Hankkeen tavoitteena oli edistää polttoon perustumatonta lämmöntuotantoa, tähän liittyvien tekniikoiden kuten hukkalämpöjen talteenoton, lämmön varastoinnin, lämpöpumpputekniikoiden, geotermisen lämmön hyödyntämisen jne. yleistymistä Pohjois-Savossa.
Hukkalämpöjen hyödyntäminen lisääntyy koko ajan ja erilaisten hukkalämpövirtojen hyödyntäminen onkin keskeinen tavoite energiayhtiöillä niiden pyrkiessä kohti hiilineutraalia tulevaisuutta. Hankkeessa mukana olevat Pohjois-Savon alueella toimivat energiayhtiöt hyödyntävät lähes 10 000 MWh erilaisia jäähdytysjärjestemissä syntyviä hukkalämpövirtoja. Hyvissä esimerkeissä kerrotaan mm.
- kerrostalojen poistoilman lämmöntalteenottoratkaisuista
- lämpimien prosessien jäähdystysvesien lämmöntalteenottoratkaisuista
- jäähallien ja pakastamoiden lauhdelämmön talteenottoratkaisuista
Uutena ratkaisuna suurillakin sahoilla näyttävät kuivaamoiden lämmön talteenottoon liitetyt lämpöpumppuratkaisut tehtyjen selvitysten mukaan varsin kannattavilta ja tulevat varmasti tulevaisuudessa yleistymään. Lämpöpumpuista tehtiin myös hankkeessa state of art -selvitys, joka ilmestyy Savonia-ammattikorkeakoulun julkaisusarjassa numerolla 20/2023 (lisätään linkki julkaisemisen jälkeen). Raportissa annetaan tietoa kaukolämpöjärjestelmissä käytettyjen lämpöpumppujen
- toiminnan teoreettisista perusteista
- koti- ja ulkomaisista laitevalmistajista
- pohjoismaisista case-kohteista
- tulevaisuuden potentiaalista
Lämmönvarastointi antaa mahdollisuuden energiayhtiöille optimoida vastapainevoimalaitoksen sähkön tuotantoa esim. sähkönhinnan mukaan. Hyvissä esimerkeissä kerrotaan
- Kuopion energian Haapaniemen voimalaitoksen yhteyteen rakennetusta vesivaraajasta, joka antaa mahdollisuuden tuottaa sähköä vuorokautisen sähkön hintavaihtelun mukaan
- Vaasan Vaskiluodon jätteenpolttolaitoksen yhteyteen rakennetusta kallioluolavesivaraajista, jotka mahdollistavat laitoksen kesäaikaisen ylimääräisen kaukolämmön varastoinnin talveksi
Lämpökiertoon Pohjois-Savossa hankkeessa laadittiin myös Energian varastointiratkaisuista state of art raportti, jossa kerrotaan kattavasti
- lämpöenergian
- mekaanisen energian
- kemiallisen energian
eri varastointiratkaisuiden toimintaperiaatteista ja esitellään näihin liittyviä toteutuksia ja meneillään olevaa tutkimustoimintaa. Raportti julkaistiin Savonian julkaisusarjassa numero 12/2023 (linkki julkaisuun).
Lämpö kiertoon Pohjois-Savossa hankkeessa on verkostoiduttu laajasti muiden tämän alan tutkimustyötä tekevien ammattikorkeakoulujen kanssa ja aiheesta kiinnostuneiden kehitysyhtiöiden kanssa. Osa nettisivujen hyvistä esimerkeistä on löytynyt ko. verkoston kautta. Perustetun FinHCIP (Finnish Heat Circulation Innovation Platform) verkoston työtä on tarkoitus jatkaa Pohjois-Savon Energiaklusterin toiminnan osana.
Hankkeessa on tehty myös kokeellista tutkimustoimintaa lämmönvarastointiin liittyen. Hankkeessa oli mukana erillinen investointiosio, jonka turvin kehitettiin lämmön varastointiin liittyvää laitteistoa. Savonian tutkimushallin maalämpökaivo varustettiin lämpötilan mittaamisen mahdollistavalla mittaputkella. Putkeen lasketaan valokuituun perustuva kaapeli ja kaapeli yhdistetään kuitumittaustutkaan. Mittalaitteella saadaan mitattua maalämpökaivon lämpötilat koko porareiän matkalta puolen metrin välein. Kun tutkimushallin koetoiminnan myötä kattilalla tuotetaan lämpöä, voidaan se jatkossa siirtää maaperään ja tutkia kuinka hyvin lämpö maaperässä varastoituu.
Samaten investointihankkeen turvin rakennettiin termokemiallisen varastoinnin purkureaktioiden testaamiseen soveltuvia koelaitteistoja. Vaativin tutkituista reaktioista oli kloorin ja natriumin välinen reaktio, mutta kolmessa koejärjestelyssä ei vielä päästy riittävän korkeaan aloituslämpötilaan, jotta näiden aineiden purkureaktio olisi käynnistynyt (raportti). Mahdollisessa jatkohankkeessa koereaktori vaatii rakenteellisia muutoksia, mikäli näiden alkuaineiden osalta koetoimintaa jatketaan. Toinen termokemialliseen varastointiin soveltuva reaktio, jota tutkittiin ja testattiin, oli kalsiumoksidin ja veden välinen reaktio (Kirjallisuuselvitys). Kyseessä on siis kalsiumoksidin hydraatioreaktio ja kalsiumhydroksidin dehydraatioreaktio (CaO + H2O <-> Ca(OH)2 + ΔHr) ja niiden hyödyntäminen termokemiallisen energian varastoinnissa. Tämä reaktio käynnistyi eri olosuhteissa ja on alkuaineiden vaarattomuuden vuoksi kiinnostava jatkotutkimuskohde. Kalsiumhydroksidi ladataan aktiiviseksi kalsiumoksidiksi uunissa kalsinoimalla. Reaktion testit jatkuvat toistaiseksi opiskelijatyönä.
Lämpö kiertoon Pohjois-Savossa -hankkeen PowerPoint-loppuraportti.
Hankkeen jatkoa on käyty läpi ohjausryhmässä ja lämmön varastoinnin tutkimus- ja kehitystyölle nähtiin edelleen selvitystarvetta. Vuoden 2024 alussa tulee haettavaksi toinen kehittämishankkeiden JTF-rahoitushaku ja siihen tullaan valmistelemaan hanketta, joka mahdollistaisi tutkimus- ja kehitystyön jatkamisen.
Petteri Heino ja Markku Huhtinen