Aalto-yliopisto

Kaukolämpö voidaan tuottaa täysin ilman fossiilisia polttoaineita - myös Helsingissä

Jaa

Muutos onnistuu lämpöpumppujen, tuulivoiman, lämpövarastojen sekä kysyntäjouston avulla.

Tuulivoimala Hailuodossa. Kuva: Samuli Rinne
Tuulivoimala Hailuodossa. Kuva: Samuli Rinne

Lämmitys haukkaa noin puolet suomalaiskotien energiankulutuksesta. Nyt Smart Energy Transition -hankkeen tutkijat ovat mallintaneet fossiilivapaan Suomen ja samalla selvittäneet, miten kivihiilestä ja muista fossiilisista polttoaineista voitaisiin luopua kaukolämmön tuotannossa.

Fossiilivapaassa Suomessa tuulivoiman määrä kymmenkertaistuisi ja lämpöpumppujen hyödyntämän hukka-, geo- ja muun ympäristölämmön määrä kuusinkertaistuisi nykyisestä. Näillä ratkaisuilla päästäisiin kustannustehokkaasti jo hyvin pitkälle irti fossiilisista polttoaineista.

"Päättäjien ja alan toimijoiden on tärkeää ymmärtää, ettei biomassaa voida käyttää paljon nykyistä enempää energiaksi. Siksi katse pitää siirtää lämpöpumppuihin, tuulivoimaan, lämpövarastoihin ja kulutusjoustoon”, sanoo hankkeen johtaja, professori Armi Temmes Aalto-yliopistosta.

Selvitys osoittaa, että puhdas kaukolämpöjärjestelmä on teknisesti toteuttamiskelpoinen myös suurissa kaupungeissa. Esimerkiksi Helsingissä kaukolämmön tuotantoon käytettävät fossiiliset polttoaineet voitaisiin pitkälti korvata lämpöpumpuilla (1100 MW), joiden määrä vastaa yhteensä noin kymmentä Katri Valan lämpöpumppulaitosta. Osa lämpöpumpuista sijoitettaisiin rakennuksiin, kuten konesaleihin, toimistotaloihin, kauppakeskuksiin, kouluihin, yrityksiin ja taloyhtiöihin. Helsingin lämpöpumppujen sähkönkulutuksen kattamiseksi tarvittaisiin noin 170 tuulivoimalaa (700 MW), jotka voitaisiin rakentaa tuuliolosuhteiltaan ihanteellisille alueille esimerkiksi Pohjanmaalle tai Lappiin.

Vain sadasosa sähkön varastoinnin hinnasta

Lämpöpumppujen ja tuulivoiman rinnalle tarvitaan lämpövarastoja tasaamaan tuuli- ja aurinkovoiman vaihteluja. Kylmässä ilmastossa lämpövarastot ovat huomattavasti sähkövarastoja edullisempi vaihtoehto: kaukolämpöverkkojen yhteyteen sijoitettuina niiden kustannukset ovat jopa alle sadasosa sähkövarastojen kustannuksista. Sähkövarastot ja asuintalojen kulutusjousto sopivat ratkaisuksi sekuntien ja tuntien pituiseen vaihteluun, mutta lämpövarastoilla voidaan kattaa päiviä, viikkoja tai jopa kuukausia.

“Lämmön viikkovarasto riittää joustoksi esimerkiksi Helsingissä, sillä vähätuuliset jaksot kestävät yleensä vain muutaman päivän – ei kauempaa. Tuulivoiman katvejaksot voidaan hoitaa kaukolämpöverkoissa kustannustehokkaasti lämpövarastojen sekä joustavan biosähkön ja -lämmön yhteistuotannon (CHP) avulla”, kertoo Smart Energy Transition -hankkeen tutkija Samuli Rinne Aalto-yliopistosta.

”Eri energialähteitä voidaan vuorotella sähkömarkkinoiden hintojen mukaan. Kun tuulee paljon ja sähkö on halpaa, tuulivoimalla käytetään lämpöpumppuja ja tankataan lämpövarastoja. Kun ei tuule ja sähkö on kallista, lämpöpumput purkavat lämpövarastoja ja bio-CHP-laitoksen tuotanto käynnistyy”, Rinne selittää.

“Lämpöpumppujen ja kaukolämpöverkkojen vastakkainasettelun sijaan pitäisi kehittää malleja, joilla nämä yhdistetään. Olemme tutkineet puhtaiden energiaratkaisujen ympärille rakentuvaa liiketoimintaa, ja Suomessa on jo paljon osaamista. Suomi voi hyötyä olemalla aktiivisesti mukana vaihtelevan tuuli- ja aurinkovoiman sekä kaukolämpöverkkojen yhdistämiseen liittyvässä teknologia- ja markkinakehityksessä”, Armi Temmes korostaa.

Lisätietoja:

Rinne S., Auvinen K., Reda F., Ruggiero S., Temmes A. (2018) Discussion paper: Clean district heating - how can it work? Publication of the Smart Energy Transition project funded by the Academy of Finland’s Strategic Research Council.
Linkki julkaisuun

Smart Energy Transition -hankkeen Uuden energian yritykset –tietokanta
http://energiamurros.fi/  

www.smartenergytransition.fi

100 % puhdasta kaukolämpöä - miten polttamista voidaan korvata tuulivoimalla ja lämpöpumpuilla?

Taulukko: Helen Oy:n lämmöntuotantokapasiteetti vuonna 2017 ja Helsingin tuotantokapasiteetti sekä energialähteet 100% fossiilivapaassa skenaariossa

  Helen Oy lämmöntuotannon
kapasiteetti vuonna 2017
Helsingin lämmöntuotannon kapasiteetti 100% fossiilivapaassa skenaariossa
Lämpöpumput 100 MW (+ rakenteilla Katri Valan laajennus ja Esplanadin lämpöpumppulaitos yht. noin 50 MW) 1 100 MW, joissa energialähteenä hukka- ja ympäristölämpö sekä lähinnä tuuli- ja aurinkovoima, ja varavoimana biosähkö (CHP)
Sähkön ja lämmön yhteistuotanto CHP 1 300 MW, jossa polttoaineina hiili, kaasu, öljy ja biomassa 300 MW (+ 200 MW sähköä), jossa polttoaineena biomassa
Lämpökattilat 2 000 MW, jossa polttoaineina lähinnä kaasu, öljy ja biomassa 1 100 - 2000 MW, jossa polttoaineina biomassa sekä esim. tuuli- ja aurinkovoimasta valmistetut synteettiset neste- ja kaasupolttoaineet
Sähkökattilat   200 MW, jossa energialähteenä lähinnä tuulivoima
Lämpövarastot 2 GWh 15-30 GWh (järjestelmä voi toimia jo hyvin, kun nykyisen 2 GWh:n lisäksi valmistuu rakenteilla oleva 14 GWh:n Mustikkamaan lämpövarasto)

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Tutkija, tohtorikoulutettava Samuli Rinne, Aalto-yliopisto
p. 040 054 3835
samuli.rinne@aalto.fi

Smart Energy Transition -hankkeen vuorovaikutusjohtaja, tutkija Karoliina Auvinen, Aalto-yliopisto
p. 050 462 4727
karoliina.auvinen@aalto.fi

Professori Armi Temmes, Aalto-yliopisto
p. 040 353 8315
armi.temmes@aalto.fi

Kuvat

Tuulivoimala Hailuodossa. Kuva: Samuli Rinne
Tuulivoimala Hailuodossa. Kuva: Samuli Rinne
Lataa
Fossiilivapaa kaukolämpö- ja -kylmäverkko
Fossiilivapaa kaukolämpö- ja -kylmäverkko
Lataa
Helsingin kaukolämmön tuotanto vuoden yli tunneittain 100% fossiilivapaassa skenaariossa. (Todellisuudessa eri tuotantomuotojen tuotantokäyrät ovat hyvin loivia, portaat kuvassa johtuvat EnergyPLAN simulaatiotyökalun graafisista rajoitteista)
Helsingin kaukolämmön tuotanto vuoden yli tunneittain 100% fossiilivapaassa skenaariossa. (Todellisuudessa eri tuotantomuotojen tuotantokäyrät ovat hyvin loivia, portaat kuvassa johtuvat EnergyPLAN simulaatiotyökalun graafisista rajoitteista)
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Aalto-yliopisto
Aalto-yliopisto
PL 18000
00076 AALTO

09 47001, viestinta@aalto.fihttp://aalto.fi

Aalto-yliopisto. Kohti parempaa maailmaa. Aalto-yliopisto on rohkeiden ajattelijoiden yhteisö, jossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Tunnistamme ja ratkaisemme yhteiskunnan suuria haasteita ja rakennamme innovatiivista tulevaisuutta. Yliopistossa on kuusi korkeakoulua, 12 000 opiskelijaa ja 400 professoria. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki STT Infossa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme