ForTheDoers-blogi

Lämpöä kaupungeille ilman polttamista

Tatu Kulla  ·  13 marraskuu 2019

Pitkällä aikavälillä voimme luopua kaikesta polttamisesta energiantuotannossa. Toteutukseen tarvitaan neljä pääelementtiä.

Muutosmatka fossiilisista polttoaineista luopumiseksi on alkanut ja tahti kiihtyy. Tällä hetkellä tuuli- ja aurinkovoima ovat jo sähköntuotannon valtavirtaa ja lämmöntuotannossa käytetään yhä enemmän biopolttoaineita, jäteperäisiä polttoaineita ja kaasua.

Useat lämmöntuottajat Pohjoismaissa ovat ilmoittaneet luopuvansa kivihiilestä muutamien vuosien sisällä. Esimerkiksi Fortumilla on hyvä suunnitelma kivihiilen polttamisen lopettamiseksi Espoossa vuonna 2025. Ennen sitä täytyy varmistaa huoltovarmuus. Pitkällä aikavälillä voimme kuitenkin luopua polttamisesta kokonaan. Miten se tehdään? Suunnitelma koostuu neljästä pääelementistä:

  1. Hukkalämpöjen talteenotosta
  2. Sähköistymisestä
  3. Asiakasymmärryksestä
  4. Digitalisaatiosta

Älä hukkaa lämpöä - se voidaan kierrättää

Aloitetaan hukkalämmöstä. Useimmissa laitteissa, jotka käyttävät sähköä, syntyy myös lämpöä. Kirjoittaessani tätä, läppärini tuulettimet menevät päälle ja pois siirtääkseen lämpöä pois prosessorista ja muista osista koneen kotelon ulkopuolelle. Tämä lämmittää toimistoamme ja johtaa joko toimiston lämmittämisen tarpeen vähentämiseen tai jopa sen viilentämiseen. Tyypillisesti viilennys tehdään ilmastointilaitteella ja lämmin ilma puhalletaan rakennuksen ulkopuolelle.

Edistyneissä järjestelmissä hukkalämpö saadaan jo talteen lämpöpumppuja hyödyntämällä ja syöttämällä lämpö kaukolämpöverkkoon. Yksi toimisto on pieni lämmönlähde, mutta jos ajattelet toimintoja, joissa sähköä käytetään paljon, mahdollisten lämmönlähteiden määrä kasvaa valtavaksi. Esimerkiksi datakeskukset olisivat ideaalinen lämmönlähde, koska ne kuluttavat paljon sähköä. Datakeskukset voisivat itseasiassa myydä hukkalämmön kaukolämpöverkkoon vähentäen näin käyttökustannuksiaan. Ainoastaan kaukolämpöverkko kykenee kierrättämään ja jakelemaan sellaisen määrän lämpöenergiaa. Jos (ja kun) lämmön talteenotosta tulee valtavirtaa, lämmöntuotannon tapa tulee muuttumaan muutamasta suuresta laitoksen tuotannosta pienten hajallaan sijaitsevien yksiköiden tuotantoon.

Lämpövarastot ovat 100 kertaa halvempia kuin sähköakut

Voimakas sähköistyminen nähdään parhaimpana keinona hiilineutraaliin yhteiskuntaan pääsemiseksi. Useissa tapauksissa hukkalämmön hyödyntäminen uudelleen lämmöksi sähköistää lämmitystä. Tuuli- ja aurinkoenergiatuotannon teknologinen ja taloudellinen kehitys on ollut äärimmäisen nopeaa ja nykyään ne ovat halvimpia tapoja tuottaa sähköä. Molemmat näistä ovat kuitenkin jaksottaisia tuotantomuotoja, koska niiden tuotanto riippuu sääolosuhteista.

Erilaisten sähköisten varastointiteknologioiden, varsinkin litium-ion-teknologian kehitys on ollut nopeaa, mutta niillä kuitenkaan kyetä varastoimaan suuria määriä energiaa. Näiden teknologioiden vaatimiin raaka-aineisiin liittyy myös monia haasteita.

Sähkön varastointi lämmöksi on itseasiassa 50-100 kertaa tehokkaampaa kuin varastointi akkuihin. Periaatteessa vesi lämmitetään ja varastoidaan kuumavesivarastoihin päiväksi, viikoksi tai jopa lämmityskaudeksi. Näin ollen, tulevaisuuden energiajärjestelmässä kaukolämpöverkot ja lämpövarastot voivat auttaa sähköjärjestelmää ylimääräsähkön varastoinnissa ja sen hyödyntämisessä lämmitysasiakkaiden tarpeisiin.

Digitalisaatio mahdollistaa paremmat asumisolosuhteet

Mitä tulee asiakkaisiin, heillä tulee olemaan suuri rooli matkalla kohti fossiilivapaata järjestelmää. Kuten kaikissa energiaan liittyvissä asioissa, tässäkin tasapainon säilyttäminen on avainasemassa. Asiakkaiden kulutusjoustoa hyödyntämällä voimme vähentää osaa kulutuspiikeistä, joiden hoitaminen on tyypillisesti kaikkein haastavinta. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että asiakkaiden kodit annettaisiin jäähtyä kylminä aikoina, vaan itseasiassa loppukäyttäjät eivät huomaisi mitään. Mikäli asuntoihin ja toimistoihin asennettaisiin lämpötilaa ja kosteutta mittaavia älysensoreita, lämpötila voitaisiin pitää aina tasaisena ja asumisen laatu paranisi. Kaiken lisäksi säästäisimme energiaa!

Olemme nyt siirtyneet keskitetystä hajautettuun, yhdistäneet lämmityksen ja sähkö ja ottaneet asiakkaiden tarjoaman jouston käyttöön. Tämän seurauksena järjestelmästä tulee aivan liian vaikea manuaalisesti hallittavaksi. Tarvitsemme digitaalisia työkaluja ja tekoälyä. Tulevaisuuden järjestelmä tuottaa paljon dataa erilaisista mittauksista asiakkaan luona, lämmitysverkossa, jne.

Selvitäkseen tästä, meidän lämmöntuottajien täytyy kehittää kykyämme hallita valtavia määriä dataa ja tehdä niiden pohjalta oikea-aikaisia, merkityksellisiä päätöksiä.

Fortumille lämmitystä tarjoavana yrityksenä edellä kuvailtu muutos on perustavanlaatuinen: meidän on muututtava  energian toimittajasta palveluntarjoajaksi, joka varmistaa, että asiakkaat saavat juuri sitä mitä tarvitsevat. Emme kykene tähän yksin, vaan muutosmatka on tehtävä yhdessä asiakkaidemme, kumppaniemme ja yhteiskunnan kanssa.

Siirtyminen fossiilivapaaseen tuotantoon on mahdollista, kuten voimme nähdä  Espoo Clean Heat -projektistamme. Oikeastaan työkalut muutoksen tekemiseen ovat jo saatavilla, joten nyt tarvitaan vain kovaa työtä, omistautumista ja sitoutumista!

Tatu Kulla

Tatu Kulla
Head of System Optimisation and Fuel Management
Kaukolämpö- ja jäähdytysratkaisut
tatu.kulla@fortum.com

AU11

ForTheDoers-blogi