Kaukolämpö nyhjää tyhjästä lämpöpumpuilla - Ulkoilma lämmittää

Kaukolämmön tuottamiseen löydetään uusia tapoja, kun turve ja kivihiili vilkuttavat hyvästejä ja haketta on rahdattava liian kaukaa. Uuden tekniikan lämpöpumput hyödyntävät teollisuuden ja jätevesien hukkalämpöjä sekä ulkoilmaa, ja ratkaisut ovat lisäksi kustannustehokkaita.

 Ulkoilma on tuttu lämmönlähde pientaloissa, joissa seinälle asennetut lämpöpumput ovat tuttuja jo vuosikymmenten takaa. Lämpöpumpun teoreettinen hyötysuhde riippuu kuitenkin suoraan siitä, kuinka suurta lämpötilaeroa pumpulla tuotetaan. Pientalossa loppulämmöksi on riittänyt hieman huoneilmaa korkeampi, noin 25 asteen lämpö.

Lämpöpumppujen uusi tekniikka on kuitenkin tuonut käytännön hyötysuhdetta yhä lähemmäs teorian sanelemaa rajaa. Nyt tuottolämpötiloissa päästään sadan asteen molemmin puolin, jolloin tekniikkaa voidaan hyödyntää myös kaukolämpöverkkojen syöttöön.

Jos lähtölämpötila on korkeampi, kuten teollisuuden sivuvirroissa tai jäteveden kohdalla, myös loppulämpöä voidaan nostaa hyötysuhteen kärsimättä. Esimerkiksi Mäntsälässä suuren datakeskuksen tuottama lämpö voidaan syöttää paikalliseen kaukolämpöverkkoon.

Usein tilanne on kuitenkin sellainen, ettei sopivaa teollisuuden tai vedenpuhdistamon tapaista lämmönlähdettä ole kyllin lähellä olemassa olevaa lämmönjakelun verkkoa. Silloin ulkoilma on varteenotettava vaihtoehto, sillä sen investointikustannukset ja tilavaatimukset ovat kohtuulliset.

Aluelämpö irti kaukolämmöstä

Turun alueella on ollut useita itsenäisiä aluelämpöverkkoja. Niillä on ollut omat kattilalaitoksensa, ja tyypillinen energianlähde on ollut raskas polttoöljy. Kattiloiden vanheneminen ja öljyn epämiellyttävä hintakehitys on kuitenkin pakottanut turvautumaan muihin ratkaisuihin.

Turun Runosmäen aluelämpöverkkoon on kuulunut lähes 50 asunto-osakeyhtiötä, ja yhtiöllä on kolme raskasöljykattilaa, yhteisteholtaan 12 megawattia. Sitä ei ole kuitenkaan käytetty vuosikymmeneen, vaan tarvittava energia on hankittu Turun Seudun Energialta, sen suuremmasta kaukolämpöverkosta.

 Ratkaisu tuli ilmasta

 Runosmäen Lämmöllä oli oma tontti, jolla kattilalaitos sijaitsee ja joka on kaavoitettu energiantuotantoon. Lämmön kehittämiseksi harkittiin useita eri tapoja, mutta niistä päädyttiin ulkoilman hyödyntämiseen.

-Eräs vaihtoehto olisi ollut maalämmön käyttö, mutta megawatin teho olisi edellyttänyt suunnilleen 300–350 kaivon poraamista ja tehoa tarvittiin 3MW. Se olisi vaatinut suurehkon maa-alueen ja lisäksi nostanut kustannukset osapuilleen kaksinkertaisiksi, kertoo toimitusjohtaja Petri Pyykkönen Runosmäen lämmöstä.

Kiinnostava vaihtoehto olisi myös ollut hyödyntää Turun Seudun Energian verkon haaleaa paluulämpöä lämpöpumpun avulla. Ratkaisussa olisi ollut kiinnostavia teknisiä etuja, mutta energian hinnan suhteen tämä ratkaisu rajautui pois suunnitelmista.

Valinnassa päädyttiin hollolalaisen Calefa Oy:n kehittämään, modulaariseen AmbiHeat- lämpöpumppujärjestelmään, joka hyödyntää lämmönlähteenä ulkoilman energiaa. Ratkaisussa lämmön tuotto on helppoa skaalata yksittäisen kerrostalon tarpeesta aina aluelämpölaitoksen vaatimaan tehoon saakka.

Maailmanluokan mallia

Runosmäen lämpölaitoksen tuotoksi on laskettu noin 20 gigawattituntia vuodessa, ja sen odotetaan antavan olosuhteista riippuen yli 70 prosenttia aluelämpöverkon tarpeesta. Huippukulutuksen piikkejä varten kytkentä Turun kaukolämpöön säilytetään, ja pakkaskausien aikana energia ostetaan edelleen suuremman verkon kautta.

-Ostoenergia on maksanut tähän saakka osapuilleen 95 euroa megawattitunnilta, ja nyt tavoite on päästä noin 60 €/MWh tasolle. Hyöty tulee lämpöasiakkaillemme, sillä meidät omistavat ne taloyhtiöt, joille aluelämpöä toimitamme, Pyykkönen kertoo.

Runosmäen taloyhtiöt ovat suuria, mukana on kuusi- ja yhdeksänkerroksisia taloja. Kun uusi lämpölaitos käynnistyy, yhtiöitä on 43, ja kussakin on tyypillisesti sata asuntoa. Valmistuessaan laitos on Suomen suurin ulkoilmasta energiansa ottava aluelämpölaitos. Samalla se antaa suuntaa sille, miten kiinteistöjen lämmitys tulevaisuudessa kehittyy.

Uuden laitoksen tekniikasta on toimitussopimus ja työt ovat alkaneet, ja käyttöönotto tapahtuu näillä näkymin lämmityskauden alussa, syys-lokakuussa 2022. Nopeampikin toimitus olisi ollut mahdollinen, mutta purkaminen, uuden kiinteistön rakennuttaminen kilpailutuksineen sekä verkon kytkentätyöt sanelevat aikataulun.

Jätevesi lämmittää puhdistajansa

Eräs hukkaan menevän lämmön lähde on jätevedet. Puhdistamolta lähtevä vesi on yleensä aina vähintään muutamien asteiden lämpöistä, ja sen määrä on suuri. Kun vesivirrasta pumpataan vaikkapa parin asteen verran energiaa pois, se voidaan palauttaa takaisin uudelleen käytettäväksi.

Kymen Vesi käsittelee Kotkan, Haminan, Pyhtään, Virojoen, Miehikkälän ja Kouvolan (entisen  Anjalankosken alueen) jätevedet Mussalon puhdistamossa. Jätevesi virtaa puhdistamolle kahdeksanasteisena jatkaakseen matkaansa mereen mekaanisen, kemiallisen ja biologisen puhdistuksen jälkeen. Nyt sen sisältämästä energiasta otetaan osa lämmittämään puhdistamorakennuksia.

-Tähän mennessä laitoksen verstasrakennus, toimisto sekä lietteenkuivaustorni ovat lämmenneet maakaasulla. Lämmitettävää pinta-alaa on yli 1200 m2, ja kaasua kului vuosittain tuhannen megawattitunnin verran. Kun kaasua ei enää tarvita, hiilidioksidipäästömme putosi yli kahdellasadalla tonnilla vuodessa, kertoo laitospäällikkö Emmi-Maria Ukko.

Jäteveden energiasisältöä jää vielä käyttämättä, ja se olisi teknisesti helpohkosti hyödynnettävissä. Ongelmana on, ettei Mussalon lähellä ole sopivaa käyttökohdetta, esimerkiksi kaukolämpöverkkoa, jonne energia kannattaisi syöttää.

Joustava tulevaisuus

 Uudet, korkeisiin loppulämpöihin kykenevät lämpöpumput muuttavat kaukolämmön tulevaisuudennäkymiä. Laitoksia voidaan sijoittaa lähelle asutusta, sillä niistä ei tule pienhiukkaspäästöjä ja äänihaittoja, ja muutkin vaikutukset ympäristöön ovat vähäiset.

Lämmöntuotannon hajautuksella on huomattavia etuja silloin, kun kaupunkirakenne on hajanainen. Pitkät siirtomatkat nostavat kaukolämpöverkon häviöitä, mutta ongelmaa ratkaisee osittain se, että lämmitysenergia tuotetaan käyttötaajamassa.

Joitakin vuosikymmeniä sitten kaukolämpöverkkoja suunniteltiin usein niin, että energia otettiin vastapaineturbiinista ja kiertovesi lähti selvästi yli sata-asteisena verkkoon. Nykyisin jakeluverkot suunnitellaan jo alun pitäen matalammalle kiertoveden lämmölle, joten lämpöpumput sopivat tämänkin takia hyvin tuottamaan kiinteistöille jaeltavan energian.

-Meillä Calefassa on selkeä näkemys siitä, että lämpöpumput lyövät läpi myös kaukolämpöverkkojen puolella. Erilaisten hukkalämpöjen käyttö on sikäli edullista, että niiden lämpö on usein useita asteita, joskus useita kymmeniä asteita. Se parantaa hyötysuhdetta, kun voitettava aste-ero jää pienemmäksi. Mutta kuten kokemus osoittaa, silloin kun hukkaenergiaa ei ole lähellä, sitä voidaan pumpata myös ulkoilmasta, kertoo Calefa Oy:n toimitusjohtaja Petri Vuori.

Teksti: Lauri Lehtinen

Artikkeli on julkaistu kokonaisuudessaan juuri ilmestyneessä Kuntatekniikan numerossa 4/2021.