Lämmön kausivarastoinnilla saataisiin Suomessakin satojen miljoonien hyöty

Asiantuntija-kirjoitus: Energiatehokkuuden optimointiin keskittyneen NollaE oy:n toimitusjohtaja Nikolas Salomaa kirjoittaa lämmon kausivarastoinnin mahdollisuuksista ja vaatimuksista.

 

Turun Toriparkin aurinkolämpövarasto. (Havainnekuva: NollaE)

Suomessa käytetystä energiasta kuluu noin neljäsosa rakennusten lämmittämiseen. Vähitellen on herätty siihen, että energian tuotantoa voitaisiin vähentää merkittävästi hyödyntämällä aiempaa tehokkaammin ylijäämäenergioita ja jätelämpöä.

Varovaisenkin arvion mukaan hukkalämpöjen laskennallinen arvo maassamme lasketaan sadoissa miljoonissa euroissa. Hukkalämmön määrätietoinen hyödyntäminen voisi merkitä uutta energiamurrosta Suomessa ja nousta merkittäväksi keinoksi ilmastonmuutoksen torjumisessa. Miksi ei hyödynnettäisi jätelämpöä, kuten jo nyt hyödynnetään prosessien sivuvirtoina syntyviä ja uusiokäytettäviä raaka-aineita? Hukkalämpö ja sen varastointi ovat osa älykästä energiajärjestelmää.

Haasteena ylimääräisen lämmön hyödyntämisessä on ollut kausittainen kohtaanto-ongelma. Kesällä syntyvä lämpö ja tarjolla oleva rakennusten ja rakennetun ympäristön ylijäämälämpö ovat olleet niin sanotusti ongelmajätettä. Sen sijaan talvella, kun pakkaset paukkuvat, lämmöstä maksetaan maltaita.

Ratkaisu kohtaanto-ongelmaan löytyy energian varastoinnista. Kesäajan lämpö voidaan varastoida (kausivarastointi) ja ottaa käyttöön, kun lämpöä jälleen tarvitaan. Energiavirtojen uudelleenjärjestely ja lämmön varastointi mahdollistavat lähes nollaenergiatason kiinteistönhallinnan. Samalla rakennusten hiilidioksidipäästöt voidaan minimoida.

Tämä vaatii ajattelutavan muutosta niin kiinteistöjen omistajilta ja rakennuttajilta, rakennusalan toimijoilta, julkishallinnolta kuin energia-alaltakin. Tietämystä ja ymmärrystä energian varastointiratkaisuista ja energiapaalujen käyttömahdollisuuksista tulisi myös lisätä. Hyvä asia on se, että kiinnostus lämpöenergian kausivarastointia kohtaan kasvaa jatkuvasti.

Kausivarastoinnin edellytykset selvitettävä huolellisesti

Lämmön varastointiin on käytettävissä erilaisia varastointitekniikoita. Niissä hyödynnetään joko maankamaraa tai vesimassoja. Maaperää voidaan hyödyntää lämmityksen ohella myös rakennusten jäähdyttämiseen.

Maanalaisen lämpöenergian kausivarastoinnista käytetään yleistermiä Underground Thermal Energy Storage (UTES) ja lämpöenergian kausivarastoinnista Seasonal Thermal Energy Storage -termiä. Suomeksi niiden alakategorioista puhutaan pohjavesilämpö-, porareikälämpö- ja luolalämpövarastoina sekä putkitettuina maalämpövarastoina.

Kausivarastointia voidaan tehdä myös maanpäällisiin varastoihin, esimerkiksi suuriin vesialtaisiin tai säiliöihin. Vaihtoehtoja on siis hyvin monia. Se, mikä sopii kullekin hankkeelle, vaatii huolellisen selvitystyön.

Ensi vaiheessa tulee esimerkiksi selvittää lämmön synty-, varastointi- ja hyödyntämispaikat sekä lämmönsiirto osien välillä. Samalla määritellään myös lämpövarastomahdollisuus: tuleeko se maankamaraan vai maan alle? Minkälaisissa toiminnoissa lämpöä tullaan hyödyntämään? Milloin tarvetta lämmölle on ja millaisia keskinäisiä hyötysuhteita lämmölle saadaan?

Aikaisemmin kausilämpövarastojen rakentamiskustannukset sekä niiden tuottamat säästöt olivat vaikeasti laskettavissa. Viime aikojen ohjelmistokehityksen ansiosta kausilämpövarastot ja niihin liittyvät rakennukset on kuitenkin mahdollista simuloida tunnin tarkkuudella. Lisäksi rakennus- sekä käytönaikaiset kustannukset voidaan optimoida energiavirtojen uudelleenjärjestelyllä niin, että kausilämpövarastojen todellinen potentiaali pystytään hyödyntämään kokonaisuudessaan.

Maanalaiset lämpövarastot ovat sekä taloudellisesti että energiatehokkuuden kannalta kiinnostava vaihtoehto rakennusten hiilineutraaleissa energiaratkaisuissa, sillä kausivarastointi lisää merkittävästi uusiutuvan energian käyttömahdollisuuksia. Älykkäät ja avoimet energiajärjestelmät, joissa varastointiratkaisut ovat osana, auttavat myös tasapainottamaan tuotantoa ja luomaan kysyntäjoustoa.

Kiinteistökohtaisten varastointijärjestelmien ohella voidaan rakentaa kortteli- ja aluekohtaisia varastoja, jolloin lämpövarastojen hyötysuhde kasvaa volyymin kasvaessa. Hyötyjiä voisivat olla myös teollisuusyritykset, joiden kaukolämmityksestä syntyvän hukkalämmön voisi varastoida. Varastosta saataisiin näin lämpöä esimerkiksi huoltokatkojen aikana.

Turun kauppatori lämpiää varastoidulla lämmöllä

Esimerkki suuren mittakaavan kausivarastoinnista löytyy Turun kauppatorin alta. NollaE:n toteuttamassa Turun Toriparkin energiajärjestelmässä auringon lämpö kerätään kesän aikana torin pinnasta. Torin kiveyksen alle on sijoitettu keräysputkisto, joka kuljettaa auringon lämmittämän nesteen energiapaaluihin. Paalut luovuttavat lämmön ympäröivään savimaahan keskimäärin 40 metrin syvyyteen. Järjestelmässä hyödynnetään pysäköintihallin paalutuksia, joista noin kolmasosa toimii myös energiapaaluina.

Energian varastointiin käytettyjen paalujen määrä sekä keskinäinen etäisyys on optimoitu simuloimalla vaihtoehtoja energiavirtojen funktiona. Simuloinnilla on varmistettu, ettei ympäröivä maaperä jäädy tai lämpötila nouse liian korkeaksi. Jäätyessään saven rakenne muuttuu ja sen kantavuus heikkenee. Samankaltaisia muutoksia tapahtuu, jos lämpötila nousee liikaa.

Noin puolet lämmöstä saadaan varastoitua

Kausivarastona toimivasta, lämmenneestä savimassasta saatava maksimilämpöteho Turun kauppatorin alla on noin 6,6 megawattia. Talvella lämpö siirtyy maamassasta energiapaaluissa kulkevaan nesteeseen, joka kuljettaa sen ylös torin kanteen. Näin pystytään pitämään torin pinta sulana. Samalla lämmöllä lämmitetään myös Toriparkin pysäköintitilat.

Kesän aikana Toriparkin lämpövarastoon ladattavan lämpöenergian määrä on 11,2 gigawattituntia. Tämä vastaa noin 560 omakotitalon vuosittaista lämmönkulutusta. Verrattuna lämpöpumpuilla toteutettuun malliin kausivarastointiratkaisu vähentää vuosittain hiilidioksidipäästöjä noin 950 tonnia. Käytännössä Toriparkin ja torin lämmitys kuluttaa sadasosan siitä, mitä muut vertailun alla olleet energiajärjestelmät olisivat kuluttaneet.

Turun torin alla lämmitykseen käytettävää savea on lähes miljoona kuutiota. Lämpövaraston termisessä keskipisteessä lämpötila tulee hetkellisesti nousemaan 40 asteeseen. Parhaat lämpövarastot löytyvätkin savi- tai kallioperästä. Karkea arvio on, että niihin syötetystä energiasta voidaan uusiokäyttää noin puolet.

Liiketoimintamahdollisuuksia on jo nyt runsaasti

Lämpöenergian ympärivuotista varastointia on tutkittu Suomessakin. Turun ammattikorkeakoulun Lämpöä-hanke päättyi viime vuoden lopussa. Hankkeen tavoitteena oli tutkia ja kehittää lämmön varastoinnin hyödyntämismahdollisuuksia ja tuottamalla avointa tietoa saada energiavarastoinnin osuutta kasvatettua ja parannettua järjestelmän tuottoa.

Hankkeen pilottikohteena oli niin ikään NollaE:n toteuttamana tehty kerrostalokohde, jossa kausivarastoitua lämpöä käytetään raitisilman esilämmitykseen talvikaudella sekä viilentämiseen kesällä. Skanssin torni valmistui vuonna 2018, ja siinä on 71 asuntoa.

Vuonna 2020 Green Net Finlandin Hukaton-hankkeen yhteydessä tehdystä liiketoimintakyselystä ilmeni, että suomalaiset yritykset näkevät hukkalämpöjen hyödyntämisessä suuria tai vähintään kohtuullisia mahdollisuuksia uudelle liiketoiminnalle. Vastaajat toivoivat verotukseen ja sääntelyyn helpotuksia, sillä ne edistäisivät energiaratkaisujen liiketoimintaa. Vastaajat näkivät riskit tässä liiketoiminnassa pieninä.

Nyt tehdään uutta hiilineutraalia tulevaisuutta, sillä tietoisuus hukkalämmöstä ja lämmön varastointimahdollisuuksista on lisääntynyt viime vuosina huimasti. Lämmön kausivarastointi on nousemassa nollahiilirakentamisen seuraavaksi buumiksi.

Tätä artikkelia on kommentoitu 3 kertaa

3 vastausta artikkeliin “Lämmön kausivarastoinnilla saataisiin Suomessakin satojen miljoonien hyöty”

  1. samalla logikalla voisimme viedä talvella lumet afrikkaan ja tuoda lämpöä lavalla suomeen, kaikki mikä vaikuttaa hyvältä , on monesti tuskaa tehtäessä. voiko valoa siirtää läpinäkyvässä pussissa.

  2. kaikki hyötyajattelu alkaa kansakunnan edusta mutta päätyy kaverin etuun. kun polttomoottorin hyötysuhde on vain noin 25% tulee kulkuveuvoista valtavasti ilmaa lämmittävää energiaa, kun siirrymme kelkkiin sähköautoihin menetämme miljardeja kilovatteja lämpöenergiaa joka lisää taas muun energian tarvetta jotta saavutetaan sama sisälämpötila 20 astetta, kyllä ulkoilman energia kontra sisäilman lämpötilaan on suoraan verrannollinen lämmitystarpeeseen. 1 litra dieselpolttoainetta on n. 15 000w , siitä voi laskea miten ilmasto jatkossa kylmenee.

  3. Kyllä tuo Helenin kunnallispoliitikoihin uppoaa, rahaa ei saa enää polttaa, se pitää polkea suohon.

Jätä kommentti

Viimeisimmät näkökulmat