ONE1 Oy HAMINAN KAUPUNKI TERVASAAREN ALUEEN ALOITUSKORTTELIEN UUSIUTUVAN ENERGIAN RATKAISUSELVITYS

Transkriptio

1 ONE1 Oy HAMINAN KAUPUNKI TERVASAAREN ALUEEN ALOITUSKORTTELIEN UUSIUTUVAN ENERGIAN RATKAISUSELVITYS

2 2/28 Tervasaaren alueen aloituskorttelien uusiutuvan energian ratkaisuselvitys Sisällys 1. JOHDANTO TIIVISTELMÄ TAUSTAA ALUEKEHITYSNÄKÖKULMA ALUEEN TEKNINEN LÄHTÖTILA JA POTENTIAALIARVIO ESIMERKKI LIIKETOIMINNAN ORGANISOIMISESTA KÄYTETTÄVISSÄ OLEVAT TUOTANTOTEKNOLOGIAT JA ENERGIANLÄHTEET LÄMPÖPUMPPUIHIN PERUSTUVAT TEKNOLOGIAT Lämpöpumpputeknologian hyödynnettävyys Energianlähteet Maalämpöpumpputeknologia AURINKOENERGIAAN PERUSTUVAT TEKNOLOGIA Energianlähteet ja hyödynnettävyys Aurinkokeräinteknologia Aurinkokennoteknologia ALUSTAVA SELVITYSTYÖ PERUSVAIHTOEHDOT ALUSTAVAT LASKELMAT TEKNINEN RATKAISUEHDOTUS JA KANNATTAVUUS KUSTANNUSLASKELMAT UUSIUTUVA ENERGIA RATKAISUSSA ALUEEN RAKENTAMINEN YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET...28 Liitteet 1. Sijoittelun asemapiirustus (rajattu aluekartta) 2. Kustannuslaskelmat

3 3/28 1. Johdanto Tämä selvitys käsittelee Haminan Tervasaaren alueelle kaavoitetun uuden alueen aloituskorttelien uusiutuvan energiaratkaisun toteuttamisesta (korttelit 83 ja 84). Selvitys liittyy Etelä-Kymenlaakson Uusiutuvan energian kuntakatselmus -projektiin, sen Haminan kaupungin osioon. Projektia rahoittavat mukana olevat kunnat sekä ELY-keskus (energiatuki). Selvityksen tilaaja on projektia koordinoiva Kotkan kaupunki. Tilaajan edustajana toimii kuntakatselmus-projektin projektipäällikkö sekä vastuullinen katselmoija, energia- ja ilmastoasiantuntija Esa Partanen Kotkan kaupungilta. Työn ohjaukseen tilaajan puolelta osallistuvat myös yhteishenkilöt Haminan kaupungilta sekä Haminan Energia Oy:stä. Selvityksen toteuttaa projektipäällikkö Jarkko Tenhunen :stä ja työn ohjaajana toteuttajan puolelta on Tekninen johtaja Lauri Malinen :stä. Työn tavoitteena on selvittää yhdessä sovittujen uusiutuvien energianlähteiden hyödynnettävyys, kustannukset ja kannattavuus alueella niin lämmityksen kuin jäähdytyksen osalta. Tarkoituksena on, että työn päätteeksi saadaan luotua suunnitelma Tervasaaren korttelien 83 ja 84 energiaratkaisusta, jonka pohjalta voidaan lähteä toteuttamaan alueen energiaratkaisuja jo alueen rakentumisvaiheessa. Selvityksessä tarkastellaan seuraavia alueellisia energian tuotantovaihtoehtoja: Lämpöpumpputeknologia: maalämpö, merilämpö ja (sedimenttilämpö) Aurinkoenergia: sähkö ja lämpö Polttotekniikat: hake ja pelletti Kaukolämpö Kuva 1. Tervasaaren uuden alueen ja aloituskorttelien 83 ja 84 summittainen sijainti. Pohjakartta: (c) Haminan kaupunki

4 4/28 2. Tiivistelmä Tervasaaren alueen aloituskorttelien uusiutuvan energian ratkaisuselvitys tarkasteltiin alustavissa laskelmissa alueellisia energiaratkaisuja eri tuotantoteknologien näkökulmasta. Tarkasteltavina teknologoina olivat lämpöpumpputeknologioista maa- ja merilämpö, aurinkoenergiateknologiosta sähkö ja lämpö, polttotekniikoista hake- ja pellettilämmitys sekä kaukolämpö. Ratkaisussa tarkasteltiin alueellista lämmitysratkaisua kokonaistaloudellisesti ja pyrittiin löytämään alueelle energiaratkaisu, joka täyttäisi myös tilaajan toiminnalliset tavoitteet. Teknillistaloudellisesti kannattavimmaksi vaihtoehdoksi lämmöntuotantoon alueelle aloituskorttelien 83 ja 84 osalta osoittautui keskitetty lämmöntuotanto maalämmöllä, jota tuettaan kaukolämmöllä. Ratkaisuun vaikutti myös se, että maalämpölaitoksella saadaan tuotettua alueelle aluelämpöä lähes näkymättömästi ilman katukuvassa näkyviä piippuja ja polttoaineen toimituksesta johtuvaa raskaan liikennevirran lisääntymistä. Varsinaiset tarkemmat kustannuslaskelmat tehtiin aloituskorttelien osalta alueelliselle maalämpöratkaisulle tuettuna keskitetyllä kaukolämmöllä. Kustannuslaskelmien perusteella maalämpöratkaisulla voidaan saavuttaa lähes sama kustannustaso kuin perinteisellä kaukolämmöllä toteutettuna. Keskitetyllä ratkaisulla voidaan kattaa Tervasaaren korttelien 83 ja 84 lämmitys- ja käyttöveden energiantarve niin alueen rakentuessa vaiheittain kuin alueen ollessa kokonaan valmiiksi rakentunut. Lisäksi ratkaisu mahdollistaa energian tuottamisen myös Haminan energian kaukolämpöverkkoon päin, mikä parantaa maalämpöjärjestelmän kannattavuutta etenkin aloituskorttelien rakentumisen aikana. Maalämpöratkaisulla saadaan myös toteutettua kustannustehokas aluejäähdytys aloituskorttelien 83 ja 84 alueelle. Aloituskorttelien alueen lämmitys- ja jäähdytysenergiantarve saadaan tuotettua täysin uusiutuvalla energialla tasemielessä, kun lämpöpumppujen käyttämä sähkö ostetaan korvamerkittynä vihreänä sähkönä. Esitetty ratkaisu ei myöskään poissulje muiden energiantuotantoteknologien hyödyntämistä esimerkiksi talokohtaisissa lämmitysjärjestelmissä. Alueen lämmöntuotanto ja operointi kannattaa antaa ulkopuolisen toimijan haltuun. Ehdotettu lämmöntuotantoratkaisu on operoinnin osalta selkeä ja soveltuu alueella jo tällä hetkellä toimivan Haminan Energian liiketoimintamalliin. Kyseinen yritys voisi hyvin olla myös energialaitosinvestoija alueelle. Ratkaisussa on mahdollista tuottaa tarvittavat ylläpito- ja huoltopalvelu itse (järjestelmän investoija), ostaa järjestelmän toimittajalta tai sitten ostaa kolmannelta osapuolelta, kuten lämpölaitostoimittajalta. Näiden vaihtoehtojen kustannusvaikutuksella ei ole merkittävää eroa. Tärkeämpää on varmistaa resurssit tarvittavien töiden tekoon sekä se, että työntekijöillä on riittävä asiantuntijuus käytettävästä tekniikasta. Selvitystyö investoinnin, operoinnin ja lämmöntuotannon järjestämisen osalta jatkuu myös tämän selvitystyön jälkeen.

5 5/28 3. Taustaa 3.1 Aluekehitysnäkökulma Haminan kaupungin Tervasaaren alueelle ollaan suunnittelemassa yli kerrosneliön suuruista aluetta meren rantaa, joka rakentuu asuin-, liike- ja toimistorakennuksista sekä lähipalvelualueesta. Suurimman osan alueesta muodostaa asuin-/liikerakennusten muodostama kokonaisuus. Rakentuvan alueen pohjoispuolella rakennettu alue, joka on Haminan Energian kaukolämpölaitoksen piirissä. Tervasaaren rakennusten energiantuotannossa on tarkoitus hyödyntää ympäristöystävällisiä energiamuotoja. Alueen rakentuminen käynnistyy alustavien suunnitelmien mukaan kortteleista 83 ja 84. Kuvassa 2 on esitetty suunnitelma uudesta Tervasaaren alueesta. Kuva 2 Tervasaaren uuden asuin- ja liikealueen asemakaava ja aloituskorttelit 83 ja 84

6 6/28 Alueellisen energiaratkaisun toteuttaminen vähentää loppuasiakkaiden tarvetta huolehtia omasta energiaratkaisustaan. Loppuasiakkaille ja energianmyyjälle alueellinen ratkaisu toimisi vastaavalla tavalla kuin perinteinen kaukolämpö. Kun energia tuotetaan pääsääntöisesti uusiutuvalla energialla, voidaan toteutettua energiaratkaisua kutsua ympäristöystävälliseksi ja ekologiseksi vaihtoehdoksi. Tämä vaikuttaa positiivisesti alueen imagoon ja arvostukseen, mikä tukee alueen houkuttelevuutta. Aluelämmön toteuttamisella voidaan samalla varmistaa alueen järjestelmien yhtenäisyys ja vähäpäästöisyys. Tällä ratkaisulla vastataan myös luonnolliseen alueelliseen palvelutarpeeseen. Alueellinen energiaratkaisu ei kuitenkaan poissulje jo olemassa olevien järjestelmien käyttöä (kuten kaukolämpöjärjestelmä), vaan alueellisia järjestelmiä voidaan jopa yhdistää osaksi jo olemassa olevia järjestelmiä. 3.2 Alueen tekninen lähtötila ja potentiaaliarvio Kohteessa on tehty tarkasteluja ja siihen liittyviä haastatteluja. Näiden tietojen perusteella on tähän kappaleeseen kirjattu ylös oleelliset tekniset lähtötiedot ja arvio teknisestä ja toiminnallisesta potentiaalista. Lämpökeskus/keskukset sijoitetaan omaan rakennettavaan lämpölaitosrakennukseen/ rakennuksiin. Tervasaaren alueelle rakentuvat kiinteistöt ovat pääsääntöisesti kerrostaloja sekä liike- ja toimistorakennuksia. Kiinteistöjen oletetaan uusina rakennuksina olevan keskimääräistä energiatehokkaampia, jonka vuoksi oletettu lämmitystehon tarve on noin 40-45W/m2 ja vuotuinen lämmönkulutus 110kWh/m2/vuosi. Kaikkiin rakennuksiin tulee lähtökohtaisesti vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä. Edellisten oletusten ja saatujen lähtötietojen perusteella Tervasaaren alueen kiinteistöjen osalta voidaan arvioida, että lämmitettävä pinta-ala on noin m 2 ja lämmitysenergian kulutus n MWh/vuosi ja huipputehon tarve n. 4,3 MW. Aloituskorttelit (83 ja 84) muodostavat reilun neljäsosan Tervasaaren alueen tehon ja lämmitysenergian tarpeesta. Tämä tarkoittaa noin kerrosneliötä, 1,2 MW tehoa ja 2600 MWh/vuosi lämmitysenergian tarvetta. Nämä arvot sisältävät rakennusten lämmityksen sekä lämpimän käyttöveden tuotannon. Koska alueelle on kaavailtu paljon liike-ja toimistotiloja, otetaan tarkasteluun mukaan myös kaukokylmän tuottaminen osana lämmöntuotantoa. Kaukokylmän tarpeeksi on arvioitu aloituskorttelien alueella 160 MWh vuodessa. Tekninen ja toiminnallinen potentiaaliarvio: Maaperässä geotermistä energiaa hyödynnettävissä ja tilaa kaivokentälle on riittävästi korttelien 83 ja 84 tarpeelle. Maaston arvioinnin perusteella kallionpinta vaihtelevalla syvyydellä, mutta kuitenkin operoitavalla syvyydellä ja osaksi jopa aivan maan pinnassa Meren/rannan sedimentissä arvioidaan olevan lämpöpotentiaalia noin 50 % Tervasaaren alueen kokonaisenergian tarpeesta. Meren läheisyys mahdollistaa myös kaukokylmän toteuttamisen alueen kiinteistöille. Rakennuksen katot on osin hyödynnettävissä aurinkoenergian keruuseen, mutta telinetyyppiselle maassa olevalle aurinkokentälle ei ole tilaa. Alueen rakenne antaa periaatteessa mahdollisuuden myös polttoteknologioiden käytölle (esim. pelletti) käyttävissä ratkaisuissa, mutta laitoksen sijoittaminen voi olla haasteellista.

7 7/28 Pelletti antaa liikkumavaraa operoinnille, muutamalla pellettitoimittajalla on valtakunnallinen toimitusalue Alueella on toimivia hakelämpöyrittäjiä, mutta haketta ei nähdä toiminnallisesti ensisijaisena vaihtoehtona 3.3 Esimerkki liiketoiminnan organisoimisesta Kokonaisuuden kannalta parhaimpana energiajärjestelmän investoijana ja operoijana pidetään ulkopuolista toimijaa (tässä tapauksessa esimerkiksi Haminan Energiaa). Huolto ja ylläpito voidaan järjestää joko järjestelmän toimittajan tai kolmannen osapuolen toimesta. Koska energiajärjestelmän hoitaminen vaatii jonkin verran erityistä teknistä osaamista, on erittäin tärkeää varmistua ennalta toimijan kyvykkyydestä järjestää huolto riittävän hyvällä tasolla. Toinen vaihtoehto on toteuttaa investointi ja operointi perustettavilla kiinteistöyhtiöillä (asukkaat mukana). Asukkaat maksaisivat kiinteistöyhtiölle perus- ja energiamaksua, kuten normaalissa kaukolämpöasiakkuudessa ja tämä lisäksi he maksaisivat rahoitusvastiketta, jolla katettaisiin investoinnin kustannuksia (laina ja korot). Toisaalta asukkaat voisivat maksaa ns. energiavastiketta ja tämän lisäksi normaalisti maksua kulutetusta energiasta, jolloin energiavastikkeella katettaisiin kaikki kulut energian tuotantoa lukuun ottamatta. Tässäkin mallissa laitoksille tarvittaisiin operoija huolehtimaan lämpölaitoksesta. Käytännössä vaiheittainen rakentuminen tekee kiinteistöyhtiön perustamisesta erittäin haasteellista. Tämän vuoksi käytännössä ainoa toimiva ratkaisu on ulkopuolinen investoija ja lämmönmyyjä. Järjestelmän mittarointi ja ohjaus on lähtökohtaisesti kehitettävä etäluettavaksi ja mahdollisuuksien mukaan automaattiseksi, jotta ylläpito tulee mahdollisimman kustannustehokkaaksi. Tämä näkyy alussa hivenen suurempana investointikustannuksena, mutta maksaa itsensä takaisin pienempinä operoinnin työkustannuksina. Kuluttajan ennakoidaan arvostavan energiaratkaisun valinnassaan vaivattomuutta. Omiin energiaratkaisuihin liittyy huolto- ja ylläpitotöitä sekä hallinnollisia töitä, joista ei tarvitse huolehtia kiinteistön liittyessä tämän aluelämpöverkoston asiakkaaksi.

8 8/28 4. Käytettävissä olevat tuotantoteknologiat ja energianlähteet Tilaajan kanssa käytyjen keskustelujen pohjalta tässä raportissa kehitimme ratkaisua lämpöpumpputeknologian ja kaukolämmön näkökulmasta. Selvityksessä huomioidaan myös primäärienergiaa tukevien lisäenergialähteiden, kuten aurinkoenergian käytön. Mikäli primäärienergialähteinä tullaan käyttämään lämpöpumpputeknologiaa, tässä kohteessa oletamme ratkaisun löytyvän maaperään porattavista energiakaivoista. Energialähteiden käyttöä rajaa mm. monet ympäristön ominaisuudet sekä lupaprosesseihin liittyvät säädökset. Seuraavissa kappaleissa on tuotu esille näitä em. maalämpökaivoihin liittyviä lähtökohtia. 4.1 Lämpöpumppuihin perustuvat teknologiat Lämpöpumpputeknologian hyödynnettävyys Tehdyn tarkastelun pohjalta alueella on mahdollisuudet maalämmön hyödyntämiseen kallioperään porattavista lämpökaivoista. Arvioiden mukaan mitoitettuun tarpeeseen tarvittaisiin noin 42 lämpökaivoa, joiden aktiivisyvyys (vedenpinnan taso) olisi noin 285 metriä. Tarkka kaivojen määrä ja syvyydet voidaan määritellä tarvittaessa koeporausten avulla, joissa voidaan arvioida tarkemmin kallioperän ominaisuudet lämmöntuotantoon. Alue ei sijaitse pohjavesialueella, mutta kaivojen porausta varten kannattaa pyytää kunnalta ja vesilaitokselta tai tarvittaessa paikalliselta ELY-keskukselta lausunto ja mahdollinen tarve lupahakemuksesta aluehallintovirastolle. Lupa kaivojen poraamiselle kannattaa hakea ennen töiden aloittamista. Näillä näkymin lämpökaivojen poraamiselle ei nähdä merkittäviä esteitä, koska etäisyys kunnan vedenottamosta ja pohjaveden muodostumisalueelta on tiettävästi suositusten mukainen. Vastaavat lupatoimenpiteet tulisi tehdä myös merilämmön keruupiirien osalta Energianlähteet Lämpöpumpputeknologiassa maahan, kallioon tai veteen (esim. järvet tai meri), auringosta peräisin olevaa, varastoitunutta, energiaa hyödynnetään lämpöpumppujen avulla. Maaperässä/Vedessä kierrätetään liuosta, joka ottaa vastaan energiaa ja lämpenee. Lämmennyt maaliuos pumpataan lämpöpumpun lämmönvaihtimille, jossa lämpö siirretään varsinaiseen lämmityspiiriin. Jäähtynyt maaliuos kierrätetään takaisin maaperään/veteen lämpenemään. oikein mitoitettuna lämpöpumpuilla saadaan tuotettua lämpöä hyvällä hyötysuhteella.

9 9/28 Maalämpö (maalämpökaivot) Kun suunnitellaan alueellista kaivojärjestelmää, on oleellista huomioida keruujärjestelmän vaatima fyysinen tila. Alla ovat ympäristökeskuksen määrittelemät minimietäisyydet lämpökaivoporauksia suunniteltaessa ja tehdessä. Lämpökaivojen välisestä suositellusta minimietäisyydestä voidaan poiketa, jos yksi tai useampi rei'istä on vinoreikä. Tässä tapauksessa lämpökaivot voidaan porata myös vierekkäin, sillä vinoreiät ovat tarpeeksi etäällä toisistaan kun niiden keskinäinen kaltevuuskulma on riittävän suuri (ks. kuva 3 alla). Sopiva kaltevuuskulma riippuu aina vierekkäisten reikien määrästä ja syvyydestä. Etäisyys kiinteistön rajasta voi myös olla suositeltua pienempi jos lämpökaivo porataan vinoreikänä ja pystytään varmistumaan siitä, että viereisten kiinteistöjen mahdollisuus lämpökaivon poraamiseen tai kiinteistönsä muuhun käyttöön ei esty. Kuva 3. Vinoreikien kulma maalämpökaivoissa

10 10/28 Energian keruukentän pystyisi arvion mukaan sijoittamaan esimerkiksi liitteessä 1 punaisella merkatulle alueille. Näin keskitettyä maalämpöä hyödyntävät teknisen tilat sijoittuvat keskeiselle paikalle muihin alueen kiinteistöihin nähden. Energiankeruukenttää voidaan edelleen käyttää esim. puisto alkuperäisen kaavasuunnitelman mukaisesti. Maalämpökaivoja tehdessä on tärkeää että työ on teknisesti laadukasta ja olemassa olevien kaivostandardien mukaista. Käytännössä isoja kaivokenttiä ei kannata kustannussyistä porata jos irtomaa-aineksen syvyys on yli metriä ennen kallionpintaa. Maa-aineksen osuudelle ennen kallionpintaa asennetaan erillinen teräs- tai muoviputki estämään pintavesien ja irtomaan valuminen kaivoon. Putkille on erillinen hinta ja lisäksi energiantuotto tässä osassa on vähäisempi joten suhteellinen hyöty on luonnollisesti huonompi. Kaivojen tekemiselle on mm. määritelty kriteerit Suomen kaivonporausurakoitsijat Ry:n toimesta. Suunnitelman oheen on liitetty normilämpökaivon kriteerit. Lämpökaivon keruuputkiston mitoituksessa lämmitystarpeelle sopivaksi, tärkein yksittäinen tekijä on rakennustilavuus alueella. Lämmitystarpeeseen vaikuttavat myös rakennusten eristystaso, mahdolliset muut lämmönlähteet ja maantieteellinen sijainti. Etelä-Suomessa lämmitystarve on talvella pienempi ja jäähdytystarve kesällä suurempi kuin maan pohjoisosissa. Lisaksi on huomioitava paikalliset pohjavesiolosuhteet ja maakerroksien paksuus. Kun rakennusten lämmöntarve on selvillä, mitoitetaan maalämpöjärjestelmän pumppu ja komponentit. Mitoituksessa huomioitavia komponentteja ovat keruuputkiston pituus ja määrä, lämpökaivon syvyys sekä niiden määrä. Keruuputkiston pituudessa pitää huomioida kaivon kokonaissyvyys, tehollinen syvyys (osuus, jossa keruuputket ovat vedessä) ja keruuputkiston vaakaosuus kaivolta lämpöpumpulle. Pitkää lämmönkeruuputkiston vaakaosuutta voidaan myös hyödyntää lämmönkeruussa. Porattaessa lämpökaivon reikä saattaa jäädä kuivaksi, ja se joudutaan täyttämään vedellä. Tällöin pitää tarkistaa, mille tasolle vesipinta asettuu täytön jälkeen ja miten saavutettu tehollinen syvyys vaikuttaa lämmönsaantiin. Kullekin alueelle tulee hakea lupa maalämpöreikien tekemistä varten. Tarvittaessa paikallinen ELY-Keskus ottaa kantaa kentän tekemiseen ja tekee päätöksen tuleeko myös Aluehallintoviraston antaa lausunto asiasta. Tässä tapauksessa tulee varautua mahdollisesti pitkäänkin hakuprosessiin. Kaivojen poraaminen on tullut luvanvaraiseksi Luvanvaraisuus koskee myös maaperään tai vesistöön sijoitettavan lämmönkeruuputkiston asentamista. Tätä koskeva maankäyttö- ja rakennusasetuksen muutos tuli voimaan vappuna Käytännössä toimenpidelupa myönnetään, ellei sille ole estettä. Luvan myöntämisen esteenä voi olla esim. se, että lämpökaivo halutaan porata merkittävälle pohjavesialueelle tai liian lähelle toista lämpökaivoa tai porakaivoa. Pohjavesialueella lupaharkinnassa voidaan ottaa huomioon suunnitellun lämpökaivon sijainti suhteessa esimerkiksi vedenottamoihin. Keruujärjestelmiä suunniteltaessa on otettava huomioon maankäyttö- ja rakennuslaki (132/1999), kiinteistönmuodostamislaki (554/1995), ympäristönsuojelulaki (86/2000), vesilaki (264/1961), kemikaalilaki (744/1989), terveydensuojelulaki (763/1994), kuntien ympäristönsuojelumääräykset ja rakennusjärjestys sekä suomen rakentamismääräyskokoelma. Muun muassa Hämeen ELY-keskuksen kanta on, että uusia maalämpökenttiä (siis kenttiä johon tulee useita m syviä porakaivoja tai satoja metrejä maalämpöputkistoa) ei suositella sijoitettavaksi pohjavesialueille. Kun tarvitaan kymmeniä syviä lämpökaivoja, jolloin mm. maa- ja kallioperässä kiertävät lämmönsiirtonestemäärät voivat olla useita tuhansia litroja voi kaivokenttä jo sinänsä voi vaikuttaa pohjavesiolosuhteisiin. Mikäli tästä huolimatta hanke halutaan toteuttaa, ELY-keskus katsoo, että hanke

11 11/28 vaatii maankäyttö- ja rakennuslain 62 :n mukaisen toimenpideluvan lisäksi Itä-Suomen aluehallintoviraston myöntämän vesilain mukaisen luvan, sillä hankkeesta voi aiheutua vesilain 3 luvun 2 :ssä tarkoitettuja vaikutuksia, esimerkiksi muutoksia pohjaveden korkeudessa ja laadussa. Lupaa harkitsevalla viranomaisella oltava vähintään käytössään tiedot lähellä olevista pohjavedenottamoista, naapurien talousvesikaivoista (erityisesti vedenottoon käytettävät kallioporakaivot), lämpökaivoista, pilaantuneista maa-alueista, maanalaisista kalliotiloista tai tunneleista sekä pohjavesiolosuhteista (mm. maaperän rakenne, pohjaveden pinnan korkeus sekä pohjaveden virtaussuunta). Suositeltavaa on selvittää alueen pohjaveden laatu ennen kuin hankkeessa edetään alkua pidemmälle. Erityisen tärkeää tämä on silloin, jos kohde sijaitsee teollisuus- tai yritystoiminnassa pitkään olleella alueella tai jos porauskohteen lähistöllä tiedetään olevan pilaantunutta pohjavettä tai maaperän tilan tietojärjestelmän kohteita, joissa on todettu maaperän likaantumista. Jos pohjavesi osoittautuu pilaantuneeksi, lämpökentän rakentamista tule sallia ennen kuin kohteen pohjavesi on puhdistettu. Lupahakemuksessa esitettävät perustiedot ja selvitykset käyvät selville valtioneuvoston vesitalousasioista antamana asetuksen (1560/2011) 1-4 :stä, minkä lisäksi Itä-Suomen aluehallintovirasto (AVI) on antanut alla olevia täydentäviä ohjeita lämpökaivohankkeiden lupahakemuksen sisällöstä. Porakaivojen energiaolosuhteiden analysointiin liittyvällä TRT-mittauksella (Thermal Response Test) selvitetään lämpökaivon termisiä ominaisuuksia. Mittaustulosten perusteella voidaan suunnitella ja mitoittaa lämmitys- ja/tai viilennyskäyttöön soveltuvia maalämpöjärjestelmiä. Käytännössä terminen vastetesti jäljittelee lämpöpumpun toimintaa, mutta kääntäen. Periaatteessa mitataan kuinka paljon kallio pystyy vastaanottamaan lämpöä. Mittaustulosten perusteella tulkitaan kallioperän tehollinen lämmönjohtavuus (johon vaikuttavat kallioperän lämmönjohtavuus ja veden virtaus) ja lämpökaivon lämpövastus. Suomen kallioperän kivilajien lämmönjohtavuuksissa voi olla huomattavia eroja, esim. graniitin keskimääräinen lämmönjohtavuus on n. 3,4 W/(mK) ja kiilleliuskeen 2,0 W/(mK). Tästä johtuen lämmönjohtavuus voi vaikuttaa merkittävästi tarvittavien energiakaivojen määrään ja syvyyteen. Suurissa lämpöenergiaa hyödyntävissä järjestelmissä TRT-mittaus on suositeltava, jotta energiakentän ja - järjestelmän toimivuus voidaan optimoida ja välttää mm. ali- tai ylimitoitus. TRT-mittauksia varten tutkimusalueelle porataan tyypillisesti 1 3 tutkimuskaivoa, joiden sijoitus suunnitellaan geologisen kartoituksen perusteella. Kun mitataan kaivoon menevän ja sieltä tulevan nesteen lämpötila, saadaan tulkittua energiakaivon tehollinen lämmönjohtavuus ja lämpövastus. Tehollinen lämmönjohtavuus kertoo kallioperän lämmönjohtavuudesta ja mahdollisesta veden virtauksesta kaivossa. Korkea lämmönjohtavuus parantaa lämmön siirtymistä kauempaa kallioperästä energiakaivon lähellä ja siitä lämmönkeruunesteeseen. Mitä korkeampi lämmönjohtavuus, sen enemmän lämpöä kalliosta voidaan ottaa. Energiakaivon lämpövastus kuvaa lämmönkeruuputkiston ja energiakaivon ominaisuuksien vaikutusta lämmön siirtymiseen kallioperästä lämmönkeruunesteeseen. Jos energiakaivon lämpövastus on pieni, kallioperän lämpö siirtyy hyvin lämmönkeruunesteeseen.

12 12/28 Järvi/merilämpö Lämpölaitoksen sijaitessa lähellä järveä tai muuta vesistöä on mahdollista saada järvi/merilämpöä, joka on myös yksi geoenergian muoto maa- ja kalliolämmön ohella. Järvilämpö hyödyntää aurinkoenergiaa, joka on varastoituneena järven tai meren pohjaan ja veteen. Järjestelmää varten pitkä putki upotetaan pohjaan. Putkessa virtaa lämmönsiirtoaine, joka pumpataan lämpöpumpulle. Järvilämpö toimii aivan samalla tavalla kuin kalliolämpö, erona vain se, että hyödynnetään järven pohjaan ja veteen varastoitunutta aurinkoenergiaa. Tällä hetkellä suuri mielenkiinnon kohde on juuri vesistöjen pohjassa olevaan sedimenttiin varastoitunut lämpö, mitä tutkitaan ja kartoitetaan Suomessa Maalämpöpumpputeknologia Maalämpöpumpussa on sähkömoottorikäyttöinen kompressori, joka höyrystimen ja lauhduttimen avulla nostaa maaperästä saatavan viileän lämmön talon ja käyttöveden lämmittämiseen soveltuvaksi lämmöksi. Yksinkertaistaen maalämpöpumpun kompressori puristaa maaperän viileän lämmön korkeampaan lämpötilaan. Maalämpöpumppu muuttaa maaperästä lämmönkeruuputkistolla ja lämmönkeruunesteellä saatavan 1 7-asteisen lämmön asteiseksi lämmöksi (uusimmat ratkaisut jopa 90 asteeseen saakka), jota voidaan käyttää niin rakennusten kuin lämpimän käyttöveden lämmitykseen. Maalämpöpumppu tarvitsee toimiakseen sähköenergiaa. Maalämpöpumpun tarvitsema sähköenergia on noin kolmannes tai neljännes maalämpöpumpun tuottamasta lämpöenergiasta. Jokaista ostettua kilowattituntia kohden maalämpöpumppu tuottaa kolme tai neljä, optimaalisissa olosuhteissa jopa viisi kilowattituntia lämpöenergiaa. Tästä johtuen maalämpöpumppu on erittäin energiataloudellinen ja ympäristöystävällinen lämmitysjärjestelmä. Maalämpöpumppu sisältää suljetun kylmäainekierron jonka kierto/toiminta on seuraava: Sähkömoottorikäyttöinen kompressori puristaa maalämpöpumpun kaasumaista kylmäainetta korkeampaan paineeseen ja lämpötilaan. Lauhdutin siirtää maalämpöpumpun kompressorin puristamasta kuumasta kaasumaisesta aineesta lämmön veteen. Samalla kun kuumasta kylmäaineesta otetaan lämpöä, maalämpöpumpun kylmäaine tiivistyy nesteeksi. Paisuntaventtiilin kautta maalämpöpumpun nesteytynyt kylmäaine siirtyy alempaan paineeseen. Höyrystimeen tulee maalämpöjärjestelmän lämmönkeruupiirin tuloputki, jossa virtaava lämmönkeruuneste lämmittää nesteytynyttä ja matalammassa paineessa olevaa kylmäainetta. Höyrystimessä kylmäaine kaasuuntuu lämmönkeruunesteen lämmityksen vaikutuksesta. Maalämpöpumppujen ominaisuuksissa on merkittäviä eroja ja oikean lämpötila-alueen maalämpöpumpun valinta onkin tärkeää tehokkaan lämmitysjärjestelmän aikaansaamiseksi. Tärkeää on myös maalämpöpumpun lämmön tuoton energiatehokkuus. Lämmön tuoton energiatehokkuus eli hyötysuhde (COP-luku) ilmoitetaan normin mukaisella tavalla, eli tarkastellaan, kuinka paljon maalämpöpumppu tuottaa lämmitysenergiaa silloin, kun lämmönkeruuputkistosta saatava liuos on 0-asteista, ja maalämpöpumppu

13 13/28 tuottaa joko 35-asteista tai 50-asteista vettä. COP-luvuissa on jonkin verran eroja eri valmistajien kesken. Hyötysuhde laskee sitä mukaa, mitä kuumempaa vettä lämpöpumppu joutuu tuottamaan. Mäntäkompressoriteknologia Mäntäkompressori on yleinen pienemmissä lämpöpumppusovelluksissa. Sen vahvuudet ovat tunnettuus ja yksinkertaisuus, toisaalta myös hyvä hyötysuhde. Alla on esitetty tyypillinen mäntäkompressorilla (harmaa) toimiva lämpöpumppuyksikkö. Kuva 4. Esimerkki 100 kw:n lämpöpumppuyksiköstä. Ruuvikompressoriteknologia Ruuvikompressoreita käytetään suuremmissa lämpöpumppusovelluksissa (kuva 5 alla). Ruuvikompressorin (harmaa komponentti) etuja ovat helppo säädettävyys ja pitkäikäisyys sekä fyysinen koko suhteessa tehontarpeeseen.

14 14/28 Kuva 5. Esimerkki 300 kw:n lämpöpumppuyksiköstä. 4.2 Aurinkoenergiaan perustuvat teknologia Energianlähteet ja hyödynnettävyys Etelä-Suomessa auringonsäteilyn määrä vaakatasolla ja vuositasolla mitattuna on noin kwh/m2. Aurinkokeräimeen osuvaan säteilyyn vaikuttaa säteilyn voimakkuuden lisäksi erittäin merkittävästi laitteen suuntaus ja sijainti. Keräimen suuntauksessa tulee kiinnittää huomiota kahteen tärkeään kulmaan: kallistuskulmaan ja astimuuttikulmaan eli poikkeamaan etelästä. Kallistuskulmalla tarkoitetaan vaakatason ja laitteiston(keräimien) välistä kulmaa. Aurinkokeräimien sijainniksi tulee valita mahdollisimman varjoton paikka. Tervasaaren kohteessa kiinteistöjen katoille mahtuu hyvin keräimiä asennettua. Aurinkokeräimien suunta kannattaa kiinteissä kuten tässäkin asennuksessa valita etelä. Järjestelmästä saadaan suurin hyöty suuntauksen kulmilla +-45 asetta etelästä tällöin häviöt vuositasolla jäävät noin 7 prosenttiin. Aurinkokeräimiä on käytetty jopa kokonaisten alueiden lämmittämiseen. Usein ongelmaksi on kuitenkin muodostunut aurinkokeräimien tilantarve ja asemointi optimaalisesti. Lisäksi aurinkoenergiaa voidaan tuottaa vain osan vuodesta järkevästi. Tämän vuoksi aurinkokeräimiä ei voida suositella alueen lämmitysratkaisun selkärangaksi.

15 15/ Aurinkokeräinteknologia Aurinkoteknologia voidaan jakaa kahteen erilliseen teknologiaan: aurinkolämpökeräimiin ja aurinkosähköpaneeleihin. Aurinkolämpökeräimiä voi käyttää osana pääteknologialla (esim. maalämpö ja biopolttoaineet) tuotetun energian tuotannossa (lämmöntuotanto). Pienellä aurinkoinvestoinnilla voidaan tehostaa maalämpöratkaisua ja tuottaa myytävää energiaa edullisemmin. Aurinkosähköpaneeleilla taas saadaan tuotettua suoraan sähköä, joka on hyödynnettävissä kiinteistöjen ja lämpökeskuksen tarvitseman ostosähkön korvaamiseen. Nykyisiä markkinoilla olevia teknologioita vertailtaessa on aurinkolämpökeräinten hyötysuhde selvästi parempi kuin aurinkosähköpaneelien. Vaikka aurinkosähköpanelit ovat investointikustannukseltaan neliötä kohti lähes puolet halvempi kuin aurinkölämpökeräinten, niin teknillistaloudellisten laskelmien perusteella on lämmöntuottaminen sähkön sijaan auringosta selvästi edullisempaa. Kun aurinkolämpökeräimien teknillistaloudelliseksi vertailuluvuksi annetaan 1 yksikköä/kwh, saadaan nykyisille aurinkosähköpaneeleille vertailuluvuksi 1,3 yksikköä/kwh (sähkön tuotanto 30 % kalliimpaa kuin lämmön tuotanto). Tämä laskelma on tehty sillä oletuksella, että aurinkosähköpaneeleilla tuotettu sähkö muutetaan lämmöksi ja on näin vertailukelpoinen aurinkolämpökeräimillä tuotetun lämmön kanssa. Aurinkokeräimiä voi käyttää osana pääteknologialla (esim. maalämpö ja biopolttoaineet) tuotetun energian tuotannossa. Pienellä aurinkoinvestoinnilla voidaan tehostaa maalämpöratkaisua ja tuottaa myytävää energiaa edullisemmin. Alla on esitetty erään kotimaisen valmistajan aurinkolämpökeräin. Kuva 6. Tasoaurinkolämpökeräin

16 16/28 Seuraavassa on esitetty esimerkkilaskelmat aurinkolämmityssimulaatiosta. Aurinkolämmityssimulaatio on toteutettu GetSolar-ohjelmistolla. Esimerkkisimulaatio on laadittu laitokselle, jonka vuotuinen energiantuotanto on noin 570 MWh. Simulaation lähtökohdat ovat seuraavat: aurinkokeräimet sijoitettu kohderakennuksen tasakatolle, jonka ilmansuunta on kaakko aurinkokeräimet suunnattu eteläsuuntaan keräin-neliömetrejä 60 m2 keräimiltä saatava huippu(mitoitus)teho n 55 kw auringonsäteilyn määrä Itä-Suomen alueella Simulaation tulokset on esitetty seuraavassa Simulaation tulokset on esitetty seuraavassa. Taulukko 1. Aurinkosimuloinnin tulokset Simulaatiosta voidaan todeta, että aurinkokeräinten tuotto on n. 7 % vuotuisesta tuotannosta. Kesäaikana sen merkitys on suurempi johtuen säteilyn määrästä. Kesällä voidaankin vähentää muun energiantuotannon operointia suhteessa enemmän, johtuen aurinkoenergian tuomasta korkeasta energiatasosta esim. käyttöveden lämmittämiseen. Aurinkolämmitys on perusteltavissa käytännössä nollatason käyttökustannuksilla sekä uusiutuvana energialähteenä. Saman vuotuisen tuotannon (40 MWh) tekeminen esim. lämpöpumpulla kustantaisi arviolta 1300 /a ja biokattilalla n 1500, keskiarvona Samalla summalla maksetaan takaisin n. 4 m2 aurinkokeräimiä vuodessa. 60 m2:n keräinmäärän takaisinmaksuun kuluisi arviolta 15 vuotta, jonka jälkeen järjestelmä tuottaa nettoa.

17 17/28 Aurinkojärjestelmän investointi ja käyttöönotto jätetään usein optioksi lämmitysratkaisua rakentaessa. Optio on helposti käytettävissä, sillä se on muista järjestelmistä riippumaton ja toisinpäin. Teknisesti sen lisääminen on helppoa olevaan järjestelmään. Ensiarvoisen tärkeää on kuitenkin suunnitella oikein aurinkokeräimien tuottaman energian käyttö järjestelmätasolla Aurinkokennoteknologia Aurinkosähköä tuotetaan aurinkopaneelilla. Paneelit koostuvat aurinkokennoista, joissa auringonsäteiden energia aikaansaa sähköjännitteen. Kennojen raaka-aineena käytetään yleisimmin kiteistä, monikiteistä tai amorfista piitä. Aurinkokenno on elektroninen puolijohde. Auringonsäteily synnyttää kennon ala- ja yläpinnan välille jännitteet, ja kytkemällä tarpeellinen määrä kennoja sarjaan saadaan haluttu jännitteen taso. Kennoston eli aurinkopaneelin tuottaman virran määrä riippuu auringonsäteilyn voimakkuudesta. Mitä pilvisempää, sitä heikompaa on säteily, ja sitä pienempi virran määrä Aurinkosähkön tuotantoon on kehitteillä korkeamman hyötysuhteen aurinkopaneeleita, jotka pystyvät hyödyntämään myös ei näkyvää valoa. Tätä tekniikkaa käyttäviä paneeleita ei kuitenkaan ole vielä kaupallistettu. Jotta näillä paneeleilla päästäisiin edullisempaa energiantuotantoon kuin aurinkolämpökeräimillä, tulisi niiden neliöhinnan asettua noin 30 % nykyisten aurinkolämpökeräinten neliöhinnan alapuolelle.

18 18/28 5. Alustava selvitystyö 5.1 Perusvaihtoehdot Mietittäessä Tervasaaren alueen aloituskorttelien uusiutuvan energian ratkaisuja tehtiin alustava selvitystyö ja alustavia laskelmia ns. perusvaihtoehdoille. Perusvaihtoehdoiksi luettiin kiinteistökohtainen maalämpö, perinteinen kaukolämpö ja niiden yhdistelmä. Seuraavassa on kerrottu näiden vaihtoehtojen edut ja haitat. Edut ja haitat on koottu myös taulukkoon 2. Kiinteistökohtainen maalämpö ja viileä on toteutettavissa alueen kiinteistöihin, mutta haasteeksi voi muodostua maalämpökaivojen vaatima tilantarve. Kiinteistöjen tonteilla on niukasti tilaa kaivoille, joten todennäköisesti kaikkea lämmitystä ja etenkään jäähdytystä ei saada tuotettua kiinteistön omilla kaivoilla. tonteilla. Tämä ratkaisu vaatii lämmön priimauksen sähköllä tai muulla energialla toimiakseen. Haasteeksi voi myös muodostua rakentajien halukkuus investoida maalämpöjärjestelmiin. Kiinteistökohtainen järjestelmä vaatii myös kiinteistöltä omaa operointia (huoltoyhtiö tms.). Jos taas ulkopuolinen investoija/energianmyyjä investoi järjestelmään tarkoittaa se useita operointikohteita ja laitteita (jokainen kiinteistö oma operointikohde). Hyvänä puolena kiinteistökohtaisessa ratkaisussa on se, ettei järjestelmä ole riippuvainen rakentumisesta. Myös tuotantokustannukset ovat kilpailukykyiset (65-70 /MWh), mikäli kiinteistöjen tonteille saadaan sijoitettua riittävästi maalämpökaivoja. Kaukolämpöverkon laajentaminen alueelle on ongelmallista, sillä nykyisen kaukolämpöverkon tehot ei riitä ainakaan koko alueen lämmön tuottamiseen. Käytännössä tämä vaatisi nykyisen kaukolämpölaitoksen laajentaminen tai kokonaan uuden rakentamisen alueelle. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että investointi tulisi olemaan energiayhtiön näkökulmasta hieman edullisempi kuin aluelämpölaitoksen, mutta Tervasaaren alueen kiinteistöille ei tällöin järkevästi saataisi tuotettua kaukokylmää. Kiinteistökohtaisen maalämmön, -viileän ja perinteisen kaukolämmön yhdistäminen on myös mahdollista Tervasaaren alueelle. Tällöin järjestelmä toimisi kuin kahden edellä esitetyn vaihtoehdon yhdistelmä. Maalämmöllä tuotettaisiin pääosa kiinteistöjen lämmöntarpeesta ja priimaus ja huiput katettaisiin kaukolämmöllä. Ongelmaksi tässä vaihtoehdossa muodostuu järjestelmän kalleus. Kaukolämpöverkon vetäminen pelkkiä huipputehontarpeita varten ei ole kannattavaa jo valmiiksi uudelle alueelle, jossa kiinteistöt ovat jo valmiiksi energiatehokkaita. Käytännössä kiinteistöt joutuisivat ottamaan täysitehoiset kaukolämpöliittymät kiinteistöihinsä, jotta kaukolämpötoimijan kannattaisi alueelle kaukolämpö vetää. Koska kaukolämpöä ostettaisiin MWh-määräisesti vähän, tulisi /MWh hinnaksi kaukolämmölle todennäköisesti niin korkea hinta, että priimaus olisi halvempaa sähköllä.

19 19/28 Taulukko 2. Perinteiset lämmöntuotantovaihtoehdot Tervasaaressa Vaihtoehto Kuvaus Edut Haitat Kiinteistökohtainen maalämpö Kaukolämpö Kiinteistökohtainen maalämpö tuettuna kaukolämmöllä Jokaiselle kiinteistölle tai osakeyhtiölle rakennetaan oma maalämpöratkaisu Jokaiselle kiinteistölle tai osakeyhtiölle tulee normaali kaukolämpöliittymä Jokaiselle kiinteistölle tai osakeyhtiölle rakennetaan oma maalämpöratkaisu sekä varalämmönlähteeksi/ priimaukseen normaali kaukolämpöliittymä - Ei riippuvainen rakentumisesta - Kilpailukykyiset tuotantokustannukset - Jäähdytysmahdollisuus kiinteistöille (rajallinen) - Edullinen energiaratkaisu investoijan kannalta - Huoleton kiinteistöille - Jäähdytysmahdollisuus kiinteistöille (rajallinen) - Varma varalämmönlähde -Edullinen perusenergia maalämmöllä kiinteistöille - Kiinteistöjen tonteilla niukasti tilaa maalämpökaivoille - Vaatii priimaavan/varalämmöntuotantoratkaisun (esim. sähkön) - Rakentajien halukkuus investoida maalämpöjärjestelmiin? - Vaatii kiinteistön oman operoinnin (oma laitteisto) - Ulkopuoliselle energianmyyjälle lukuisia huolto/operointikohteita - Kaukolämpöverkon laajentaminen alueelle ongelmallista tämän hetkisen rajallisen tehokapasiteetin vuoksi - Vaatii uutta laitoskapasiteettia nykyiseen kaukolämpöverkkoon - Ei mahdollista kaukokylmää alueelle - Kallis investointi - Kallis kokonaisenergian hinta - Kiinteistöjen tonteilla niukasti tilaa maalämpökaivoille - Rakentajien halukkuus investoida maalämpöjärjestelmiin? - Vaatii kiinteistön oman operoinnin (oma laitteisto) - Ulkopuoliselle energianmyyjälle lukuisia huolto/operointikohteita - Vaatii uutta laitoskapasiteettia nykyiseen kaukolämpöverkkoon

20 20/ Alustavat laskelmat Alustavat tarkastelut ja laskelmat tehtiin seuraaville alueellisille tuotantoteknologioille: - Lämpöpumpputeknologia: Maa-, meri- ja sedimenttilämpö - Aurinkoenergia: Aurinkolämpö ja sähkö - Polttotekniikat: Hake- ja pellettilämmitys Alustavien tarkasteluiden ja laskelmien perusteella tarkasteltavaksi vaihtoehdoksi valikoitui alueellinen maalämpö priimattuna kaukolämmöllä. Seuraaviin kappaleisiin on koottu alustavan selvitystyön perusteella saadut tulokset. Meri- ja sedimenttilämpö ovat laskelmien mukaan alkuinvestoinniltaan maalämpöä kalliimpia. Ne tulevat kuitenkin kilpailukykyisiksi maalämmön kanssa alueen laajentuessa koskemaan koko Tervasaarta. Meri- ja sedimenttilämmölle suurin haaste alustavien laskelmien mukaan on alueen vaiheittainen rakentuminen, koska lämmönkeruujärjestelmän laajentaminen ei näissä vaihtoehdoissa onnistu yhtä helposti kuin maalämpökaivojen lisääminen. Maalämmölle vaihtoehtoiset keruujärjestelmät on kuitenkin mielessä pidettävä asia, koska koko Tervasaaren tarpeeseen ei maalämpökaivoille alueelta löydy tilaa. Tässä selvitystyössä niihin ei kuitenkaan tarkemmin paneuduttu, vaan laskelmat kohdistettiin maalämpökeräyspiireihin lämpöpumpputeknologioita tarkasteltaessa. Maalämpö on alustavien laskelmien ja selvitystyön perusteella potentiaalisin ja käytännössä kiinnostavin vaihtoehto tuottaa lämpöä Tervasaaren korttelien 83 ja 84 alueelle. Aurinkoenergian alustavassa kartoituksessa käytiin läpi aurinkosähkön ja aurinkolämmön tuottamista alueella. Aurinko ei sovellu peruslämmöntuotantoon näin Suomen oloissa, minkä vuoksi aurinkolämpöratkaisua ei selvitetty kuin yleisessä tarkastelussa. Kausittainen käyttö aiheuttaa pitkät takaisinmaksuajat aurinkojärjestelmille verrattaessa muihin lämmöntuotantotekniikkoihin. Aurinkosähköjärjestelmät ovat varteenotettava vaihtoehto energiantuotantoon kerrostalokiinteistöissä, mutta alue-energiatarkasteluun niitä ei tässä työssä otettu. Sekä aurinkolämpö että -sähköjärjestelmät soveltuvat kiinteistökohtaisiin ratkaisuihin tai lisäenergianlähteeksi yksittäisille kiinteistöille aluelämpöjärjestelmän rinnalle. Molemmat perinteiset polttotekniikat, sekä hake että pelletti, ovat tuotantokustannuksiltaan ja investoinniltaan kilpailukykyiset vaihtoehdot maalämmölle Tervasaaren aluelämpöjärjestelmässä. Ongelmaksi muodostuu kuitenkin lämpölaitoksen sijoittaminen alueelle. Asuinalueen välittömään läheisyyteen ei esimerkiksi välttämättä haluta savupiippua. Myös polttoainelogistiikka muodostaa ongelman asuinalueen läheisyydessä. Tervasaaren tyyppiseltä alueelta juuri edellä mainitut haasteet karsivat käytännössä hakelämpöön pohjautuvan lämpölaitoksen kokonaan pois vaihtoehdoista. Pelletti on polttoainelogistiikaltaan helpompi, mutta ainut järkevä sijoituspaikka laitokselle olisi Tervasaaren alueen ulkopuolella. Tämä veisi pohjan alueellisesta lämpölaitoksesta kokonaan. Polttotekniikat poissulkevat myös alueellisen jäähdytysratkaisun käytännössä pois. Näitä vaihtoehtoja voisi enneminkin miettiä nykyisen kaukolämpölaitoksen korvaajiksi, muttei aluelämpöratkaisuksi. Tuotantokustannuksissa päästään alustavien tarkastelujen perusteella selvästi nykyistä ratkaisua edullisimpiin tuotantokustannuksiin.

21 21/28 6. Tekninen ratkaisuehdotus ja kannattavuus 6.1 Kustannuslaskelmat Tarkasteltava vaihtoehto valittiin :n kokemuksen ja asiakkaan kanssa läpikäytyjen palaverien ja keskustelujen perusteella. Tarkemmat laskelmat tehtiin järjestelmälle, jossa alueen lämmitys ja jäähdytys tehdään keskitetyllä maalämmöllä ja lämmityksen priimausenergiana käytetään kaukolämpöä. Laskelmat tehtiin 6:lle eri rakentumisvaiheelle, joissa huomioitiin myös lämpö/jäähdytysverkoston vaiheittainen rakentuminen. Liitteen 2 taulukoissa on esitetty ratkaisuvaihtoehdon kustannusrakenne eri rakentumisvaiheissa. Vertailu on tehty teknillistaloudellisesta näkökulmasta huomioiden ratkaisun käytettävyyteen ja asiakkaan tahtotilaan liittyvät näkökulmat. Tässä ratkaisuselvityksessä läpikäydyt ja lasketut rakentumisvaiheet olivat: VE1: Keskitetty maalämpöpumppulaitos täysmitoitettuna korkealämpöjärjestelmänä (n C), aluelämpö- ja aluejäähdytysverkostolla, tuettu talvella ulkopuolisella kaukolämmöllä Korttelin 83 2 kerrostaloa kuormana VE2: Keskitetty maalämpöpumppulaitos täysmitoitettuna korkealämpöjärjestelmänä (n C), aluelämpö- ja aluejäähdytysverkostolla, tuettu talvella ulkopuolisella kaukolämmöllä Korttelin 83 4 kerrostaloa kuormana VE3: Keskitetty maalämpöpumppulaitos täysmitoitettuna korkealämpöjärjestelmänä (n C), aluelämpö- ja aluejäähdytysverkostolla, tuettu talvella ulkopuolisella kaukolämmöllä Korttelin 83 kokonaisuudessaan kuormana VE4: Keskitetty maalämpöpumppulaitos täysmitoitettuna korkealämpöjärjestelmänä (n C), aluelämpö- ja aluejäähdytysverkostolla, tuettu talvella ulkopuolisella kaukolämmöllä Kortteli 83 ja puolet korttelista 84 kuormana VE5: Keskitetty maalämpöpumppulaitos täysmitoitettuna korkealämpöjärjestelmänä (n C), aluelämpö- ja aluejäähdytysverkostolla, tuettu talvella ulkopuolisella kaukolämmöllä Korttelin 83 ja 84 (pois lukien 84 KL alue) kuormana VE6: Keskitetty maalämpöpumppulaitos täysmitoitettuna korkealämpöjärjestelmänä (n C), aluelämpö- ja aluejäähdytysverkostolla, tuettu talvella ulkopuolisella kaukolämmöllä Korttelin 83 ja 84 (sisältää 84 KL alue) kuormana VE7: Keskitetty maalämpöpumppulaitos täysmitoitettuna korkealämpöjärjestelmänä (n C), aluelämpö- ja aluejäähdytysverkostolla, tuettu talvella ulkopuolisella kaukolämmöllä ja syöttö vastaavasti kesällä ulkopuoliseen kaukolämpöverkkoon Korttelin 83 ja 84 kuormana

22 22/28 Teknillistaloudellinen vertailu tehtiin seuraavin lähtötietojen ja oletusten perusteella: - Korkotaso 3 % (valittu) - Rakennusten lämmitettävä pinta-ala m 2 o tiedot Haminan Energia Oy: Energiahuollon yleisselvitys, Verkostolaskentakartta, Tervasaaren kaukolämpö, Rakennusten lämmitettävä tilavuus m 3 o tiedot Haminan Energia Oy: Energiahuollon yleisselvitys, Verkostolaskentakartta, Tervasaaren kaukolämpö, Huipputehon tarve (lämmitys) 1,2 MW - laskentaperusteena W/m 2 lämmitykselle, huipun käyttöaika keskimäärin 2000 h - Lämmitysenergian tarve 2600 MWh/a - Jäähdytysenergia potentiaali n. 160 MWh/a o laskentaperusteena keskimäärin W/m 2 ja huipunkäyttöaika h - Kaikki korttelien 83 ja 84 kiinteistöt liittyvät rakennuttuaan aluelämpöverkkoon - Ostoenergian/polttoaineen hinnat (valitut): o Ostosähkö 100 /MWh (alv 0 %) o Kaukolämpö 55 /MWh (alv 0 %) Teknistaloudellinen vertailu on ulotettu koskemaan projektikuluja, prosessilaitteita, rakennustekniikkaa ja tarvittavia investointeja infrastruktuuriin. Kaikille vaihtoehdoille laskettiin kokonaisinvestoinnit. Tarkastelumenetelmänä käytetään annuiteettimenetelmää, jossa investointi jaetaan annuiteettitekijällä tarkasteluajanjaksoille (investointien käyttöajat). Korkokantana käytettiin 3 %. Lisäksi lasketaan tuotannon aiheuttamat vuosittaiset (muuttuvat) kustannukset. Näihin yleensä luetaan käyttöenergiakulut ja huoltokulut. Tuotannon kuluja katetaan liittymämaksuilla, perusmaksuilla ja energiamaksuilla. Menetelmä perustuu investoinnin hankintamenon jakamiseen pitoajalle (investointierien käyttöajat) niin, että lähtöomaisuudelle laskettu korko ja poisto muodostavat aina vakion. Näin ollen saadaan tulevan investoinnin pääoma- ja korkokulut jaettua tarkasteluajan vuotta kohden. Laskelmaan on investoinnin lisäksi tuotu muuttuvat kustannukset (tuotannon energiankäyttökustannukset) sekä operointikustannukset (huolto, valvonta). Lopputulokseksi saadaan toisiinsa nähden vertailukelpoiset arviot kustannuksista vuotta kohden tarkasteluajalle sekä tuotantokustannukset /MWh. Seuraavassa on esitetty kaavioina kustannustarkastelut, jossa liitteen 2 laskelmien tulokset on purettu tärkeimpiin tunnuslukuihin.

23 23/28 Kuva 7. Kustannusjakaumat vaihtoehdoittain Kuva 8. Tuotantokustannukset vaihtoehdoittain