LÄMMITYSTAPA- SELVITYS

Transkriptio

1 LÄMMITYSTAPA- SELVITYS Työ: L14091 Aartapolku KOTKA 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... 10

3 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 3 Katajala/mika L14091 Kotkan kaupunki LÄMMITYSTAPASELVITYS 1 KOHDETIEDOT Kohde Vertailun tekijä Tilaaja Aartapolku KOTKA LVI Studio Oy Mika Katajala Tornatorintie KOTKA Puh Kotkan kaupunki Energia- ja ilmastoasiantuntija Esa Partanen Kustaankatu KOTKA Tämän selvityksen tarkoituksena on löytää optimaalisin ratkaisu uusitutuviin energiamuotoihin perustuvista lämmitysvaihtoehdoista Pihkoon koulun ja päiväkodin 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. Selvityksen ohjaukseen osallistuivat lisäksi isännöinnin edustajat Kotkan tilapalvelusta. Kustannusvertailut perustuvat marraskuun 2014 hintatasoon eivätkä ne sisällä arvonlisäveroa (alv 0 %). Vertailujen investointikustannukset käsittävät kaikki lämmitystavan muutostöistä aiheutuvat rakennuskustannukset ja laitteistot käyttövalmiiksi asennettuina. 1.1 Yleistiedot toimivat toisistaan erillisissä rakennuksissa. Päiväkoti toimii vanhemmassa rakennuksessa (rakennusvuosi 1958) ja koulu uudemmassa rakennuksessa (rakennusvuosi 1976).

4 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 4 Pinta-alat: koulu 2004 m² päiväkoti 496 m² yhteensä 2500 m² 1.2 Energiankulutustiedot Lämmityksen energiankulutus Vuosi Maakaasun kulutus [m³/a] Sääkorjattu energiankulutus [MWh/a] Vuonna 2012 maakaasun sääkorjattu kulutus on ollut huomattavasti pienempi kuin muina vuosina. Tämä saattaa johtua siitä, että kulutuslukeman luentaväli on ollut vuonna 2012 pienempi kuin vuosina 2011 ja Tässä laskelmassa kulutuksena on käytetty vuosien keskiarvoa 784 MWh/a. Sähköenergian kulutus Vuosi Mitattu kulutus [MWh/a] Tässä laskelmassa sähköenergian kulutuksena on käytetty vuosien keskiarvoa 213 MWh/a. 2 LÄMMÖNTUOTANTO 2.1 Nykyinen lämmöntuotanto ja lämmönjako Nykyinen lämmitysmuoto on maakaasulämmitys. Lämpökeskus sijaitsee koulurakennuksessa. Lämpökeskuksessa on kaksi lämmityskattilaa, joista toinen 210 kw ja toinen 120 kw. Lämmityskattilat ovat vuodelta Lämmityskattiloilta lähtevän menoveden lämpötila on +90 C ja palaavan veden lämpötila +70 C. Maakaasukattilalla toimivan lämmitysjärjestelmän hyötysuhteeksi on oletettu 87 % (Motiva Oy / Polttoaineiden läm-

5 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 5 pöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet sekä energian hinnat). Lämmönjako on toteutettu vesikiertoisella patteriverkostolla. Lämmitysverkoston mitoituslämpötilat ulkolämpötilalla -26 C ovat: menovesi +80 C ja paluuvesi +60 C. Koulurakennuksessa sekä päiväkotirakennuksessa on koneellinen tuloja poistoilmanvaihto. Tuloilma lämmitetään ilmanvaihtokoneiden vesikiertoisilla lämmityspattereilla, joiden toimintalämpötilat ovat: menovesi +70 C ja paluuvesi +40 C. Lämmitysverkostojen perussäätö on suoritettu vuonna Lämpimän käyttöveden varaajia on kaksi, toinen koulurakennuksen tarpeisiin ja toinen päiväkodin tarpeisiin. Varaajien lämpötilat ovat koulurakennuksessa +70 C ja päiväkotirakennuksessa +55 C. Nykyiset energiakustannukset Maakaasun hinta on 52,30 snt/m³, sisältäen siirron kulutusmaksun ja energiamaksun sekä energiaveron. Tämän lisäksi maakaasusta peritään kiinteää maksua /a, joka sisältää siirron kiinteän maksun, huoltovarmuusmaksun ja velvoitevarastointimaksun. Maakaasun energiakustannukset vuodessa ovat näin ollen noin /a. Maakaasun CO2-ominaispäästökerroin on 198 gco2/kwh (Motiva Oy / Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet sekä energian hinnat), joten hiilidioksidipäästöjä nykyisellä maakaasulämmityksellä syntyy noin 155 tn/a. 2.2 Uudet lämmöntuotantovaihtoehdot Uudistuviin energiamuotoihin perustuvat lämmöntuotantotavat eivät synnytä hiilidioksidipäästöjä, joten kiinteistöjen lämmityksen muodostamia hiilidioksidipäästöjä voidaan oleellisesti vähentää käyttämällä uudistuvia energiamuotoja lämmitykseen. 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.

6 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 6 Biokaasu on kalliimpaa kuin nykyisin käytössä oleva maakaasu, joten biokaasuun siirtyminen kasvattaa vuotuisia energiakustannuksia. Biokaasu ja kondenssikattila Nykyisiä energiakustannuksia voidaan pienentää uusimalla toinen nykyisistä kattiloista kondenssikattilaksi, jonka teho riittää täydelle lämmitystehontarpeelle. Toinen nykyisistä kattiloista voidaan jättää varakattilaksi. Kondenssikattilalla toimivan lämmitysjärjestelmän hyötysuhde on noin 93 % (Motiva Oy / Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet sekä energian hinnat), joten kondenssikattilalla saavutetaan noin 6 % parempi energiankäytön hyötysuhde verrattuna tavanomaiseen maakaasukattilaan. Tämä tarkoittaa energiansäästöä 47 MWh/a. Energiankulutus biokaasulla ja kondenssikattilalla on näin ollen 737 MWh/a. Kondenssikattilan perustamiskustannukset muodostuvat nykyisen kattilan ja polttimen vaihdosta 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 korvaavalle biokattilalle sekä tarvittavalle varaöljysäiliölle. Myös tarvittavalle pellettien varastosiilolle on tilaa lämpökeskuksen vieressä piha-alueella. Pellettilämmitykseen siirryttäessä lämpökeskuksen nykyisten kattiloiden tilalle asennetaan yksi 400 kw:n tehoinen puupellettikattila. Ulos lämpökeskuksen viereen asennetaan noin 50 m³:n pellettisiilo, josta pelletit annostellaan ruuvikuljettimella kattilan polttimelle. Varastosiilon kapasiteetti riittää noin viiden viikon tarpeisiin talviaikana ulkolämpötilan ollessa keskimäärin -7 C. 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.

7 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 7 Lämmitysjärjestelmän hyötysuhteen voidaan olettaa olevan pellettilämmityksellä on noin 80 % (Motiva Oy / Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet sekä energian hinnat), joka on 7 % heikompi kuin nykyisellä maakaasulämmityksellä, joten energiankulutus kasvaa nykyisestä kulutuksesta lukemaan 839 MWh/a. Pelletti polttoaineena on sen sijaan maakaasua edullisempaa, koska pellettilämmityksessä ei ole perusmaksuja. Huoltokustannukset pellettilämmityksessä ovat hieman suuremmat kuin maakaasulämmityksessä. Huoltokustannukset koostuvat lähinnä tuhkan poistosta, nuohouksesta ja kuljettimien huolloista. Pellettilämmityksen kuljettimet ja savukaasujen puhdistuslaitteisto lisäävät hieman sähköenergian kulutusta. 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, kun toinen lämmityskattiloista jätetään käyttöön lisäenergiakattilaksi. Pienempi maakaasukattila (120 kw), voidaan korvata maalämpöpumpulla ja suurempi maakaasukattila (210 kw), jätetään lisäenergiakattilaksi. 120 kw tehoisella maalämpöpumpulla voidaan kattaa 84 % kiinteistön lämpöenergian tarpeesta. 120 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

8 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 8 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 128 MWh/a, mutta lämmitykseen käytettävän sähköenergian kulutus lisääntyy 263 MWh/a:lla. Myös liittymien vuosimaksuihin toimenpiteellä on merkitys niin, että maakaasun perusmaksu pienenee 2220 /a, mutta sähkön perusmaksu nousee 700 /a. Maalämpö ja biokaasu Ratkaisu on sama kuin edellä esitetty maalämpö ja maakaasu, mutta kaasutuote vaihdetaan maakaasusta biokaasuksi. Biokaasu on tuotteena hieman kalliimpaa kuin maakaasu. 2.3 Lämmöntuotantovaihtoehtojen vaikutus käytettäviin energiamuotoihin ja kasvihuonepäästöihin Seuraavassa taulukossa on esitetty eri energiantuotantovaihtoehtojen polttoaineen vuosikulutukset sekä hiilidioksidipäästöt. 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 _ 146 tn/a kondenssikattila Biokaasu ja kondenssikattila m³/a 0 MWh/a - - Pellettikattila MWh/a 165 tn/a 1 tn/a Maalämpö ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu m³/a MWh/a - 78 tn/a m 3 /a 263 MWh/a - 53 tn/a

9 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 9 3 KANNATTAVUUSLASKELMAT Kannattavuuslaskelmissa on käytetty seuraavia, marraskuun 2014 hintatasoon perustuvia, energianhintoja: Biokaasu 70,35 /MWh + kiinteät maksut 7687,11 /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 nykytilanne ilman muutoksia. Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Säästö yhteensä Maakaasu /a /a Biokaasu /a /a /a 155 tn/a Ei ole Biokaasu ja /a /a /a 155 tn/a Ei ole kondenssik. Pellettikattila /a /a /a 155 tn/a 17 a Maalämpö /a /a /a 77 tn/a 13 a ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu /a /a /a 102 tn/a 16 a Kannattavuuslaskelmat 20 vuoden elinkaarikustannusten perusteella CO 2- päästöväh. Takaisinmaksuaika Lämmitysmuotmiskust. Perusta- Ylläpitokust. Energiakust. Kust. yhteensä Säästö vuodessa 20 vuodessa 20 vuodessa vuodessa Maakaasu Biokaasu Biokaasu ja kondenssik. Pellettikattila Maalämpö ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu

10 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 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 nykytilanne ilman muutoksia. Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Säästö yhteensä Maakaasu /a /a Biokaasu /a /a /a 155 tn/a Ei ole Biokaasu ja /a /a /a 155 tn/a Ei ole kondenssik. Pellettikattila /a /a /a 155 tn/a 15 a Maalämpö /a /a /a 77 tn/a 11 a ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu /a /a /a 102 tn/a 14 a Kannattavuuslaskelmat 20 vuoden elinkaarikustannusten perusteella CO 2- päästöväh. Takaisinmaksuaika Lämmitysmuotmiskust. Perusta- Ylläpitokust. Energiakust. Kust. yhteensä Säästö vuodessa 20 vuodessa 20 vuodessa vuodessa Maakaasu Biokaasu Biokaasu ja kondenssik. Pellettikattila Maalämpö ja maakaasu Maalämpö ja biokaasu TOTEUTUSEHDOTUS soveltuvat erinomaisesti maalämmön ja maakaasun yhteiskäyttökohteeksi. Tätä lämmöntuotantotapaa puoltavat seuraavat kohteen ominaisuudet: tonttialue on suuri nykyinen lämmityskattila on käyttökelpoinen maalämmön tulistukseen kiinteistössä on riittävät tekniset tilat laitesijoituksille

11 L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 11 maalämmön ja maakaasun yhteiskäyttö on kokonaistaloudellisesti kannattavin vaihtoehto 20 vuoden elinkaarella vielä siinäkin tapauksessa, että nykyinen lämmityskattila jouduttaisi vaihtamaan elinkaaren aikana Jos halutaan lisätä uusiutuvan energian osuutta lämmityksessä, voidaan maalämmön lisäenergiana käytettävä maakaasu korvata biokaasulla. Tämä kuitenkin lisää myös elinkaarikustannuksia. LVI Studio Oy Mika Katajala