Kaukolämpöverkkojen kehittäminen tuo uusia ulottuvuuksia

Energiajärjestelmien yhdistäjä

20.09.2023, kello 16:49

Teksti Petri Sallinen | Kuva Scanstockphoto

Kaukolämpöverkkojen rooli suomalaisessa energiajärjestelmässä on muuttunut lähes huomaamatta. Ne kykenevät käyttämään lähes mitä tahansa lämmönlähteitä, mutta ne myös yhdistävät erilaisia energiajärjestelmiä.

Kaukolämpöverkoissa liikkuu kuumaa vettä, jota lämmitetään lukemattomilla eri tavoilla. Verkosta lämpö siirtyy kiinteistöjen patteriverkostoon lämmönvaihtimien avulla. Kaikki kaukolämpöverkot toimivat samalla yksinkertaisella periaatteella.

— Vaihtoehtoja veden pumppaamiselle ei ole, toteaa Tampereen Energian kehityspäällikkö Timo Heinonen.

— Jos kaukolämmön tarve kasvaa, niin verkkoihin pumpataan lisää vettä tai vaihtoehtoisesti lämmöntuotannon tehoja nostetaan.

Kaukolämmön tarpeen ennakointi on oleellinen asia, kun kaukolämpöverkkoja kehitetään. Olemassa olevan verkon muutostyöt ja uusien verkkojen rakentaminen on aina kallista.

— Jos lämpöä tuottava laitos on kaukana käyttöpaikasta, jäähtyy kaukolämpövesi pitkän siirtomatkan aikana. Lämpöhäviöitäkin tapahtuu, vaikka putket on eristetty, Heinonen toteaa.

Kaukolämpöyhtiön on kuitenkin pidettävä asiakaslupauksensa kaikissa olosuhteissa. Haittaa ei saa aiheuttaa asiakkaille, vaan pumput ja putket on pidettävä kunnossa.

— Jos yksi lämmöntuotantolaitos vikaantuu, tuotetaan asiakkaiden tarvitsema lämpö jollain toisella laitoksella.

Kesälläkin tarvitaan lämpöä

Lämpöä tuotetaan kaukolämpöverkkoihin myös kesällä, vaikka silloin kiinteistöjä ei lämmitetä. Kaukolämpöverkkoon kytkettyjen kiinteistöjen lämpimän käyttöveden tarpeista vastaa kaukolämpöyritys.

— Valitettavasti ns. kesälaitokset ovat Tampereen kaukolämpöverkon kauimmaisissa pisteissä. Matkaa käyttöpaikoille on jopa 30 kilometriä. Parempi olisi, jos kesätuotantoa varten tarvittavat laitokset voitaisiin rakentaa lähemmäksi, Heinonen toteaa.

— Talvella tehonkäyttö kasvaa. Sama vesimäärä välittää lämmityskauden aikana suuremman määrän lämpöä.

Heinonen muistuttaa, että kaukolämpöverkko on joustava järjestelmä. Tämä tarkoittaa sitä, että lämmön määrä verkossa voi vaihdella suuresti. Verkko joustaa myös sen mukaan, miten eri polttoaineita tai lämmönlähteitä käytetään lämmöntuotannossa.

— Polttoainevaihdoissa itse verkolle ei yleensä tarvitse tehdä mitään, vaan laitoksille tehdyt muutokset riittävät.

Lämpöakut yleistyvät

Lämpöakkujen tai lämpövarastojen käytön arvioidaan yleistyvän kaukolämpöverkoissa. Lämpöakku on hyvin yksinkertainen. Se on säiliö tai luola, johon on varastoitu suuri määrä vettä. Varaston vesi lämmitetään jollain sopivalla ja edullisella tavalla tulevaa käyttöä varten. Akkuun varastoitu lämpö syötetään kaukolämpöverkkoon lämmönvaihtimien avulla. Tämä tarkoittaa sitä, että kaukolämpöverkon vesi ei ole kosketuksissa akkuvaraston veden kanssa.

— Akkujen tarjoama lämpöteho pitää kuitenkin saada mahtumaan putkista. Akkujen rakentaminen ja käyttö on osattava ottaa huomion kaukolämpöverkon putkien mitoituksessa etenkin silloin, kun lämpöakkuja sijoitetaan jo valmiin kaukolämpöverkon yhteyteen, Heinonen toteaa.

Myös verkon ohjaaminen ja automaatioratkaisut saattavat aiheuttaa haasteita, kun verkon käyttötapa muuttuu.

— Parhaimmillaan kaukolämpöverkko on energiajärjestelmien yhdistäjä. Kun sähkö on markkinoilla halpaa, voidaan sillä tuottaa suuria määriä kaukolämpöä joko suoraan kaukolämpöverkkoon tai lämpövarastoihin. Siksi sähkökattilat yleistyvät vauhdilla kaukolämmön tuotannossa. Lisäksi sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksilla voidaan vakauttaa sähköntuotantoa.

Kaukojäähdytyksen ja kaukolämmityksen yhdistämien tuo myös etuja, kun energiaa voidaan siirtää järjestelmästä toiseen.

— Kaukolämpöjärjestelmän rooli energiajärjestelmien integroimisessa korostuu, kun verkkoon kytkettyjen säätävien yksiköiden määrä vähenee ja kallistuu.

Muutokset hitaita — trendit näkyvät

Tampereen kaupungin omistama energiakonserni tuotti takavuosina sähköt ja lämmöt suurimmaksi osaksi maakaasulla ja turpeella. Irtautuminen päästöjä aiheuttavista polttoaineista vei 15 vuotta.

— Vaikka muutokset teknisessä mielessä olisivat tunnettuja, on kehitystyössä muistettava kustannukset ja muut reunaehdot — esimerkiksi toiminnan yleinen hyväksyttävyys, Heinonen huomauttaa.

Esimerkiksi yhdyskuntajätteitä käyttävä voimalaitos on yleisen hyväksyttävyyden vuoksi sijoitettava kaukolämpöverkon hännille — pois silmistä ja mielestä. Heinonen toteaa, että kaukolämpöverkon kannalta tämä ei ole ihanteellinen ratkaisu, mutta hyvällä verkostosuunnittelulla ongelmia voidaan liudentaa.

Kaukolämmöntuotannon sähköistymistä vauhdittaa puhtaan sähköntuotantokapasiteetin kasvu ja sähkömarkkinoiden suuret hintavaihtelut. Halpoja tunteja on tarjolla yhä enemmän, jolloin sähköllä voidaan lämmittää akkuvarastojen vesiä. Vetytalouskin tarjoaa uusia lämmönlähteitä.

— Tampereelle on syntymässä vetytalouden hankkeita, jolloin vedyntuotannon sivutuotteina syntyy paljon lämpöä. Asiakkailtakin voidaan ostaa ylimääräistä lämpöä ja alueen teollisuuden hukkalämmöt otetaan kaukolämpöverkkoon aina, kun se on mahdollista. Kaikki nämä on otettava huomioon, kun kaukolämpöverkkoa kehitetään, Heinonen sanoo.

Lämpötilan madaltaminen kaukolämpöverkoissa saattaa toteutua, kun kiinteistöjen energiatehokkuus kasvaa ja hukkalämpöjen tarjontaa lisääntyy. Yleensä hukkalämpöjen lämpötila on selvästi matalampi kuin kaukolämpöverkon jakelulämpötila.

— Matalalämpötilaista uutta verkkoa kokeillaan Tampereella uuden kaupunginosan rakentamisen yhteydessä, Heinonen kertoo.

Monilla alueilla kaukolämpöverkon jakelulämpötilaa ollaan pudottamassa 120 asteesta 90 asteeseen. Samalla kiinteistöihin on kuitenkin vaihdettava uudet lämmönvaihtimet. Vaihtamien aiheuttavat kustannuksia.

— Tampereella tähän on vielä matkaa, koska kiinteistöjen lämmönvaihtimet uusitaan yleensä 20–25 vuoden välein, Heinonen huomauttaa.

Miten palkita asiakkaat

Kaukolämpöverkossa paluuveden lämpötila olisi saatava mahdollisimman alhaiseksi. Heinosen mielestä olisi syytä miettiä keinoja, joiden avulla asiakkaat voitaisiin palkita, jos he ottavat kaukolämpövesistä irti mahdollisimman paljon energiaa.

— Kaikki eivät vielä täysin ymmärrä tai halua ymmärtää sitä, mitä kaikkea kaukolämpöjärjestelmä mahdollistaa. Järjestelmä on ympäristöystävällinen, jos niin halutaan. Se kykenee hyödyntämään kaikkia mahdollisia lämmönlähteitä, mutta mahdollistaa kylkiäisenä myös monipuolisen sähköntuotannon.

Asiakkaiden kulutusjoustojen hyödyntäminen ja kulutushuippujen leikkaaminen on myös asia, jota ei ole vielä täysin hyödynnetty.

Tampereen Energian kehityspäällikkö Timo Heinonen esiintyi Kaukolämpöpäivillä Turussa 30.–31.8.2023.

#kaukolämpö