ForTheDoers-blogi

Lautaset tyhjiksi myös teollisuudessa – hukkalämmöt talteen

Heikki Keskiväli  ·  20 maaliskuu 2020

Opetamme lapsiamme syömään ruokalautaset tyhjäksi, koska mitään ei saa heittää hukkaan. Ilmastokeskustelu on entisestään korostanut tarvetta hyödyntää mahdolliset keinot kulutuksen pienentämiseksi kaikilla rintamilla. Kustannustehokas paikka aloittaa on ”syödä lautanen tyhjäksi” myös teollisuudessa hyödyntämällä hukkalämpöjä.

Lämpöpumppujen avulla 1 = 5: yhdellä yksiköllä uusiutuvaa sähköä saadaan jopa viisi yksikköä puhdasta lämpöä

Euroopan Unionin rahoittaman Heat Roadmap Europe 2050:n tekemän tutkimuksen mukaan Suomessa syntyy teollisissa prosesseissa vuosittain yli 20 TWh edestä hukkalämpöä, joka suuruusluokaltaan vastaa Suomessa käytettävän kivihiilen energiamäärää.

Lämmöntuottamisen tehokkuudessa lämpöpumput ovat omaa luokkaansa. Kuluttaessaan yhden yksikön sähköä, ne kykenevät tuottamaan jopa 3–5 yksikköä lämpöä ja samanaikaisesti usein myös jäähdytystä. On siis sanomattakin selvää, että lämpöpumput ovat erinomainen tapa vähentää päästöjä lämmityssektorilla, kustannustehokkaasti. Erityisen tehokkaita ovat kaukolämpöverkkoon kytketyt teollisen mittaluokan lämpöpumppulaitokset.

Kuitenkin vielä jonkin aikaa sitten sähköllä lämmittämistä pidettiin lähtökohtaisesti huonona ratkaisuna, koska sähköenergiaa pidettiin lämpöenergiaa arvokkaampana energiana. Toisin kuin sähköllä, lämmöllä on nimittäin ikävä tapa karata ulottumattomiin. Näiden hukkalämpöjen hyödyntäminen on kuitenkin helpottunut, kiitos lämpöpumppujen viime aikaisen kehityksen.

Lämpöpumpussa virtaavan kylmäaineen ominaisuuksia hyödyntämällä (esimerkiksi 20–30 -asteinen) hukkalämpö voidaan ottaa talteen ja nostaa huomattavasti korkeampaan lämpötilaan (esimerkiksi 50–90 asteeseen). Onnistuakseen tehtävässään lämpöpumppu tarvitsee mieluiten vakaan lämmönlähteen, kuten esimerkiksi kotitalouksien lämpimien suihkuvesien ja vessanpönttöjen jäteveden, datakeskuksen tietokoneista lähtevän lämmön tai teollisessa prosessissa syntyvän kuumuuden.

Suomenojan lämpöpumppuyksikkö on tärkeä osa Espoon seudun uusiutuvaa kaukolämpötuotantoa

Datakeskusten ja teollisuusalueiden hukkalämmöillä voidaan saavuttaa merkittäviä päästövähennyksiä

Houkuttelevimpia hukkalämpöjen kohteita ovat alati maailmalla lisääntyvät datakeskukset. Datakeskuksissa tuhannet tietokoneet prosessoivat dataa, joka mahdollistaa meille esimerkiksi sosiaalisen median, verkkokauppojen tai yritysten järjestelmien toiminnan. Tänä päivänä kuitenkin 99 prosenttia datakeskusten hukkalämmöstä menee hukkaan, joka voitaisiin hyödyntää kaukolämpöverkossa korvaten fossiilista lämmöntuotantoa.

Datakeskukset rakennetaan Pohjoismaissa käymään pääsääntöisesti uudella tuulivoimalla, joten niiden vaatima energia on lähtökohtaisesti päästötöntä. Datakeskuksien käyttämästä tuulivoimasähköstä jopa yli 80 prosenttia on kuitenkin mahdollista syöttää kustannustehokkaasti olemassa olevaan kaukolämpöverkkoon. Tällä lämpöenergialla voidaan korvata fossiilisia polttoaineita, kuten kivihiiltä. Datakeskusten kierrätetyn uusiutuvan energian voidaan siis sanoa olevan ”hiilinegatiivista”.

Suurella, noin 100 megawatin datakeskuksen hukkalämpömäärällä voitaisiin kattaa jopa 35 prosenttia Espoon kaukolämpöverkon lämmöntarpeesta. Potentiaali päästövähennyksille on merkittävä: vuonna 2018 pääkaupunkiseudun lämmitys aiheutti yli kahden megatonnin hiilidioksidipäästöt, siis yli kolme prosenttia koko Suomen päästöistä.

Kivihiilen käytön vähentämiseen tähtää myös Porvoon Kilpilahden teollisuusalueen 700 – 1 000 miljoonan euron hukkalämpöprojekti. Tehdasalueelta saatava hukkalämpö riittäisi kattamaan noin neljäsosan koko pääkaupunkiseudun kaukolämpöverkkojen lämmön tarpeesta, ja lämpöä riittäisi lisäksi Keravalle ja Sipooseen.

Kaukolämpöverkot mahdollistavat hukkalämpöjen läpimurron

Suurten hukkalämpölähteiden hyödyntäminen ei olisi kuitenkaan mahdollista, jos pääkaupunkiseudun lämmitys katettaisiin ainoastaan kiinteistökohtaisilla lämmitysratkaisuilla. Olemassa oleva kaukolämpöverkko varmistaa päästöttömän hukkalämmön jakelun myös kovimmilla paukkupakkasilla ilman merkittäviä lisäinvestointeja asiakaskohtaisiin laitteistoihin tai sähkönjakeluun. Samalla fossiilisten polttoaineiden käyttöä vähentävä hukkalämpö saadaan sitä tarvitseville, kun verkon piirissä on suuri määrä kuluttajia, joiden tarpeet muuttuvat jatkuvasti. Kaiken lisäksi ratkaisu on huoleton: lämmityksen ylläpito on kaukolämpöverkkotoimijan vastuulla eikä riipu yksittäisen laitteen toimivuudesta.

Vastuuttoman hukan aika on ohi

Teollisuutemme kilpailukyvyn ja yhteisen ilmaston kannalta olisi tärkeää, että kaikki mahdolliset hukkalämmöt hyödynnettäisiin ja syötettäisiin yhteiseen kaukolämpöverkkoon. Ilman kaukolämpöverkkoa hukkalämpöjen hyödyntäminen ei ole laajassa mittakaavassa mahdollista. Uusiutuvan sähkön halventuessa ja lämpöpumpputeknologioiden kehittyessä hukkalämpöjen hyödyntämisen tulevaisuus näyttää hyvin lupaavalta.

Vastuuttoman hukan aika on ohi. Syödään siis lautaset tyhjiksi.

 

Heikki Keskiväli

Heikki Keskiväli
Strategiajohtaja
Lämmitys- ja jäähdytysliiketoiminta, Suomi
heikki.keskivali@fortum.com

AU11

ForTheDoers-blogi