Lämmöntalteenoton tehostuksella kohti energiaomavaraisempaa tulevaisuutta
Kansainvälisten ja kansallisten päästötavoitteiden sekä ympäristövelvoitteiden määräaikojen lähestyessä kysyntä älykkäille ratkaisuille energiantuotannossa kasvaa. Kasvavana trendinä jo pitkään ollut energiatehokkuus on monelle yhtiölle ensisijainen tapa hahmottaa omaa energiankäyttöä ja muodostaa ratkaisuja oman energiahävikin minimoimiseksi. Lämmöntalteenotto on suora vaihtoehto hyödyntää prosessin ohessa syntyvää ylijäämälämpöä, ja mahdollistaa energian tehokkaan kohdistamisen joko organisaation omassa toiminnassa tai ulkoisille asiakkaille.
Turun seudun puhdistamo Oy on esimerkki yhtiöstä, jossa jatkuvalla parantamisella on pyritty tavoittelemaan entistä tehokkaampaa energiankäyttöä. Puhdistamo vastaa Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon toiminnasta, missä prosessin oheistuotteena syntyvää lämpöenergiaa hyödynnetään monipuolisen lämmöntalteenottoverkoston avulla. Verkoston päätarkoitus perustuu ilmastusprosessiin tuotettavan paineilman jäähdytykseen, mikä mahdollistaa samanaikaisen ylijäämälämmön talteenoton ja siirtämisen eri kohteisiin. Lämmönsiirrolla on useita positiivisia vaikutuksia puhdistamon energiataseeseen.
Julkisen sektorin yhtiöissä tehtävät kehityshankkeet näyttävät hyvää esimerkkiä alueiden muille yrityksille ja asukkaille, mikä kannustaa edellä mainittuja myös kehittämään omaa toimintaansa. Hankkeet tarjoavat yhtiöille tilaisuuden myös osoittaa kiinnostuksena yhteisiin tavoitteisiin.
Opinnäytetyön tavoitteena oli hahmottaa puhdistamon lämmöntalteenottoverkoston toimintakykyä ja arvioida verkoston tulevaisuuden energiapotentiaalia tulevien muutostöiden kautta. Verkostoon tullaan vuoden 2023 aikana asentamaan uudet lämmönvaihtimet, jotka kykenevät ottamaan lämpöä talteen tehokkaammin. Lämpöenergian saatavuus paranee, mikä mahdollistaa sen tehokkaamman kohdentamisen ja mahdollisesti uusien osien laajennukset tämänhetkiseen verkostoon. Uusien lämmönvaihtimien tuoma vaikutusten arviointi tarjoaa näkökulmaa tulevaisuuden kehityksen suunnitteluun.
Nykyinen lämmöntalteenottoverkosto on muodostunut useiden hankkeiden kautta, joissa verkostokokonaisuus on laajentunut eri selvitysten ja hankintojen kautta, aina parantaen puhdistamon energiatasetta ja kehittäen lämmön kohdentamista monipuolisemmaksi. Verkostosta muodostettiin esityönä toimeksiantajan pyynnöstä päivitetty PI-kaavio, jolla havainnollistettiin verkoston eri osa-alueita. Työ toteutettiin sekä opinnäytetyön että puhdistamon oman suunnittelun tueksi.
Opinnäytetyön tarkastelussa perehdyttiin tulevaan verkoston muutostyöhön tarkemmin. Uusien ristivirtauslämmönvaihtimien ansiosta lämpöenergiaa on saatavilla enemmän, mikä mahdollistaa erikseen ostetun kaukolämmön korvaamisen lämmityskohteissa. Nykyisin esimerkiksi puhdistamon tuloilmakoneiden tuomaa sisäilmaa tai puhdistamolla käytettävää prosessivettä voidaan lämmittää joko itse tuotetulla lämmöllä tai kaukolämmöllä. Suuremmalla saatavilla olevalla energiamäärällä voitaisiin vastata entistä paremmin lämmöntarpeeseen, jota on paikattu aikaisemmin kaukolämmöllä.
Uudesta energiataseesta muodostetun arvion avulla muodostettiin kehitysehdotuksia, miten verkoston toimintaa voitaisiin parantaa ja lämpöenergiasta saatua hyötyä maksimoida. Ensisijaisena tarkoituksena on hyödyntää itse tuotettua energiaa mahdollisimman hyvin, mikä tarkoittaa erikseen ostetun kaukolämmön käytön vähentämistä. Suurin vaikutus on puhdistamon tuloilmakoneiden lämpöpattereiden energiankulutus. Niiden käyttämästä lämpöenergiasta arviolta 80% on itse tuotettua lämpöä ja 20% on kaukolämpöä. Parantunut energiansaatavuus kykenee teoriassa pienentämään kaukolämmön osuutta jopa olemattomaksi.
Muita kehitysehdotuksia ovat verkoston laajentaminen lämpöpumpun avulla ja toimintavarmuuden parantaminen. Lämpöpumppu voisi lämmittää uusia kohteita tai nykyistä verkostoa tasaisemmin. Kohteita laajennukselle voisi olla esimerkiksi puhdistamon hallintorakennus tai nykyinen verkosto kokonaisuutena. Toimintavarmuuden kehittämiseksi esimerkiksi verkostolinjojen paikoittainen yhdistäminen tai sulkujen asentaminen lisäisi toimintavarmuutta tulevaisuudessa ja auttaisi varautumaan mahdollisiin vikatilanteisiin.
Opinnäytetyössä saadut tulokset osoittavat verkostolla olevan useita mahdollisuuksia kasvavan energiamäärän hyödyntämiselle. Energiahävikkiä voidaan vähentää kohdistamalla energiaa enemmän nykyisille kohteille ja potentiaalia tulevaisuuden kasvulle on olemassa. Energiankäytön kustannukset laskevat, ja on syytä selvittää, voidaanko tulevaisuudessa samaa kehitystä jatkaa tehokkaasti. Turun seudun puhdistamo Oy jatkaa kehitystä, joilla tavoitellaan entistä älykkäämpää energiankäyttöä.
Lähteet
Vähämaa L. 2023. Lämmöntalteenottoverkoston kehittämismahdollisuudet Kakolanmäen jätevedenpuhdistamolla – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.