Blogit

Jäsenkynä Markkinat Kimmo Alatulkkila

Kaupunkien energiayhtiöt vetytalouden ja viennin vetureiksi?

05.03.2024, kello 12:25

Pitkä ja kylmä talvi alkaa tuntua hiljalleen punteissa. Kylmissä olosuhteissa eläminen antaa meille...

Markkinat Vieraskynä Thomas Brand, Jaakko Kaijala

Rohkeutta sähkön suurkuluttajien houkuttelemiseksi Suomeen

12.10.2023, kello 08:29

Energiauutiset on julkaissut hiljattain kolme ajankohtaista Omakynä-kirjoitusta, jotka jokaisen...

Markkinat Omakynä Petri Sallinen

Vihreys muuttuu investoinneiksi

31.05.2023, kello 11:03

Niinhän siinä sitten kävi. Vihreät päiväunet ja utopiat ovat muuttumassa investoinneiksi — tai...

Sähkö, hukkalämmöt ja lämpöpumput

Kuinka teollisuus sähköistyy?

17.02.2023, kello 12:35

Teksti Petri Sallinen | Kuva Scanstockphoto

Kuinka teollisuus sähköistyy?

Energiankäyttö ei ole enää entisellään: teollisuus sähköistyy, kun päästöjä vähennetään. Tätä on jauhettu jo pitkään, mutta miten temppu tehdään käytännössä. Sitä selvittää ”Sähköistyminen, hukkalämmöt ja lämpöpumput teollisuudessa” -raportti.

Suomi ei saavuta ilmastotavoitteita, jos teollisuus ei onnistu vähentämään päästöjään. Teollisuusprosessien sähköistyminen on kuitenkin oiva keino päästöjen niistämiseksi. Sähköistyminen tarkoittaa sitä, että puhtaalla sähköllä korvataan fossiilisten polttoaineiden käyttöä — joko suoraan tai välillisesti.

Sähköistyminen syö paljon puhdasta sähköä. Sähköistymiselle on Suomessa kuitenkin hyvät edellytykset, koska uusia tuulivoimalaitoksia nousee ennakoitua selvästi reippaammin. Kun Olkiluodon uusi voimalaitos käynnistyy, on suomalaisesta sähköstä jo yli 90 prosenttia päästötöntä.

Kantaverkkoyhtiö Fingridin laatimien visioiden perusteella Suomi tuottaa tulevaisuudessa selvästi enemmän sähköä kuin mitä kansakunta tarvitsee. Sähköä siis riittää kansakunnan tarpeisiin ja teollisuusprosessien sähköistämiseen.

Kolme tapaa sähköistää

Teollisuuden sähköistyminen voidaan toteuttaa kolmella eri tavalla. Suoraviivaisin keino on teollisuusprosessien suora sähköistäminen ja fossiilisten polttoaineiden korvaaminen. Esimerkiksi metalliromua ei enää sulateta suurissa kattiloissa maakaasua käyttävällä liekillä, vaan romujen joukkoon asennetulla sähkövastuksella.

Toinen tapa on käyttää lämpöpumppuja. Lämpöpumpulla voidaan tuottaa lämmitysenergiaa esimerkiksi lämpimistä jätevesistä, teollisuusprosessien yhteydessä syntyvistä hukkalämmöistä tai maaperästä. Lämpöpumput toimivat kuitenkin sähköllä — suurikokoiset pumput tarvitsevat suuria määriä sähköä.

Epäsuora sähköistäminen on kolmas tapa. Tämä voi tarkoittaa esimerkiksi sitä, että puhtaan sähkön avulla vedestä erotetaan vetyä, jota muilla keinoilla jalostetaan lopulliseksi energiaraaka-aineeksi.

Kaikilla keinoilla on rajoitteensa ja niiden soveltuvuutta on osattava arvioida. Yhteistä niille on eri teollisuustoimialojen välinen tiivis yhteistyö — sektori-integraatio. Yhteistyössä kaikki osapuolet hyötyvät.

Kaikkia uuden teknologian tarjoamia mahdollisuuksia ei vielä tunneta. Vetytalous on vasta lähtökuopissaan ja lämpöpumppualan uudet kytkentämahdollisuudet parantavat entisestään tuottavuutta. Erityisesti kaukolämmön tuotannossa lämpöpumppusovellukset ovat raportin mukaan ”hyvin kasvava trendi”.

Hukkalämpöjen hyödyt vaihtelevat

Hukkalämpöjen hyödyntäminen on yksi keino vähentää ilmastopäästöjä ja parantaa energiatehokkuutta. Hukkalämmöt kiinnostavat erityisesti kaukolämpöyhtiöitä. Niiden avulla voidaan korvata fossiilisten polttoaineiden käyttöä.

Hukkalämpöjen käyttö kaukolämmön tuotannossa on kasvussa. Viime vuonna hukkalämpöjen avulla tuotettiin 4,4 terawattituntia kaukolämpöä — 12 prosenttia Suomessa käytetystä kaukolämmöstä. Se on enemmän kuin mitä turpeella tuotettiin ja lähes yhtä paljon kuin mitä kivihiilellä tuotettiin.

— Energiakriisi nosti kaukolämmön tuotannossa käytettävien polttoaineiden hintaa. Samalla hukkalämpöjen hyödyntämisen suhteellinen kannattavuus parani. Myös tavoitteet vähentää kaukolämmöntuotannon hiilidioksidipäästöjä tukevat hukkalämpöjen käyttöä, toteaa Energiateollisuus ry:n kaukolämpöjohtaja Janne Kerttula.

— Hukkalämpöjen potentiaali on suuri, minkä myös Motivan tutkimus paljastaa.

Yksinkertaisin tapa hyödyntää hukkalämpöjä kaukolämpöverkoissa on suora lämmönsiirto. Tämä onnistuu parhaiten silloin, kun hukkalämpöjen lämpötila on korkeampi kuin lämmitettävän kohteen lämpötila. Aina näin ei ole, vaan hukkalämpöjen lämpötilaa on nostettava ennen kuin lämpö voidaan työntää kaukolämpöverkkoon. Lämpötilan nostaminen — eli priimaaminen — tapahtuu kuuman veden tai höyryn avulla, mutta nykyään siihen voidaan käyttää myös lämpöpumppuja. Lämpötilan nostamiseen kuluu joka tapauksessa energiaa, mikä vaikuttaa hukkalämpöjen hyödyntämisen kannattavuuteen. Siksi minkä tahansa hukkalämmön hyödyntäminen ei ole taloudellisesti kannattavaa.

Boliden Kokkola valmistaa sinkkiä ja rikkihappoa. Sähköä, höyryä ja kaukolämpöä kuluu paljon, mutta sivutuotteena syntyy runsaasti hukkalämpöä. Selvityksen mukaan hukkalämpöjen avulla voidaan leikata kaukolämmön huipputehoa ja vähentää kaukolämmön kulutusta.

Motivan julkaisema ”Sähköistyminen, hukkalämmöt ja lämpöpumput teollisuudessa” -raportti muistuttaa, että kohteet ovat aina yksilöllisiä.

Lämpöpumput toimivat hyvällä hyötysuhteella. Muihin sähköistymistä edistäviin ratkaisuihin verrattuna lämpöpumppujen avulla voidaan säästää myös energiaa.

Kaikkiin kohteisiin lämpöpumput eivät sovellu. Parhaimmillaan ne ovat, kun tarvitaan noin sata-asteista lämpöä. Teknisesti pumppujen avulla saadaan aikaiseksi jopa 150-asteista lämpöä, mutta ei enää yhtä edullisesti. Kaukolämpöverkoissa lämpötila on yleensä 85–120 astetta. Juuri siksi lämpöpumpuilla tuotettu energia on kaukolämpöalan kannalta kiinnostavaa.

Lämpöpumput kehittyvät, mutta samalla kehittyy kaukolämmön jakelu. Kaukolämpöverkoissa lämpötiloja voidaan laskea, kunhan kiinteistöjen lämmönjakokeskuksissa otetaan laajemmin käyttöön uutta tekniikkaa. Uusissa kaukolämpöverkoissa lämpötilat voidaan laskea jopa 60 asteeseen. Kaikki tämä parantaa mahdollisuuksia hyödyntää hukkalämpöjä.

Toimialojen välisellä yhteistyöllä on suuri merkitys hukkalämpöjen hyödyntämisessä, koska suurin osa hukkalämmöistä syntyy teollisuusprosessien sivutuotteina. Esimerkiksi vedyn valmistaminen vedestä elektrolyysin avulla tuottaa valtavia määriä lämpöä. Hukkalämpöjä ei kuitenkaan saada hyötykäyttöön, jos vetytehtaan läheisyydessä ei ole kaukolämpöverkkoja.

— Sopivien liiketoimintamallien kehittäminen lämpöyhtiön ja hukkalämpöjä tuottavan teollisuusyrityksen välille on myös oleellista, raportti huomauttaa.

Teollisuustuotanto tärkeintä

Teollisuustoiminnan tärkein tehtävä on valmistaa tuotteita kilpailukykyisillä keinoilla. Tuotannossa käytettävä energiajärjestelmä ja energiateknologia valitaan tämän periaatteen mukaisesti. Jos sähköön perustuva järjestelmä heikentää tehokkuutta, tuotteiden laatua tai tuotantokoneiston käytettävyyttä ja kunnossapitoa, on sähköisen järjestelmän hankintaa vaikea perusteella. Perusteluiksi eivät riitä pelkät ilmastohyödyt.

Perusinvestointi poikii usein lisäinvestointeja. Esimerkiksi hukkalämpöjen hyödyntäminen kaukolämmöntuotannossa tarvitsee tuekseen varajärjestelmän. Sillä on hintansa.

Päänvaivaa voi aiheuttaa myös uusien suurikokoisten laitteiden sijoittelu olemassa oleviin teollisuustiloihin. Raportti korostaa huolellisen suunnittelun ja kattavien kustannusarvioiden merkitystä, jotta vältyttäisiin ikäviltä yllätyksiltä.

Kuinka paljon teollisuuden sähköistymistä edistävää tekniikkaa on saatavissa valmiina kaupan hyllyltä? Kuinka paljon on räätälöitävä? Räätälöidyt järjestelmät soveltuvat suurille, paljon energiaa käyttäville yrityksille, mutta räätälöinti on aina kalliimpaa kuin sarjatuotantoteknologian käyttö. Pienet ja keskisuuret yritykset hankkivat todennäköisesti mieluummin valmiita kaupallisia ratkaisuita.

Räätälöidyissä järjestelmissä korostuu suunnittelu — pienempien kehittelyssä monistettavuus, jotta niistä saataisiin yleisempään käyttöön soveltuvia tuotteita.

”Sähköistyminen, hukkalämmöt ja lämpöpumput teollisuudessa” -raportti esittelee perusteellisemmin useamman teollisuudessa toteutetun hankkeen. Esimerkit konkretisoivat sitä, mitä teollisuuden sähköistyminen tarkoittaa. Esimerkkitapauksista selviää myös se, mitä tehtiin ja mitä tekemisellä saavutettiin — myös taloudellisia hyötyjä valotetaan.

Raportin toteutti yhdessä teollisuuden kanssa Motiva Oy. Raportin voi kokonaisuudessaan ladata omalle koneelleen täältä.

#energiatalous
Jaa artikkeli:
Vastuullista journalismia

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakkolliset kentät merkitty *

Kommentit ()

Ei kommentteja