Kaukolämmön kehitysmahdollisuudet Suomessa
Norblad, Heta (2020)
Norblad, Heta
2020
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-04-14
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202003252867
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202003252867
Tiivistelmä
Kaukolämpö on Suomessa monien kaupunkien ja taajamien pääasiallinen lämmitysmuoto. Kaukolämmön tuotanto on pitkään pohjautunut CHP-laitoksiin ja fossiilisia polttoaineita käyttäviin lämpölaitoksiin, mutta yhteiskunnan siirtyessä kohti hiilineutraalia energiajärjestelmää, pitää myös lämmöntuotannon uudistua. Tässä kandidaatintyössä arvioitiin erilaisten lämmöntuotantoon liittyvien uusien tekniikoiden soveltuvuutta Suomessa ja esiteltiin käynnissä olevia hankkeita ja pilotointiprojekteja, joissa kyseisiä tekniikoita hyödynnetään.
Suomi on maailmanlaajuisesti kaukolämmön tuotannon ja kulutuksen kärkimaita. Keskitetysti ja tehokkaasti tuotettua lämpöä tarvitaan varsinkin talvisin, sillä lämmön tarve voi tuolloin olla jopa viisinkertainen kesään verrattuna. Kaukolämmön jakeluverkko on varsinkin isoissa kaupungeissa kattava ja sen pituus kasvaa joka vuosi, joten sen hyödyntäminen myös uusien lämmöntuotantotapojen yhteydessä on järkevää.
Tulevaisuudessa merkittävässä osassa lämmöntuotannossa tulevat olemaan lämpöpumput sekä erilaiset hukkalämmön lähteet. Hukkalämpöä syntyy jatkuvasti teollisuuskohteissa, isoissa kiinteistöissä ja datakeskuksissa, ja sen talteenotto lisäisi kokonaisvaltaista energiatehokkuutta. Näiden kohteiden lämpövirrat ovat usein kuitenkin lämpötilaltaan liian alhaisia, joten niiden hyödyntämiseen kaukolämmön tuotannossa tarvitaan avuksi lämpöpumppuja. Uusiutuvan ja vaihtelevan sähköntuotannon lisääntyessä voisi ylijäämäsähköä käyttää lämpöpumppujen ajamiseen, mikä lisäisi lämpöpumppujen käytön taloudellista kannattavuutta ja vähentäisi lämmöntuotannosta aiheutuvia päästöjä. Lämpövaraston yhdistäminen lämpöpumppuun toisi järjestelmään joustavuutta ja vähentäisi kulutuspiikkien aikaisia kustannuksia ja hiilidioksidipäästöjä, sillä lämpövarastosta puretulla energialla voitaisiin korvata öljy- ja kaasukäyttöisillä lämpölaitoksilla tuotettu lämpö.
Pieni modulaarinen ydinreaktori eli SMR (Small Modular Reactor) on alle 300 MW:n ydinreaktori, joka voidaan rakentaa nopeasti ja joustavasti moduuleista, sekä sijoittaa tavallista ydinvoimalaa lähemmäs asutuskeskuksia. Sen avulla kaukolämpöä voitaisiin tuottaa ilman hiilidioksidipäästöjä. Suomessa on jo meneillään oman, kaukolämmön tuotantoon käytettävän, reaktorityypin kehittäminen, ja sen käyttöönotolla voisi olla positiivisia vaikutuksia monen kunnan ja kaupungin lämmöntuotannon päästöihin. SMR:n mitoittaminen alueen lämmöntarpeeseen on moduuleiden ansiosta helppoa ja sen kapasiteettia voi tarpeen vaatiessa kasvattaa.
Geotermisen lämmön hyödyntäminen kaukolämmön tuotantoon Suomessa on vaikeaa, sillä maaperän heikot lämpöominaisuudet ja korkeat porauskustannukset asettavat haasteita taloudellisesti kannattavan lämpölaitoksen rakentamiselle. Lämmöntuotantoon tarvittavien lämpötilojen saavuttamiseksi lämpökaivon reiän tulee yltää jopa 8 km:n syvyyteen. Monet pilottihankkeet geotermisen lämmön osalta ovat vasta alkutekijöissään eikä sen merkityksestä tulevaisuuden lämmöntuotannossa voi vielä sanoa varmuudella mitään.
Suomen päätös kieltää kivihiilen energiakäyttö vuodesta 2029 eteenpäin on kannustanut monia energiayhtiöitä pilotoimaan uusia hankkeita lämmöntuotannossa. Kansalliset ja kunnallisella tasolla tehdyt päästötavoitteet koskettavat kaukolämpöyhtiöitä ja ohjaavat niitä uusien teknoloioiden pariin. Verotuksella on lisäksi merkittävä rooli esimerkiksi lämpöpumppujen taloudellisen kannattavuuden tarkastelussa. Tulevaisuudessa lämpöpumppujen käyttämä sähkö tulisikin luokitella halvempaan sähköveroluokkaan I ja näin taloudellisesti kannustaa niiden laajempaan käyttöön.
Suomi on maailmanlaajuisesti kaukolämmön tuotannon ja kulutuksen kärkimaita. Keskitetysti ja tehokkaasti tuotettua lämpöä tarvitaan varsinkin talvisin, sillä lämmön tarve voi tuolloin olla jopa viisinkertainen kesään verrattuna. Kaukolämmön jakeluverkko on varsinkin isoissa kaupungeissa kattava ja sen pituus kasvaa joka vuosi, joten sen hyödyntäminen myös uusien lämmöntuotantotapojen yhteydessä on järkevää.
Tulevaisuudessa merkittävässä osassa lämmöntuotannossa tulevat olemaan lämpöpumput sekä erilaiset hukkalämmön lähteet. Hukkalämpöä syntyy jatkuvasti teollisuuskohteissa, isoissa kiinteistöissä ja datakeskuksissa, ja sen talteenotto lisäisi kokonaisvaltaista energiatehokkuutta. Näiden kohteiden lämpövirrat ovat usein kuitenkin lämpötilaltaan liian alhaisia, joten niiden hyödyntämiseen kaukolämmön tuotannossa tarvitaan avuksi lämpöpumppuja. Uusiutuvan ja vaihtelevan sähköntuotannon lisääntyessä voisi ylijäämäsähköä käyttää lämpöpumppujen ajamiseen, mikä lisäisi lämpöpumppujen käytön taloudellista kannattavuutta ja vähentäisi lämmöntuotannosta aiheutuvia päästöjä. Lämpövaraston yhdistäminen lämpöpumppuun toisi järjestelmään joustavuutta ja vähentäisi kulutuspiikkien aikaisia kustannuksia ja hiilidioksidipäästöjä, sillä lämpövarastosta puretulla energialla voitaisiin korvata öljy- ja kaasukäyttöisillä lämpölaitoksilla tuotettu lämpö.
Pieni modulaarinen ydinreaktori eli SMR (Small Modular Reactor) on alle 300 MW:n ydinreaktori, joka voidaan rakentaa nopeasti ja joustavasti moduuleista, sekä sijoittaa tavallista ydinvoimalaa lähemmäs asutuskeskuksia. Sen avulla kaukolämpöä voitaisiin tuottaa ilman hiilidioksidipäästöjä. Suomessa on jo meneillään oman, kaukolämmön tuotantoon käytettävän, reaktorityypin kehittäminen, ja sen käyttöönotolla voisi olla positiivisia vaikutuksia monen kunnan ja kaupungin lämmöntuotannon päästöihin. SMR:n mitoittaminen alueen lämmöntarpeeseen on moduuleiden ansiosta helppoa ja sen kapasiteettia voi tarpeen vaatiessa kasvattaa.
Geotermisen lämmön hyödyntäminen kaukolämmön tuotantoon Suomessa on vaikeaa, sillä maaperän heikot lämpöominaisuudet ja korkeat porauskustannukset asettavat haasteita taloudellisesti kannattavan lämpölaitoksen rakentamiselle. Lämmöntuotantoon tarvittavien lämpötilojen saavuttamiseksi lämpökaivon reiän tulee yltää jopa 8 km:n syvyyteen. Monet pilottihankkeet geotermisen lämmön osalta ovat vasta alkutekijöissään eikä sen merkityksestä tulevaisuuden lämmöntuotannossa voi vielä sanoa varmuudella mitään.
Suomen päätös kieltää kivihiilen energiakäyttö vuodesta 2029 eteenpäin on kannustanut monia energiayhtiöitä pilotoimaan uusia hankkeita lämmöntuotannossa. Kansalliset ja kunnallisella tasolla tehdyt päästötavoitteet koskettavat kaukolämpöyhtiöitä ja ohjaavat niitä uusien teknoloioiden pariin. Verotuksella on lisäksi merkittävä rooli esimerkiksi lämpöpumppujen taloudellisen kannattavuuden tarkastelussa. Tulevaisuudessa lämpöpumppujen käyttämä sähkö tulisikin luokitella halvempaan sähköveroluokkaan I ja näin taloudellisesti kannustaa niiden laajempaan käyttöön.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8344]