LÄMMITYSTAPA- SELVITYS

Transkriptio

1 LÄMMITYSTAPA- SELVITYS Työ: L14091 Siitosentie HAMINA Kotka LVI STUDIO OY

2 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 2 Sisällysluettelo 1 KOHDETIEDOT Yleistiedot Energiankulutustiedot LÄMMÖNTUOTANTO Nykyinen lämmöntuotanto ja lämmönjako Uudet lämmöntuotantovaihtoehdot Lämmöntuotantovaihtoehtojen vaikutus käytettäviin energiamuotoihin ja kasvihuonepäästöihin KANNATTAVUUSLASKELMAT Kannattavuuslaskelmat ilman energiatukea Kannattavuuslaskelmat 15 % energiatuella TOTEUTUSEHDOTUS... 11

3 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 3 Katajala/mika L14091 Haminan kaupunki LÄMMITYSTAPASELVITYS 1 KOHDETIEDOT Kohde Vertailun tekijä Siitosentie HAMINA LVI Studio Oy Mika Katajala Tornatorintie KOTKA Puh Tilaaja Kotkan kaupunki Energia- ja ilmastoasiantuntija Esa Partanen Kustaankatu KOTKA Tämän selvityksen tarkoituksena on löytää optimaalisin ratkaisu uusitutuviin energiamuotoihin perustuvista lämmitysvaihtoehdoista Uuden- Summan koulun lämmöntuotantoon. Selvitys on osa Etelä- Kymenlaakson Uusiutuvan energian kuntakatselmusprojektin Kotkan osiota. Selvityksen tilaaja on projektia koordinoiva Kotkan kaupunki, tilaajan edustajana energia- ja ilmastoasiantuntija Esa Partanen. Selvityksenohjaukseen osallistuivat lisäksi Haminan kaupungilta Antero Lääti ja Kyösti Mäkinen. Kustannusvertailut perustuvat marraskuun 2014 hintatasoon eivätkä ne sisällä arvonlisäveroa (alv 0 %). Vertailujen investointikustannukset käsittävät kaikki lämmitystavan muutostöistä aiheutuvat rakennuskustannukset. 1.1 Yleistiedot n lämpökeskuksen piirissä on kolme erillistä rakennusta: vanha koulu, uusi koulu ja asuinrakennus. Vanha koulurakennus ja asuinrakennus on rakennettu vuonna 1965 ja uusi koulurakennus

4 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 4 vuonna Lämpökeskus sijaitsee vanhassa koulurakennuksessa. Pinta-alat: vanha koulu 1105 m² uusi koulu 1913 m² asuinrakennus 360 m² yhteensä 3378 m² 1.2 Energiankulutustiedot Lämmityksen energiankulutus Vuosi Maakaasun kulutus [m³/a] Sääkorjattu energiankulutus [MWh/a] Vuonna 2013 maakaasun sääkorjattu kulutus oli huomattavasti suurempi kuin edellisinä vuosina. Tämä saattaa johtua taloteknisen laitekannan ikääntymisestä tai esim. ilmastoinnin käyntiaikojen pidentymisestä. Kulutusta on syytä seurata tiiviisti, jotta nähdään jatkuuko nouseva kulutuksen kehitys. Myös syitä kulutuksen nousuun on etsittävä. Tässä laskelmassa kulutuksena on käytetty vuosien keskiarvoa 699 MWh/a. Sähköenergian kulutus Vuosi Mitattu kulutus [MWh/a] Lämmitysenergian kulutuksen lisääntymisen tapaan myös sähköenergian kulutus on noussut vuonna 2013 verrattuna edellisiin vuosiin. Syy kasvavaan kulutuksen nousuun on todennäköisesti yhteinen. Tässä laskelmassa sähköenergian kulutuksena on käytetty vuosien keskiarvoa 164 MWh/a.

5 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 5 2 LÄMMÖNTUOTANTO 2.1 Nykyinen lämmöntuotanto ja lämmönjako Nykyinen lämmitysmuoto on maakaasulämmitys. Lämpökeskus sijaitsee vanhemmassa koulurakennuksessa. Lämpökeskuksessa on kolme lämmityskattilaa, joista kaksi toimii nykyisin maakaasulla ja yksi öljyllä. Maakaasukattilat ovat 465 kw tehoinen kattila vuodelta 1978 ja 116 kw tehoinen kattila vuodelta Öljykattila, joka on vuodelta 1963 ja teholtaan 250 kw, on jätetty varakattilaksi. Lämmityskattiloilta lähtevän menoveden lämpötila on +90 C ja palaavan veden lämpötila +70 C. Nykyisen maakaasukattilalämmityksen hyötysuhteeksi on oletettu 85 %, joka on hieman heikompi kuin tavanomaisella maakaasukattilalämmityksellä, johtuen kattiloiden iästä. Lämmönjako on toteutettu vesikiertoisilla patteriverkostoilla. Lämmitysverkostojen mitoituslämpötilat ulkolämpötilalla -26 C ovat: menovesi +80 C ja paluuvesi +60 C. Koulurakennuksissa on koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto. Tuloilma lämmitetään ilmanvaihtokoneiden vesikiertoisilla lämmityspattereilla. Tuloilman lämmityspatterien mitoituslämpötilat ulkolämpötilalla -26 C ovat: menovesi +90 C ja paluuvesi +60 C. Lämpimän käyttöveden lämmönsiirtimiä on kaksi, toinen vanhan koulurakennuksen ja asuinrakennuksen tarpeisiin ja toinen uuden koulun tarpeisiin. Lämmönsiirtimien ensiöpiirin toimintalämpötilat ovat: menovesi +90 C ja paluuvesi +50 C. Nykyiset energiakustannukset Maakaasun hinta on 40,91 snt/m³, sisältäen siirto- ja energiamaksun. Tämän lisäksi maakaasusta maksetaan perusmaksua ,83 /a. Maakaasun energiakustannukset vuodessa ovat näin ollen /a. Maakaasun CO 2 -ominaispäästökerroin on 198 gco2/kwh (Motiva Oy / Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet sekä energian hinnat), joten hiilidioksidipäästöjä nykyisellä maakaasulämmityksellä syntyy noin 135 tn/a. 2.2 Uudet lämmöntuotantovaihtoehdot Uudistuviin energiamuotoihin perustuvat lämmöntuotantotavat eivät synnytä hiilidioksidipäästöjä, joten kiinteistöjen lämmityksen muodostamia hiilidioksidipäästöjä voidaan oleellisesti vähentää käyttämällä uudis-

6 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 6 tuvia energiamuotoja lämmitykseen. Suoritettaessa lämmöntuotantoon liittyviä muutostöitä nykyisessä lämpökeskuksessa, on huomioitava nykyisten eristemateriaalien asbestipitoisuus. Biokaasu Biokaasun käyttöön voidaan siirtyä vaihtamalla nykyinen maakaasusopimus biokaasusopimukseksi. Tämä ei aiheuta nykyiselle laitekannalle lainkaan muutoksia, vaan kyseisellä sopimuksella kaasutoimittaja sitoutuu tuottamaan kulutusta vastaavan määrän kaasua biopolttoaineilla. Biokaasu on kalliimpaa kuin nykyisin käytössä oleva maakaasu, joten biokaasuun siirtyminen kasvattaa vuotuisia energiakustannuksia. Biokaasu ja kondenssikattila Nykyisiä energiakustannuksia voidaan pienentää korvaamalla nykyiset lämmityskattilat yhdellä kondenssikattilalla, jonka teho riittää täydelle lämmitystehontarpeelle. Kondenssikattilalla saavutetaan noin 8 % parempi energiankäytön hyötysuhde verrattuna nykyisiin maakaasukattiloihin, joka tarkoittaa tässä tapauksessa energiansäästöä 56 MWh/a. Energiankulutus biokaasulla ja kondenssikattilalla on näin ollen 643 MWh/a. Kondenssikattilan perustamiskustannukset muodostuvat nykyisten kattiloiden ja polttimien korvaamisesta uudella kattilalla ja polttimella, sekä uuden piipun rakentamisesta kondenssikattilaa varten. Perustamiskustannuksiksi on arvioitu Arvio perustuu vastaavia kohteita toteuttaneen asennusliikkeen kustannusarvioon sekä laitehintoihin ja työmääräarvioon. Pellettikattila Pellettilämmitys on toteutuskelpoinen vaihtoehto, koska lämpökeskuksessa on riittävät tilat maakaasukattilat korvaaville biokattiloille. Myös tarvittavalle pellettien varastosiilolle on tilaa lämpökeskuksen vieressä piha-alueella. Pellettilämmitykseen siirryttäessä lämpökeskuksen nykyisten kattiloiden tilalle asennetaan yksi 560 kw:n tehoinen puupellettikattila. Kattilalle asennetaan noin 50 m³:n pellettisiilo ulos lämpökeskuksen viereen, josta pelletit annostellaan ruuvikuljettimella kattilan polttimelle. Varastosiilon kapasiteetti riittää noin viiden viikon tarpeisiin talviaikana ulkolämpötilan ollessa keskimäärin -7 C.

7 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 7 Varalämmitystä varten biokattila voidaan varustaa sivuun käännettävällä öljypolttimella sekä noin 1000 l öljysäiliöllä. Lämmitysverkostot voidaan liittää pellettilämmityskattiloihin suoraan ilman verkostoille tehtäviä muutostöitä. Pellettilämmityksen perustamiskustannuksiksi on arvioitu Arvio perustuu kattilavalmistajalta saatuihin laitehintoihin sekä työmääräarvioon. Lämmitysjärjestelmän hyötysuhteen voidaan olettaa olevan pellettilämmityksellä on noin 80 %, joka on 5 % heikompi kuin nykyisellä maakaasulämmityksellä, joten energiankulutus kasvaa nykyisestä kulutuksesta lukemaan 734 MWh/a. Pelletti polttoaineena on sen sijaan maakaasua edullisempaa. Huoltokustannukset pellettilämmityksessä ovat hieman suuremmat kuin maakaasulämmityksessä. Huoltokustannukset koostuvat lähinnä tuhkan poistosta ja nuohouksesta sekä pellettisiilon puhdistuksesta. Hiilidioksidipäästöjen nettopäästöjä ei synny pellettilämmityksessä, koska kasvillisuus sitoo saman määrän hiilidioksidia itseensä fotosynteesin yhteydessä, kuin puun palaessa vapautuu. Maalämpö ja maakaasu Maalämpöpumppuratkaisussa lämpöä kerätään maasta pystymallisilla energiakaivoilla, joiden syvyydet vaihtelevat tapauskohtaisesti välillä m. Energiakaivoista saadaan lämmitystehoa noin 40 W/m. Maalämpöpumpulla voidaan lämmitysverkoston menovesi nostaa noin +55 C lämpötilaan hyvällä lämpökertoimella. Lämpötilan nostaminen tätä korkeammaksi tehdään lisäenergialla. Lisäenergiaa tarvitaan käyttöveden lämpötilan nostamiseksi riittävän korkeaksi lämminvesivaraajassa, sekä lämmitysverkoston menoveden lämpötilan nostamiseksi riittävän korkeaksi ulkolämpötilan ollessa alle -5 C. Tässä tapauksessa lisäenergian lähteenä voi toimia maakaasu. Koska nykyiset lämmityskattilat ovat jo niin ikääntyneitä, on ne purettava pois ja asennettava lisäenergiakattilaksi uusi maakaasukattila. Lisäenergiakattilan on oltava niin suuri, että se kattaa koko kiinteistön lämmitystarpeen, koska maalämmitysjärjestelmä ei toimi huippupakkasilla tarvittavilla korkeilla menoveden lämpötiloilla. 120 kw tehoisella maalämpöpumpulla voidaan kattaa noin 84 % kiinteistön lämpöenergian tarpeesta

8 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS kw:n tehoista maalämpöpumppua varten tarvitaan 3000 m tehollista energiakaivopituutta. 200 m syvyisiä energiakaivoja tarvitaan näin ollen 15 kpl. Kaivot on sijoitettava tontille siten, ettei aliteta taulukossa mainittuja suojaetäisyyksiä. Kohde Energiakaivo Lämpöputket ja kaukolämpöjohdot Rakennus Kiinteistön raja Viemärit ja vesijohdot Suositeltu minimietäisyys 15 m 3 m 3 m 7,5 m 3 m Energiakaivojen tarvitsevan lämmönkeruukentän suuruus on noin 1800 m 2. Koulun tontilla on riittävät tilat lämmönkeruukentän rakentamiselle. Maalämmön käyttö energialähteenä lisää kiinteistön sähköenergian kulutusta sekä sähkön liittymistehoa, joka johtuu maalämpöpumppujen kompressorikoneikkojen sähkönkäytöstä. Maalämmön perustamiskustannukset koostuvat lämmönkeruukentän rakentamisesta (porakaivot, putkistot, maanrakennustyöt) sekä lämpöpumppulaitteiston rakentamisesta (lämpöpumput, varaajasäiliöt, putki-, sähkö- ja rakennustekniset työt). Perustamiskustannuksiksi on arvioitu Arvio perustuu vastaavan tehoisten maalämpöjärjestelmien toteutuneisiin kustannuksiin. 120 kw:n maalämpöpumpun asennuksen jälkeen maakaasun kulutus vähenee lukemaan 102 MWh/a, mutta lämmitykseen käytettävän sähköenergian kulutus lisääntyy 239 MWh/a:lla. Myös sähkön perusmaksu nousee liittymän kasvamisen myötä noin 700 /a. 2.3 Lämmöntuotantovaihtoehtojen vaikutus käytettäviin energiamuotoihin ja kasvihuonepäästöihin Seuraavassa taulukossa on esitetty eri energiantuotantovaihtoehtojen polttoaineenkulutukset sekä hiilidioksidipäästöt.

9 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 9 Lämmitysmuoto Maakaasun kulutus Biokaasun kulutus Lämmöntuotannon sähkön kulutus Pellettien kulutus Lämmityksen hiilidioksidipäästöt Nykyinen maakaasu m³/a - 0 MWh/a tn/a Biokaasu m³/a 0 MWh/a - - Maakaasu ja m 3 /a - 0 MWh/a _ 127 tn/a kondenssikattila Biokaasu ja kondenssikattila m³/a 0 MWh/a - - Pellettikattila MWh/a 156 tn/a 1 tn/a Maalämpö ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu m³/a MWh/a - 68 tn/a m 3 /a 239 MWh/a - 48 tn/a 3 KANNATTAVUUSLASKELMAT Kannattavuuslaskelmissa on käytetty seuraavia, marraskuun 2014 hintatasoon perustuvia, energianhintoja: Biokaasu 45,91 /MWh + perusmaksu ,83 /a (kaasunmyyjältä saatu hinta) Puupelletti 49,19 /MWh (tilastokeskuksen kuluttajahintaindeksin mukaan) Sähkö 83,60 /MWh (yleisesti käytetty sähkön hintataso 110 /MWh sis alv 24 %) Kannattavuuslaskelmissa esitetyt perustuskustannukset on arvioitu toteutuneiden kohteiden, laitevalmistajien, sekä järjestelmiä asentavien asennusliikkeiden hinta-arvioiden perusteella. 3.1 Kannattavuuslaskelmat ilman energiatukea Kannattavuuslaskelmat takaisinmaksuajan perusteella Takaisinmaksuajan vertailuarvoksi on otettu nykyinen maakaasu. Siinä vaihtoehdossa investointikustannukset ovat , jotka muodostuvat nykyisten lämmityskattiloiden ja polttimien uusimisesta.

10 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 10 Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Säästö yhteensä Maakaasu /a /a Biokaasu /a /a /a 135 tn/a Ei ole Biokaasu ja /a /a -930 /a 135 tn/a Ei ole kondenssik. Pellettikattila /a /a /a 135 tn/a 45 a Maalämpö /a /a /a 67 tn/a 42 a ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu /a /a /a 87 tn/a 50 a Kannattavuuslaskelmat 20 vuoden elinkaarikustannusten perusteella CO 2- päästöväh. Takaisinmaksuaika Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Kust. yhteensä Säästö 20 vuodessa Maakaasu Biokaasu Biokaasu ja kondenssik. Pellettikattila Maalämpö ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu 3.2 Kannattavuuslaskelmat 15 % energiatuella Työ- ja elinkeinoministeriö myöntää energiatukea uusiutuvien energiahankkeiden investointeihin. Seuraavat kannattavuuslaskelmat on tehty 15 % energiatuella, joka oli tavanomaisella teknologialla toteutettaviin hankkeisiin myönnettävän tuen määrä vuonna 2014 (Työ- ja elinkeinoministeriö / Kannattavuuslaskelmat takaisinmaksuajan perusteella Takaisinmaksuajan vertailuarvoksi on otettu nykyinen maakaasu korvattuna biokaasulla. Siinä vaihtoehdossa investointikustannukset ovat , jotka muodostuvat nykyisten lämmityskattiloiden ja polttimien uusimisesta. Uusiminen johtuu nykyisten kattiloiden ikääntymisestä eikä toimenpiteelle saa energiatukea, koska se on kunnossapidollinen toimenpide ilman varsinaista energiataloudellista parannusta.

11 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 11 Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Säästö yhteensä Maakaasu /a /a Biokaasu /a /a /a 135 tn/a Ei ole Biokaasu ja /a /a -930 /a 135 tn/a Ei ole kondenssik. Pellettikattila /a /a /a 135 tn/a 36 a Maalämpö /a /a /a 67 tn/a 35 a ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu /a /a /a 87 tn/a 41 a Kannattavuuslaskelmat 20 vuoden elinkaarikustannusten perusteella CO 2- päästöväh. Takaisinmaksuaika Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Kust. yhteensä Säästö 20 vuodessa Maakaasu Biokaasu Biokaasu ja kondenssik. Pellettikattila Maalämpö ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu 4 TOTEUTUSEHDOTUS lle ei löydy taloudellisesti perusteltuja uusiutuviin energiamuotoihin perustuvia lämmitysvaihtoehtoja. Suositeltavin vaihtoehto on uusia nykyiset maakaasukattilat kondenssikattiloiksi. Jos halutaan siirtyä uusiutuvien energiamuotojen käyttöön, voidaan siirtyä biokaasun käyttöön kondenssikattiloilla tekemällä energiayhtiön kanssa sopimus biokaasun käytöstä. Jatkotoimenpiteenä on selvitettävä myös syy kasvaneeseen lämmön- ja sähkönkulutukseen. LVI Studio Oy Mika Katajala