Turun Seudun Energiantuotanto Oy käyttää voimalaitoksellaan tällä hetkellä roots-tyyppisiä puhaltimia, mutta niiden huoltokustannukset ovat nousseet merkittävästi viime vuosina. Opinnäytetyössä selvitettiin, onko nykyisten puhaltimien korvaaminen energiatehokkaammilla ruuvipuhaltimilla taloudellisesti kannattavaa sekä kuinka pitkä investoinnin takaisinmaksuaika olisi. Laskelmien perusteella uusilla puhaltimilla saavutettaisiin noin 105 000 euron vuotuiset sähkösäästöt, minkä lisäksi huoltokustannukset pienenisivät nykyisestä tasosta.

Puhaltimet käyvät jatkuvasti – siksi energiankulutus ratkaisee

Leijutusilmapuhaltimet ovat tärkeä osa kiertopetitekniikkaan perustuvan CHP-voimalaitoksen toimintaa. CHP (Combined Heat and Power) tarkoittaa yhdistettyä sähkön ja lämmön tuotantoa, jossa samalla polttoaineella tuotetaan sekä sähköä että lämpöä mahdollisimman tehokkaasti. Leijutusilmapuhaltimien tehtävänä on tuottaa ilmaa hiekkalukkoon, jossa muodostetaan leijupeti. Leijupedissä hiekka ja polttoainepartikkelit käyttäytyvät voimakkaan ilmavirran vaikutuksesta nesteen tavoin, mikä tehostaa palamista ja lämmönsiirtoa kattilassa. Hiekkalukko puolestaan palauttaa syklonissa erotetun hiekan ja palamattoman polttoaineen takaisin palamisprosessiin.

Koska leijutusilmapuhaltimet ovat käytössä ympäri vuorokauden, niiden energiankulutuksella on merkittävä vaikutus voimalaitoksen käyttökustannuksiin. Pienetkin erot energiatehokkuudessa voivat vuositasolla tarkoittaa huomattavia kustannussäästöjä. Tästä syystä puhaltimien suorituskykyä ja energiankulutusta kannattaa tarkastella paitsi teknisestä myös taloudellisesta näkökulmasta.

Teollisuudessa käytetään yleisesti sekä roots- että ruuvipuhaltimia. Roots-puhaltimen rakenne on yksinkertainen, minkä vuoksi sen hankintahinta ja huolto ovat usein edullisia. Sen hyötysuhde kuitenkin heikkenee kuormituksen kasvaessa, mikä lisää energiankulutusta. Ruuvipuhallin puolestaan puristaa ilmaa tasaisemmin ja energiatehokkaammin. Sen ominaisteho, eli tietyn ilmamäärän tuottamiseen tarvittava energiamäärä, on yleensä pienempi kuin roots-puhaltimella. Mitä pienempi ominaisteho on, sitä energiatehokkaampi puhallin on.

Viisi puhallinta riittää kuuden tilalle

Naantalin voimalaitoksen leijutusilmapuhaltimien uusimisen kannattavuutta tutkittiin vertailemalla nykyisiä roots-tyyppisiä puhaltimia harkinnassa oleviin ruuvipuhaltimiin. Vertailu perustui valmistajien teknisiin tietoihin, historiadataan sekä investoinnin takaisinmaksuaikalaskelmiin.

Tulokset osoittivat, että viidellä uudella ruuvipuhaltimella voidaan saavuttaa vähintään sama ilmantuotto kuin kuudella nykyisellä roots-puhaltimella. Samalla energiankulutus pienenee merkittävästi. Laskelmien mukaan sähkönkulutus vähenisi noin 2,6 miljoonaa kilowattituntia vuodessa. Tämä osoittaa, että pienemmällä laitemäärällä voidaan saavuttaa sama suorituskyky huomattavasti energiatehokkaammin.

Puhallinmäärän vähentäminen nostaisi myös yksittäisten laitteiden käyttöastetta. Nykyiset puhaltimet toimivat suuren osan ajasta selvästi niiden optimaalisen toimintapisteen alapuolella. Uusien puhaltimien käyttöaste nousisi lähemmäksi valmistajan määrittelemää suunnittelupistettä, jolloin niiden hyötysuhde paranisi. Näin samalla laitemäärän vähentämisellä saavutettaisiin sekä energiasäästöjä että tehokkaampi käyttö.

Huoltokustannukset ratkaisevat investoinnin lopullisen kannattavuuden

Energiasäästöjen lisäksi investoinnin kannattavuuteen vaikuttavat huoltokustannukset. Nykyisten roots-puhaltimien ylläpito on osoittautunut kalliiksi erityisesti kuluvien osien vaihtojen vuoksi. Ruuvipuhaltimien odotetaan vähentävän huollon tarvetta, mutta niiden todellisista huoltokustannuksista kyseisessä käyttökohteessa ei ole vielä käytännön kokemusta.

Takaisinmaksuaikalaskelmien perusteella investointi vaikuttaa kuitenkin kannattavalta. Mikäli nykyisten puhaltimien kalliit huoltotoimenpiteet voidaan välttää, investoinnin takaisinmaksuaika jää noin kahteen vuoteen. Tämä on teollisuusinvestoinnille lyhyt aika, mikä tukee investointipäätöstä.

Ruuvipuhaltimet tarjoavat merkittävää hyötyä erityisesti energiatehokkuuden näkökulmasta. Vaikka tulevien huoltokustannusten tarkkaa tasoa ei voida ennustaa, investointi mahdollistaa pienemmän energiankulutuksen, korkeamman hyötysuhteen ja pienemmät käyttökustannukset. Tästä syystä nykyisten puhaltimien korvaaminen uusilla ruuvipuhaltimilla näyttää olevan perusteltu ratkaisu sekä teknisesti että taloudellisesti.

Kuvan lähde: Photo by ADIGUN AMPA on Unsplash