan voidaan laskea myös lämmityksen kuukausittainen energiankulutus sekä huipunkäyttöaika. Huipunkäyttöajaksi omakotitalolle saadaan 2 693 h. Kuukausienergiankulutukseksi saadaan taulukon 3.1 mukaiset arvot, kun lämpöenergian tarve on 20 MWh/a.
Taulukko 3.1. Lämmityksen kuukausittainen lämpöenergiankulutus ja kuukausittainen huipunkäyttöaika taloudessa sisältäen käyttöveden lämmityksen.
Kuukausi Energiankulutus [kWh] Käyttöaika [h]
Tammikuu 2 363 372
Helmikuu 2 150 343
Maaliskuu 2 210 351
Huhtikuu 1 373 238
Toukokuu 744 152
Kesäkuu 338 97
Heinäkuu 25 55
Elokuu 162 74
Syyskuu 732 151
Lokakuu 1 245 220
Marraskuu 1 799 295
Joulukuu 2 167 345
Taulukosta tulee huomata, että arvot eivät summaudu yhteen muodostaen 20 MWh, sillä kesällä osa lämpöenergiasta saadaan suoraan ulkoa. Tällöin energiaa kuluu vain veden lämmitykseen ja sitäkin vähemmän, kuin muina vuodenaikoina. Taulukon 3.1 perusteella voidaan laskea Tanskassa Sjællandin alueella olevien sähkölämmitteisten talojen sekä Norjan sähkölämmitteisten talojen energiankulutukset kuukausitasolla. Lisäksi kun suhteutetaan Suomen ja Ruotsin lämmitysenergian tarpeet taulukon 3.1 mukaan, saadaan Pohjoismaiden lämmitysenergian tarve kuukausitasolla taulukkoon 3.2.
Taulukko 3.2. Pohjoismaiden lämmitysenergiankulutus ja sähkölämmityksen kuukausittainen huipunkäyttöaika sisältäen lämpimän käyttöveden.
Kuukausi Energiankulutus [MWh] Käyttöaika [h]
Tammikuu 9 226 420 372
Helmikuu 8 444 183 343
Maaliskuu 8 665 215 351
Huhtikuu 5 590 887 238
Toukokuu 3 277 621 152
Kesäkuu 1 788 070 97
Heinäkuu 636 451 55
Elokuu 1 141 293 74
Syyskuu 3 234 212 151
Lokakuu 5 119 178 220
Marraskuu 7 154 240 295
Joulukuu 8 507 833 345
Koska käytetään sähkölämmitystä, on lämmitysenergian tarve suoraan sama, kuin sähkölämmityksen kuluttama sähköenergia. Kun nyt jaetaan energiamäärä kuukauden tunneilla, saadaan taulukkoon 3.3 keskimääräiset kuukausittain joka hetki käytössä olevat tehot.
Taulukko 3.3. Kuukausittain joka hetki käytössä oleva keskimääräinen sähkölämmitysteho Pohjoismaissa.
Taulukon 3.3 perusteella voidaan todeta kapasiteetin olevan varsinkin talvella suuri.
Kapasiteetista voitaisiin myydä 600 MW FCR-N vuosimarkkinoille hintaan 𝑘FCR−N = 17,42 €
MW∙h, jolloin myytävän kapasiteetin arvo on 91 559 520 €/a. Lisäksi voitaisiin myydä FCR-D vuosimarkkinoille 1 200 MW hintaan 𝑘FCR−D= 5,15 €
MW∙h pois lukien heinä- ja elokuu, jolloin kapasiteettia voitaisiin myydä heinäkuussa 284 MW ja elokuussa 985 MW, jolloin kapasiteetin arvo olisi 49 943 052 €/a. Yhteensä myydyn kapasiteetin arvo olisi 136 797 120
€/a. Kapasiteettia jää tällöin usealta kuukaudelta yli todella runsaasti. Sähköala.fi -sivuston mukaan talon lämmitysjärjestelmän tehoksi tulisi mitoittaa 63 W/m2 (Sähköala, 2012). Jos oletetaan sähkölämmitetyn talon keskimääräiseksi neliömääräksi 100 m2, saadaan lämmitysjärjestelmän huipputehoksi 6,3 kW. Kerrotaan huipputeho huipunkäyttöaikojen ja kuukauden tuntien suhteella ja jaetaan kuukausittain myydyn reservin teho, eli 600 MW ja 1 200 MW, saadulla arvolla, jolloin saadaan reserviin tarvittavien talouksien määrä kuukausitasolla taulukkoon 3.4. Lisäksi lasketaan reservikorvaus lämmitysjärjestelmää kohti.
Täytyy huomata, että tammikuun huipunkäyttöaika on yli 50 % kuukauden kaikista tunneista, kun kuukauden tunteina käytetään joka kuukaudelle 720 h. Täten reserviin osallistujien määrää ja keskitehoa laskettaessa täytyy käyttää tammikuun osalta tunteja, jolloin laite on keskimäärin käytössä ylössäätöön, kun muina kuukausina käytetään alassäätötunteja.
Taulukko 3.4. Sähkölämmityksen reservikelpoinen keskiteho, päällä olon keskiteho, myytyyn reserviin kuuluvat taloudet sekä laitekohtainen korvaus reserviin osallistumisesta.
Kuukausi Reservikelpoinen
Yhteensä vuosikorvaus reserviin osallistumisesta olisi siis 157,10 €/a.
Oletetaan lämpöpumppujen COP-kertoimeksi 1 välillä 1.12 – 28.2, 2 välillä 1.3 – 31.5, 4 välillä 1.6. – 31.8 sekä 2 välillä 1.9 – 30.11. Taulukossa 3.5 on lämpöpumppujen sähköenergiankulutus ja hetkittäinen teho Pohjoismaissa pois lukien Ruotsi, kun lämmitys tapahtuu pelkällä lämpöpumpulla.
Taulukko 3.5. Lämpöpumppujen energiankulutus, lämpökerroin ja hetkittäinen teho kuukausitasolla.
Negatiivinen arvo tarkoittaa jäähdytystä. Lämpökertoimet on huomioitu energiankulutuksessa.
Kuukausi Energiankulutus [MWh] Lämpökerroin Teho [MW]
Tammikuu 1 232 998 1 1 712
Helmikuu 1 113 852 1 1 547
Maaliskuu 755 159 2 1 049
Huhtikuu 447 002 2 621
Toukokuu 215 131 2 299
Kesäkuu 48 724 4 68
Heinäkuu -36 721 4 -51
Elokuu 736 4 1
Syyskuu 210 780 2 293
Lokakuu 399 720 2 555
Marraskuu 603 705 2 838
Joulukuu 1 123 547 1 1 560
Mikäli kaikki liikenevä kapasiteetti myytäisiin FCR-N markkinoille hintaan 𝑘FCR−N = 17,42 €
MW∙h, ja kaikki loppu kapasiteetti FCR-D vuosimarkkinoille hintaan 𝑘FCR−D = 5,15 €
MW∙h, olisi kapasiteetin arvo yhteensä 74 220 678 €/a. Mikäli lämpöpumpun teho mitoitetaan samoin, kuin tavallinen sähkölämmitys, on lämpöpumpun teho 100 m2 talossa 6,3 kW. Taulukkoon 3.6 on laskettu talouden käyttämä keskiteho lämpökerroin huomioiden, talouksien määrä myydyssä reservissä sekä korvaus laitetta kohti. Lämpöpumppujen tarkastelussa oletetaan, että pumppuja ei käytetä jäähdyttämiseen. Tästä syystä heinäkuun lukema on nolla negatiivisen sijasta.
Taulukko 3.6. Lämpöpumppulämmityksen reservikelpoinen keskiteho, päällä oleva keskiteho, myytyyn reserviin kuuluvat taloudet sekä laitekohtainen korvaus reserviin osallistumisesta. Keskitehossa on huomioitu lämpökerroin.
Kokonaiskorvaus reserviin osallistumisesta olisi siis 136,12 €/a. Mikäli lämpöpumppuja kuitenkin käytettäisiin myös jäähdyttämiseen, reservin koko kasvaisi jonkin verran.