Kun hakkeen hinta kallistuu

Ratkaisu on ilmassa

13.10.2021, kello 12:16

Teksti Lauri Lehtinen | Kuva Lauri Lehtinen

Ratkaisu on ilmassa

Fossiilisten polttoaineiden ja turpeen käyttö vähenee. Samalla painopiste siirtyy biopolttoaineiden suuntaan, jolloin hakkeen kysytä kasvaa. Eräs ratkaisu välttyä biopolttoaineiden kiristyvältä kilpailulta on suuret ilmalämpöpumput.

Puumalan voimalakokonaisuus ilmasta nähtynä. Vasemmalla ylhäällä näkyy aurinkokeräimien kenttä, oikealla vanha hakevoimala piippuineen. Keskellä ylimpänä näkyy harmaa, lieriömäinen lämpöakku ja sen alla olevaan konttiin on sijoitettu lämpöpumppu ohjauksineen. Lämpöpumpusta lähtevät putket yhdistävät sen hakevoimalan vierellä olevaan ulkoilman lämmönvaihtimeen. Vasemmalla alhaalla näkyvä pesäpallokenttä antaa mittakaavaa laitokselle. Kuva: Ilpo Aalto.

Suur-Savon Sähkölle valmistui Puumalaan vuoden 2019 syksyllä kaukolämpöä tuottava lämpöpumppulaitos. Laitos kerää energiaa auringonlämmöstä ja ulkoilmasta. Ilmasta kerätyn energian lämpötila nostetaan lämpöpumpun avulla 80-asteiseksi, eli ”priimataan” kaukolämpöverkkoon sopivaksi.

Järjestelmään kuuluu myös lämpöakku. Se kykenee tasaamaan kulutuksen vaihteluita ja ohjaamaan tarvittaessa lämmityksen aamuyön tunteihin, jolloin pörssisähkö on yleensä edullisinta. Lämpimänä vuodenaikana järjestelmä huolehtii Puumalan taajaman lämmityksestä, kylminä kuukausina vanha hakekattila tuottaa tarvittavan lisätehon.

Suurin osa laitoksen energiasta otetaan ulkoilmasta suuren lämmönvaihtimen avulla. Keräimen ulkomitat ovat 2,5 kertaa kymmenen metriä. Korkeutta sillä on noin kaksi ja puoli metriä, joten laitteisto mahtuu helposti lämpölaitoksen tai lämpöpumppumoduulin katolle.

— Lämmönvaihtimessa on kymmenen suurta puhallinta, joiden jokaisen halkaisija on lähes metrin. Ne painavat ulkoilmaa auton jäähdyttäjän kennoa muistuttavien lämmönsiirtolamellien läpi. Energiaa saadaan talteen hyvin tehokkaasti, kertoo laitoksen suunnitelleen Calefa Oy:n toimitusjohtaja Petri Vuori.

Lämmennyt glykolipohjainen keruuliuos johdetaan lämpöpumppuun, joka siirtää liuoksen sisältämän energian kaukolämpöjärjestelmän jakelupiiriin. Kyseessä on tavanomainen ilmalämpöpumppujen käyttävä tekniikka, mutta mittakaava ja lämpötilaerot ovat tavanomaista paljon suuremmat. Laitoksen lämpöteho on 400 kilowattia.

Laitokseen on liitetty myös aurinkokeräimiä. Savosolarin valmistamien keräimien yhteenlaskettu pinta-ala on 400 neliömetriä. Keräimien avulla voidaan nostaa keräysliuoksen lämpötilaa. Laitoksen energiasta neljännes saadaan auringosta ja kolme neljännestä imuroidaan ulkoilmasta.

Lämmönvaihdin on vain 10 metriä pitkä ja alle kolme leveä. Sen yläpuolella olevat puhaltimet painavat ulkoilman lämmönvaihtimen lamelleille, jossa sen energia siirtyy keräysliuokseen ja edelleen lämpöpumpulle.

Automatiikka optimoi käyttöä

Puumalan kaukolämpölaitoksessa lämmönlähteitä vaihdellaan käyttökustannuksen mukaan. Lisäksi automatiikka seuraa sähkön hintakehitystä ja ohjaa eri osien toimintaa lopputuloksen kannalta edullisimpaan suuntaan.

— Laitoksen toimintaa optimoidaan tilanteen mukaan. Nykyisin sääennusteet kertovat melko luotettavasti sen, missä olosuhteissa lämpöä tarvitaan ja minkälaista lämmönkäyttö todennäköisesti on. Ulkolämpötilaa ja ilman kosteutta mittaamalla voidaan esimerkiksi lämmönvaihdinta käyttää niin, että sen sulatus vie mahdollisimman vähän energiaa, Vuori kertoo.

Lämpimällä ja lauhalla säällä lämmönvaihtimeen kerääntynyt huurre sulatetaan yksinkertaisesti puhaltamalla ulkoilmaa lämmönvaihtimen läpi. Kylmällä säällä sen sijaan tarvitaan ylimääräistä sulatusenergiaa, mutta sitä voidaan ottaa edullisesti lämpöakusta. Lämpöpumppua käytetään myös tehostamaan aurinkokeräinten toimintaa.

Jos ilmeestä voi päätellä, toimitusjohtaja Markus Tykkyläinen on tyytyväinen Suur-Savon Sähkön ulkoilmaa hyödyntävään kaukolämpölaitokseen.

Öljy siirtyi historiaan

Puumalassa kaukolämpö tuotettiin aikaisemmin hakekattilalla. Hakekattiloiden ongelmana on se, että kattila toimii hyvin vain suurella teholla. Osateholla hakkeen palaminen ei ole riittävän tasaista. Siksi kesällä tarvittava lämpö tuotettiin kevyellä polttoöljyllä. Silloin polttimen säätäminen pienen kuorman mukaan on helpompaa.

— Luovuimme öljystä kokonaan, kun otimme uuden lämpöpumppulaitoksen käyttöön. Laitoksen joustavuus auttaa tehostamaan toimintaamme ja viemään tekniikan 2020-luvulle, sanoo Suur-Savon Sähkö Oy:n toimitusjohtaja Markus Tykkyläinen.

Tykkyläinen toteaa, että kaukolämpöalalla on totuuden hetket, kun hiilestä luovutaan ja turvetuotanto ajetaan nopeasti alas. Markkinoilta poistuu noin 36 prosenttia kaukolämmön lähteistä. Todennäköisesti hakkeen hinta nousee ja sen tuonti yleistyy.

Kuljetuskustannusten osuus on merkittävä, kun käytetään biomassoja. Aikaisemmin lämpöyhtiöt käyttivät enemmän teollisuudelta jääneitä sivuvirtoja, mutta nykyään metsäteollisuus käyttää tähteitä entistä enemmän itse. Lisäksi erilaiset hakkuurajoitukset vaikeuttavat puun saantia.

— Suur-Savon Sähkön osalta hyötysuhteen parantaminen ja tuontihakkeeseen turvautuminen olisivat voineet olla osaratkaisuja. Uusi tekniikka on kuitenkin antanut mahdollisuuksia, joita kannattaa hyödyntää, Tykkyläinen huomauttaa.

— Puumalan laitos on meille kokoansa suurempi. Sen avulla saamme kokemusta käytettävyydestä, soveltuvuudesta ja lämpöpumpun ajomalleista.

Calefan Petri Vuori säätää lämpöpumpun parametreja. Normaalisti automatiikka optimoi kaikki toiminnot sääennusteen ja sähkön pörssihinnan mukaan. Yleisimpien huoltotoimienkaan takia kenenkään ei tarvitse ajaa paikalle, vaan etäyhteys riittää käyttäjälle.

Rohkaisevat kokemukset

Vuonna 2020 aurinkokeräimiä ja ilmalämpöpumppua hyödyntävä hybridilaitos tuotti lämpöä 956 megawattituntia. Ilmasta saatiin 763 megawattituntia ja auringosta 193 megawattituntia. Suunnitteluvaiheessa laskettiin, että vuotuinen tuotantopotentiaali olisi noin tuhat megawattituntia. Ensimmäinen tuotantovuosi on onnistunut hyvin, vaikka vielä touko- ja kesäkuussa laitokseen tehtiin pieniä säätöjä.

Vuoden 2021 toukokuu oli tavanomaista kylmempi. Silloin biopolttokattilan lämmöntuotanto lopetettiin 19.5. Siitä eteenpäin Puumalan lämpöenergia tuotettiin lämpöpumppulaitoksella. Ensimmäisellä kolmen viikon jaksolla laitos tuotti energiaa 160 megawattituntia, josta aurinkoenergian osuus oli 26 megawattituntia.

— Kylminä aamuina jouduimme hiukan käyttämään tuotannossa öljyä, mikä kertoo siitä, että laitoksen käynnistämisen ajankohta oli oikea. Kevätauringosta saimme lämpöä talteen 26 megawattituntia jo ennen varsinaista laitoksen käynnistämistä, Tykkyläinen kertoo.

Vuosi 2020 oli laitoksen kannalta menestys, vaikka parhaita säätöjä jouduttiin vielä etsimään.

Puumalan tuotanto- ja kulutusrakenteeseen laitos istuu erittäin hyvin. Silloin, kun laitoksella korvataan biokattilan tuotantoa, on käynnistysajankohdan valinta keväisin tarkkaa puuhaa — sääennusteita on tutkittava huolellisesti. Alkuperäinen tavoite öljynkäytön lopettamisesta Puumalan kesäaikaisessa lämmityksessä on myös saavutettu.

Hybrideistä hyötyä

Erilaisten hybriditeknologioiden käyttäminen kaukolämmön tuotannossa antaa monia mahdollisuuksia. Oleellista on tunnistaa alueen tuotanto- ja kulutusrakenne, mutta myös uusien energiaratkaisuiden rajoitteet ja mahdollisuudet. Joka paikkaan soveltuvia patenttiratkaisuita ei ole, vaan paras tapa löytyy teknologioita yhdistelemällä — paikalliset erityispiirteet huomioiden.

— Suur-Savon Sähkö Oy suunnittelee jo muitakin hybridiratkaisuita, joissa lämpöpumppu on osa ratkaisua. Erityisen kiinnostavia ovat ne kohteet, joissa kesäajan öljynkäytöstä päästäisiin eroon. Panostamme myös kiinteistökohtaisten lämpöpumppujärjestelmien tuotteistamiseen, jolloin kiinteistöjen tuottama ylimääräinen lämpö voidaan syöttää kaukolämpöverkkoon. Samoin lämpöverkkoon yhdistetyt CHC-jäähdytysratkaisut ovat mielenkiintoisia.

Tykkyläinen huomauttaa, että kaikkien kuntien tai kaupunkien alueilla ei ole teollisuuslaitoksia, joiden tuottamia hukkalämpöjä voitaisiin hyödyntää kaukolämmön tuotannossa.

— Siksi on tärkeää kehittää myös sellaisia tekniikoita, jotka hyödyntävät suoraan auringon ja ympäristön energiaa.

Suur-Savon Sähkön käyttämä ilmalämpöpumppu on Calefan kehittämä modulaarinen ja paikallisten olosuhteiden mukaan skaalautuva. Se voidaan asentaa kerrostaloryhmän lähelle tai kaukolämpöverkon osaksi. Turun Runosmäessä yhtiön valmistamat kolme suurta ilmalämpöpumppua tuottavat energiaa kolmen megawatin teholla ensi vuonna.

#ilmastonmuutos #kaukolämpö
Jaa artikkeli:

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakkolliset kentät merkitty *

Kommentit ()

Ei kommentteja