VARKAUDEN KAUPUNKI UUSIUTUVAN ENERGIAN KUNTAKATSELMUS

Transkriptio

1 VARKAUDEN KAUPUNKI UUSIUTUVAN ENERGIAN KUNTAKATSELMUS

2 TYÖ- JA ELINKEINOMINISTERIÖN TUKEMA ENERGIAKATSELMUSHANKE Dnro: POSELY/0157/ /2013 Päätöksen päivämäärä: MOTIVA-ENERGIAKATSELMUS UUSIUTUVAN ENERGIAN KUNTAKATSELMUS VARKAUDEN KAUPUNKI PL VARKAUS Katselmuksen ajankohta: 12/2013-3/2014 Raportin päiväys: Tilaajan yhteyshenkilö: Ari Kupiainen Varkauden kaupunki Puh: Energiakolmio Oy, Ohjelmakaari JYVÄSKYLÄ Energiakatselmoijat: Mikko Pulkkinen Elli Ikonen Jukka Akselin Markku Korpilauri

3 ESIPUHE Tässä uusiutuvan energian kuntakatselmusraportissa esitetään Varkauden kaupungin alueen nykyinen energiatase, kaupungin alueella olevat uusiutuvan energian resurssit sekä mahdollisuudet lisätä uusiutuvan energian käyttöä. Selvitystyön tuloksena esitetään toimenpide-ehdotukset, joilla voidaan kannattavasti lisätä uusiutuvan energian käyttöä kaupungin alueella. Toimenpide-ehdotuksille on esitetty arvio saavutettavista säästöistä, toimenpiteen kokonaiskustannusarvio ja takaisinmaksuaika. Lisäksi on arvioitu, miten toimenpiteiden toteuttaminen vaikuttaa kohteen hiilidioksidipäästöihin. Varkauden kaupungille ei ole aiemmin tehty uusiutuvan energian kuntakatselmusta. Uusiutuvan energian kuntakatselmuksen ovat rahoittaneet Työ- ja elinkeinoministeriö (60 %) ja Varkauden kaupunki (40 %). Varkauden kaupungin yhteyshenkilönä oli tilapalvelupäällikkö Ari Kupiainen. Energiakatselmuksen suorittivat ja tuloksista vastaavat allekirjoittaneet Motivan auktorisoimat vastuuhenkilöt: Yritys Tekijä: Motiva nro: Katselmoija: Energiakolmio Oy Mikko Pulkkinen kk137 Katselmoija : Energiakolmio Oy Elli Ikonen kk136 Katselmoija : Energiakolmio Oy Jukka Akselin kk135 Katselmoija : Energiakolmio Oy Markku Korpilauri kk134 JYVÄSKYLÄSSÄ Energiakolmio Oy Mikko Pulkkinen Motiva-energiakatselmoija nro kk137 Jukka Akselin Motiva-energiakatselmoija nro kk135 Elli Ikonen Motiva-energiakatselmoija nro kk136 Markku Korpilauri Motiva-energiakatselmoija nro kk134 Katselmuksen vastuuhenkilöt

4 SISÄLLYSLUETTELO 1 YHTEENVETO Katselmuskunta Uusiutuvien energialähteiden käytön lisäämismahdollisuudet KOHTEEN PERUSTIEDOT Yleistietoa Varkauden kaupungista Elinkeinot ja teollisuus Metsämaat Suot ja turvetuotanto Kunnan omistukset energiantuotannossa Rakennuskanta Energiansäästösopimukset ja muut energiankäytön tehostamistoimet ENERGIANTUOTANNON JA -KÄYTÖN NYKYTILA Lähtötiedot Sähköntuotanto ja -kulutus Sähkön erillistuotanto Yhdistetty sähkön- ja lämmöntuotanto Sähkönkulutus Energiataseet Lämmöntuotanto Kaukolämmön tuotanto Teollisuuden erillislämmöntuotanto Lämpöyrittäjyyskohteet Energiatase Kiinteistöjen lämmitys Rakennuskanta Kunnan kiinteistöt Kokonaisenergiatase UUSIUTUVAT ENERGIALÄHTEET Puupolttoaineet Peltobiomassat Biokaasu Jätepolttoaineet... 27

5 4.5 Tuulivoima Aurinkoenergia Aurinkolämpö Aurinkosähkö Vesivoima Lämpöpumput Maalämpö Ilmalämpöpumput Yhteenveto JATKOTOIMENPIDE-EHDOTUKSET Kunnan omistuksessa olevat kohteet Öljylämmitteiset kiinteistöt pellettilämmitykseen Ilma-ilmalämpöpumppu suorasähkölämmitteisiin kiinteistöihin Muiden omistuksessa olevat kohteet Yhteistyössä toteutettavat kohteet JATKOSELVITYKSET JA -TUTKIMUKSET Kunnan omistuksessa olevat kohteet Katuvalaistuksen energian säästö Kaukolämmön laajenemismahdollisuudet SEURANTA LIITTEET 1 VARKAUDEN KAUPUNGIN SUUNNITELLUT MUUTOKSET KATUVALAISTUKSEEN VUOSINA HYÖDYLLISIÄ LINKKEJÄ

6 TERMIT JA LYHENTEET Seuraavassa esitetään tässä raportissa käytetyt termit ja lyhenteet määritelmineen. Aluelämpö CHP-laitos Energialähde Energiatase Kaukolämpö Lämpökeskus Lämpöyrittäjä TEM Uusiutuva energialähde Uusiutumaton energialähde Voimalaitos Rajoitetun alueen keskitetty lämmitys ilman sähkön ja lämmön yhteistuotantoa. Energiantuotantolaitos, joka tuottaa sekä sähköä ja lämpöä; yhdistetty sähkön- ja lämmöntuotanto Aine tai ilmiö, josta voidaan saada energiaa joko suoraan, muuntamalla tai siirtämällä. Erittely tiettyyn järjestelmään tulevista ja sieltä lähtevistä energiavirroista. Kaukolämmityksellä tarkoitetaan keskitettyä lämmöntuotantoa ja -jakelua. Lämmitysvesi toimitetaan jakeluverkon välityksellä kuluttajalle kiinteistön lämmittämiseen. Energiantuotantolaitos, joka tuottaa yksinomaan lämpöenergiaa. Lämpöyrittäjä vastaa polttoaineen hankinnasta sekä lämpökeskuksen toiminnasta halutussa laajuudessa ja saa korvauksen asiakkaalle myydyn energiamäärän mukaan. Työ- ja elinkeinoministeriö Uusiutuvilla energialähteillä tarkoitetaan tässä ohjeessa puu-, peltobiomassa- ja jäteperäisiä polttoaineita, aurinkoenergiaa, tuuli- ja vesivoimalla tuotettua sähköä sekä lämpöpumpuilla tuotettu lämpöä. Uusiutumattomilla energialähteillä tarkoitetaan tässä ohjeessa fossiilisia polttoaineita (öljy, hiili, maakaasu) sekä turvetta (hitaasti uusiutuva polttoaine). Energiantuotantolaitos, joka tuottaa sähköenergiaa.

7 TUOTANNON HÄVIÖT 83,4 GWh/a VERKOSTOHÄVIÖT 8,2 GWh/a CO 2 -PÄÄSTÖT t/a 2 1 YHTEENVETO 1.1 Katselmuskunta Tässä uusiutuvan energian kuntakatselmuksessa tarkastellaan uusiutuvan energian käytön lisäämismahdollisuuksia Varkauden kaupungin alueella. Tarkasteluvuosi katselmuksessa on Kaupungin asukasluku oli asukasta vuoden 2012 lopussa. Kunnassa on kaksi taajamaa, Varkaus ja Kangaslampi, joissa molemmissa on kaukolämpöverkko. Suurin yksittäinen energian kuluttaja ja tuottaja on Stora Enson sellu- ja paperitehdas, joka tuottaa sähköä ja höyryä omiin tarpeisiinsa sekä kaukolämpöä Varkauden kaukolämpöverkkoon. Kaupungin energiatase on esitetty kuvassa 1-1. Öljy 93 GWh Puu 31 GWh Maalämpö 5 GWh Kiinteistökohtainen lämmitys KIINTEISTÖJEN LÄMMITYS 374,2 GWh HAKE 2,7 GWh KEVYT ja RASKASPOLTTOÖLJY 19 GWh/a Lämpö 1563,3 GWh Kaukolämpö 183,3 G Wh/a Teollisuuden tehdaspolttoaineet (Stora Enso) YHTEENSÄ: 1840 GWh Sähkölämmitys 62 GWh Teollisuus 1207 GWh TEOLLISUUS 1606 GWh Sähkö 544 GWh Teollisuus 399 GWh/a VESIVOIMA 26 GWh SÄHKÖ VALTAKUNNAN VERKOSTA 292 GWh 87 GWh/a 58 GWh/a ASUMINEN JA MAATALOUS PALVELUT JA RAKENTAMINEN Kuva 1-1. Varkauden kaupungin energiatase vuonna Uusiutuvien energialähteiden käytön lisäämismahdollisuudet Varkauden kaupungin alueella käytetään tällä hetkellä uusiutuvia polttoaineita Stora Enson alueella sekä osassa kotitalouksia. Kaupungin alueella on yhdistettyä sähkön ja lämmön tuotantoa (Stora Enso). Kunnan alueella on kaksi kaukolämpöenergian tuottajaa Varkauden Aluelämpö Oy sekä Kangaslämpö Oy. Kangaslämpö Oy vastaa Kangaslammin taajaman

8 3 kaukolämmön tuotannosta. Varkauden aluelämpö toimittaa kaukolämmön muuhun osaan kaupunkia. Uusiutuvien energioiden käytön lisääminen onnistuu korvaamalla lämpökeskuksissa käytettävää raskasta ja kevyttä polttoöljyä biopolttoaineilla sekä muuttamalla kaupungin öljylämmitteiset kiinteistöt pelletti- tai hakelämmitykseen. Öljylämmitteisten kotitalouksien energiaremonttien tekeminen riippuu asukkaista. Jätepolttoaineita käytettään nykyisin Stora Enson tehdasalueen energiantuotannossa (Bio ja mustalipeä). Tulevaisuudessa uusi Riikinnevan voimalaitos tuottaa sähköä ja lämpöä Varkauden kaupungille (lämpö 180 GWh/a ja sähkö 101 GWh/a). Kuvassa 1-2 on esitetty kuntakatselmuksessa selvitetty uusiutuvan energian käyttö ja lisäämispotentiaali Varkauden kaupungin alueella. Taulukossa 1-1 on esitetty eri energianlähteiden kulutus nykytilanteessa ja kulutusennuste ehdotettujen toimenpiteiden jälkeen. Uusiutuvan energian käyttö ja lisäämispotentiaali Varkauden kaupunki Puupolttoaineet Peltobiomassat Biokaasu Jätepolttoaineet Tuulivoima Aurinkolämpö Aurinkosähkö Vesivoima Lämpöpumput Potentiaali [GWh/a] Nykyinen [GWh/a] Kuva 1-2. Uusiutuvan energian käyttö kunnassa vuonna 2013 sekä uusiutuvan energian varannot tai hyödyntämispotentiaali.

9 4 Taulukko 1-1. Energianlähteiden kulutus nykytilanteessa ja kulutusennuste ehdotettujen toimenpiteiden jälkeen. Nykytilanne Ehdotettujen toimenpiteiden jälkeen Tyyppi GWh/a % GWh/a % CO2-muutos tonnia/a Öljy % 138,71 7 % 5620 Turve 0 % 0 % Kivihiili 12 1 % 12 1 % 0 Maakaasu 0 % 0 % Muut uusiutumattomat 0 % 0 % Uusiutumattomat yhteensä % 150,71 7 % - Puupolttoaineet 1591,7 79 % 1611,99 80 % Peltobiomassat 0 % 0 % Biokaasu 0 % 0 % Jätepolttoaineet % % Tuulivoima 0 % 0 % Aurinkoenergia 0 % 0 % Vesivoima 26 1 % 26 1 % Muut uusiutuvat 5 0 % 5 0 % Uusiutuvat yhteensä 1844,7 92 % 1864,99 93 % - Kaikki yhteensä 2015,7 100 % 2015,7 100 % 5620 Sähkön tuonti Sähkön vienti Ehdotetut toimenpiteet on esitetty tarkemmin taulukossa 1-2.

10 POSELY/0157/ /2013 EHDOTETUN TOIMENPITEEN KUVAUS TALOUDELLISET TIEDOT TOIMENPITEEN VAIKUTUKSET ERITTELY Investointi Säästö TMA Korvattava energianlähde Uusiutuvien energianlähteiden lisäys CO 2 -päästön vähenemä no EUR EUR/a a GWh/vuosi t/a T,P,H,E Varkauden aluelämmön omistamien lämpölaitosten muuttaminen 1 2 Öljylämmitteiset kiinteistöt pellettilämmitykseen ,2 POK Ilma-ilmalämpöpumppu suorasähkölämmitteisiin kiinteistöihin ,7 Sähkö Katuvalaistuksen energiansäästö ,9 Sähkö YHTEENSÄ Raportin kohta Sovitut jatkotoimet 5 Taulukko 1-2. Yhteenveto ehdotetuista toimenpiteistä. hakelämpölaitoksiksi ,4 POK ja POR

11 6 2 KOHTEEN PERUSTIEDOT Tässä luvussa esitetään perustietoja Varkauden kaupungista. Tiedot ovat oleellisia arvioitaessa uusiutuvan energian varantoja ja niiden käyttömahdollisuuksia Yleistietoa Varkauden kaupungista Varkauden kaupunki kuuluu Itä-Suomen lääniin ja Pohjois-Savon maakuntaan. Kaupungin pinta-ala on 524,93 km², josta vesistöjä on 139,27 km². Metsätalousmaata on 310 km² ja suota 150 ha. Kaupungin kaksi taajamaa ovat Varkaus ja Kangaslampi. Varkauden kartta on esitetty kuvassa 2-1 (Metla, Geologian tutkimuskeskus) Kuva 2-1. Varkauden kaupungin kartta. Varkauden väkiluku oli vuoden 2012 lopussa asukasta. Väestöennuste ennustaa Varkaudelle väkiluvun pienenemistä. Varkauden keskustaajamassa asuu noin henkilöä ja Kangaslammin taajamassa 276 henkilöä (Tilastokeskus) Elinkeinot ja teollisuus Varkauden kaupungin merkittävimmät elinkeinot ovat palvelut sekä teollisuus (kuva 2-2). Merkittäviä teollisuuslaitoksia ja työllistäjiä kunnassa ovat Stora Enso Oyj, Foster Wheeler Oy, Andritz Oy, Sahala-yhtiöt ja AFT Oy. Näiden lisäksi kaupunki on merkittävä työllistäjä (Tilastokeskus).

12 7 8 % 3 % 1 % Palvelut 33 % Teollisuus- ja kaivostoiminta 27 % Julkiset palvelut ja hallinto Rakentaminen Muut Maa- ja metsätalous 28 % Kuva 2-2. Varkauden kaupungin elinkeinorakenne 2011 (Tilastokeskus) Metsämaat Varkauden pinta-alasta 59 % on metsätalousmaata. Metsäpinta-alat on esitetty taulukossa 2-1. Taulukko 2-1. Metsäpinta-alat (Metla), km 2 Alue Metsämaa Kitumaa Joutomaa Metsätalousmaa yhteensä Kokonaismaaala Varkaus Kangaslampi Yhteensä Suot ja turvetuotanto Varkauden suopinta-ala on pieni, vain 150 ha. Alueella ei ole turvesoita, eikä alueelle ole tehty varauksia turvesoille. Geologian tutkimuskeskuksen kartoituksen perusteella Varkauden alueella ei ole turvevarantoja (Geologian tutkimuskeskus) Kunnan omistukset energiantuotannossa Varkauden kaupunki omistaa n. 80 % Varkauden Aluelämpö Oy:stä, joka myy ja tuottaa kaukolämpöä Varkauden kaupungin alueella Rakennuskanta Yli puolet Varkauden rakennuskannasta on asuinrakennuksia. Eniten on pientaloja. Rakennuskannan jakautuminen on esitetty kuvassa 2-3.

13 8 10 % 0,22% Pientalot 11 % 30 % Muut asuinrakennukset 23 % Teollisuus ja varastorakennukset Liike- ja toimistorakennukset Julkiset ja liikennerakennukset 26 % Muut asuinrakennukset Kuva 2-3. Varkauden rakennuskanta 2012 (Tilastokeskus). Kuvassa 2-4 on esitetty Varkauden rakennuskanta rakennusvuosien perusteella jaoteltuna. Suurin osa asuinrakennuksista on yli 20 vuotta vanhoja. Muista rakennuksista valtaosa on rakennettu vuosien välisenä aikana, kun tarkastellaan tilannetta kerrosneliöiden perusteella. Lukumääräisesti eniten pientaloja on rakennettu sotien jälkeen sekä 1980-luvulla.

14 Rakennettu kerrosala m2 Rakennusten lkm Asuinrakennukset m2 Muut rakennukset m2 Asuinrakennukset kpl Muut rakennukset kpl Rakennusvuosi Kuva 2-4. Varkauden rakennuskannan ikäjakauma kerrosalan ja rakennusten lukumäärän mukaan (Tilastokeskus) Energiansäästösopimukset ja muut energiankäytön tehostamistoimet Varkauden kaupunki kuuluu kuntien energiansäästösopimukseen. Liittymisvuosi on 2008 ja sopimuksen vaatimat energiakatselmukset on tehty kunnan kohteisiin. Katselmuksissa ja katsastuksissa suositeltuja toimenpiteitä on toteutettu ja ne on raportoitu KETS-järjestelmään. Toimenpiteiden vaikutuksia seurataan KETS-järjestelmän kautta. Varkauden kaupunki on säästänyt energiankulutuksessa sekä vähentänyt hiilidioksidipäästöjä taulukon 2-2 mukaisesti vuosina

15 10 Taulukko 2-2. Varkauden kaupungin energiankulutuksen säästöt ja CO 2- vähenemä. Varkauden kaupunki on asettanut itselle seuraavat energiansäästötavoitteet: MWh (0,9 %) MWh (3,4 %) MWh (9,0 %) 3 ENERGIANTUOTANNON JA -KÄYTÖN NYKYTILA 3.1 Lähtötiedot Katselmuksen tarkasteluvuodeksi on valittu vuosi Lähtötietoja on kerätty useista eri lähteistä, jotka on esitetty lähdeluettelossa. Lähdeviittaukset on esitetty myös kappaleiden lopuissa. Tilastoja on kerätty tilastokeskuksen Internet-sivuilta. Rakennuskanta- ja lämmitysmuototiedot on kerätty tilastokeskuksen ylläpitämistä tilastoista. Lämmön kulutustiedot ovat kiinteistökohtaisen lämmityksen osalta laskennallisia, sillä kiinteistökohtaisen lämmityksen polttoainekäyttöä ei tilastoida. Lämmitysenergian käytön tulokset ovat siis suuntaa-antavia laskennallisia arvoja. Lisäksi energiataseiden tekemiseen on käytetty Stora Ensolta, Varkauden aluelämmöltä ja Kangaslämpö Oy:ltä saatuja vuoden 2013 energiantuotanto- ja kulutustietoja.

16 Sähköntuotanto ja -kulutus Sähkön erillistuotanto Varkauden kaupungin alueella on yksi vesivoimala, joka on Stora Enson tehdasalueella ja omistuksessa. Vesivoimala tuotti vuonna MWh sähköä. Sähkö menee tehtaan omaan käyttöön Yhdistetty sähkön- ja lämmöntuotanto Varkauden kaupungin alueella toimii Stora Enson sellu- ja paperitehdas, jonka alueella tuotetaan sähköä ja lämpöä useammassa kattilassa. Kattilat, niiden nimellistehot sekä energiantuotantomäärät on esitetty taulukossa 3-1. Kattiloilla tuotetaan prosessihöyryä, lämpöä ja sähköä Stora Enson tehdasalueelle. Osa tuotetusta lämmöstä myydään Varkauden Aluelämpö Oy:lle, joka vastaa Varkauden alueen kaukolämpöverkosta. Varkauden Aluelämpö Oy toimittaa lämmön kuluttajille. Vuonna 2013 Stora Enso myi Varkauden Aluelämpö Oy:lle noin 181 GWh kaukolämpöenergiaa. Taulukko 3-1. Stora Enson alueen kattiloiden perustiedot sekä vuonna 2013 tuotettu energia. Kattila Nimellisteho [MW] Polttoaineet Lämmön- tuotanto [GWh/a] Sähkön tuotanto [GWh/a] Prosessilämmön tuotanto [GWh/a] Lämmön myynti [GWh/a] K5 150 Raskas polttoöljy K6 160 Bio Muovijätteet Kivihiili Turve Raskas polttoöljy K7 68 Kierrätyspolttoaineet Raskas polttoöljy SK 120 Mustalipeä Raskas polttoöljy Yhteensä: Stora Enson tehdasalueella tuotettu sähkö käytetään ja myydään osittain tehdasalueella. Vuonna 2013 tehdasalueella tuotetun sähkön bruttotuotanto oli 225 GWh/a, josta tehdasalueella sijaitsevan vesivoimalan osuus oli 26 GWh/a Sähkönkulutus Vuonna 2012 Varkauden kaupungin alueen sähkön kokonaiskulutus on ollut 544 GWh. Sähkönkulutuksen jakauma on esitetty tarkemmin kuvassa 3-1.

17 12 11 % 16 % Asuminen ja maatalous Teollisuus Palvelut ja rakentaminen 73 % Kuva 3-1. Sähkön kulutuksen jakautuminen vuonna 2012 (Energiateollisuus ry ). Teollisuus on selvästi suurin sähkönkuluttaja Varkauden kaupungin alueella Energiataseet Varkauden kaupungin alueella on Stora Enson tehdasalue, jossa tuotetaan höyryä, lämpöä ja sähköä useilla eri polttoaineilla. Tehdasalueella vuonna 2013 käytetyt polttoaineet kattilatyypeittäin on esitetty taulukossa 3-1. Tehdasalueella tuotettua höyry käytetään tehdasalueella prosessihöyrynä. Sähköntuotannon sivutuotteena syntyvä lämpö käytetään tehdasalueella sekä Varkauden kaupungin kaukolämpöverkossa. Kunnan alueen sähköstä n. 46 % tuotetaan Stora Enson tehdasalueella. Loppuosa sähköstä tulee kaupungin rajojen ulkopuolelta. Varkauden kaupungin kokonaisenergiatase on esitetty kuvassa 3-2. Sähkön erillistuotannolle ei esitetä tasetta, koska kaupungin alueella on ainoastaan yksi vesivoimalaitos, jonka tuotto menee suoraan Stora Enson käyttöön. Yhdistetyn sähkön ja lämmöntuotannon energiatase on esitetty kuvassa 3-2.

18 13 Kuva 3-2. Varkauden kaupungin alueen yhdistetyn lämmön ja sähköntuotannon energiatase. 3.3 Lämmöntuotanto Kaukolämmön tuotanto Kunnan alueella on kaksi kaukolämpöenergian tuottajaa Varkauden Aluelämpö Oy sekä Kangaslämpö Oy. Kangaslämpö Oy vastaa Kangaslammin taajaman kaukolämmön tuotannosta. Varkauden Aluelämpö toimittaa kaukolämmön muihin kaupungin osiin. Kangaslämpö Oy:llä on oma haketta polttoaineena käyttävä lämpölaitos, jonka nimellisteho on 1 MW. Varkauden Aluelämpö Oy ostaa suurimman osan myymästään kaukolämmöstä Stora Ensolta. Varkauden Aluelämpö Oy:llä on myös käytössään kuusi raskasta ja kevyttä polttoöljyä polttoaineena käyttävää lämpökeskusta (5 kpl huippu- ja varalämpökeskuksia ja yksi siirrettävä lämpökeskus). Huippu- ja varalämpökeskusten yhteenlaskettu nimellinen lämpöteho on 55,6 MW. Lämpölaitosten tiedot on esitetty taulukossa 3-2.

19 14 Taulukko 3-2. Varkauden Aluelämpö Oy:n lämpökeskukset Laitos Polttoaine Nimellisteho Tuotettu energia 2013 [MW] [MWh] Haijanvirta Kevyt polttoöljy 2,5+1,5=4,0 419 Kämäri Kevyt polttoöljy 6,0+2,0=8,0 714 Hevosharju Raskas polttoöljy 8,0+3,7=11, Hasintie Raskas polttoöljy 12,0+6,0+6,0=24, Metallikatu Kevyt polttoöljy 4,2+3,7=7,9 0 Yhteensä: 55, Teollisuuden erillislämmöntuotanto Varkauden kaupungin alueella on Stora Enson sellu- ja paperitehdas, joka tuottaa tarvitsemansa lämmön, sähkön ja prosessihöyryn itse. Muita teollisuuden erillislämmöntuotantokohteita ei ole Lämpöyrittäjyyskohteet Varkauden kaupunginalueella toimii yksi lämpöyrittäjä Kangaslämpö Oy. Kangaslämpö Oy toimittaa kaukolämpöä Kangaslammin taajaman alueelle Energiatase Varkauden kaupungin kaukolämmöntuotannon energiatase on esitetty kuvassa 3-3. Kuva 3-3. Varkauden kaupungin lämmöntuotannon tase.

20 Kiinteistöjen lämmitys Rakennuskanta Varkauden merkittävin lämmitysmuoto on kaukolämpö ja sen jälkeen öljy sekä sähkö. Kaukolämpöä saadaan Stora Enson tehtaalta ja lisäksi sitä tuotetaan aluelämpökeskuksissa öljyllä (Varkauden Aluelämpö Oy) ja hakkeella (Kangaslammin lämpökeskus). Kunnan rakennuskannan laskennallinen lämmityksen polttoaine-energiankäyttö on vuonna 2013 ollut 388 GWh ja lämmön käyttö 333 GWh (Kuva 3-4). Lämmöntuotannon ja kaukolämmön verkostohäviöiden määrä on 12 GWh (ei sisällä StoraEnson tehdasalueella tapahtuvia häviöitä). 5 % 4 % 0,67% 0,36% 21 % 45 % Kauko- tai aluelämpö Öljy, kaasu Sähkö Muu, tuntematon Puu, turve Maalämpö Kivihiili 24 % Kuva 3-4. Rakennuskannan lämmitysmuotojen jakautuminen kerrosalan mukaan (Tilastokeskus).

21 Kerros-m Kauko- tai aluelämpö Sähkö Puu, turve Muu, tuntematon Öljy, kaasu Kivihiili Maalämpö Kuva 3-5. Rakennuskannan lämmitysmuotojen jakautuminen eri rakennustyypeittäin. 1 % 4 % 0 % 16 % 8 % 24 % 47 % Kauko- tai aluelämpö Öljy, kaasu Sähkö Kivihiili Puu, turve Maalämpö Muu, tuntematon Kuva 3-6. Rakennuskannan kiinteistöjen lämmityksen energialähteet polttoaine-energian mukaan jaoteltuna.

22 Kunnan kiinteistöt Varkauden kaupungin omistamien kiinteistöjen tilavuus on m 3 (Varkauden kaupungin kiinteistölista). Kiinteistöt ovat pääosin opetus- ja liikuntarakennuksia, terveydenhoitorakennuksia sekä hallintorakennuksia. Suurin osa kunnan omistamasta kiinteistömassasta lämmitetään kauko- tai aluelämmöllä (Kuva 3-8). Kunta omistaa myös öljy- ja sähkölämmitteisiä kiinteistöjä. Listaukset kaupungin öljy- ja sähkölämmitteisistä kiinteistöistä on esitetyt taulukoissa 3-3 ja % Kaupungin kiinteistöt, Varkaus 5% Opetusrakennukset Terveydenhoitorakennukset 20% 28% Toimisto- ja hallinto Asuinrakennukset Päiväkodit Kokoontumisrakennukset 18% Liikuntarakennukset 4% 4% 3% 11% Museo- ja kirjato rakennukset Muut rakennukset Kuva 3-7. Kaupungin kiinteistöjen jakauma eri rakennustyyppeihin tilavuuden mukaan (Lähde: Varkauden kaupungin kiinteistölista).

23 18 Kaupungin kiinteistöjen lämmitysmuodot, Varkaus 1% 6% 5% 88% Kauko- tai aluelämpö Kevyt polttoöljy Sähkö Muu/tuntematon Kuva 3-8. Kaupungin omistamien kiinteistöjen lämmitysmuotojen jakautuminen tilavuuden mukaan (Lähde: Varkauden kaupungin kiinteistölista). Taulukko 3-3. Varkauden kaupungin omistamat öljylämmitteiset kohteet. Kohde Tilavuus [m 3 ] Könönpellon palvelutalo Ratakadun pysäkki Könönpellon koulu Puurtilan koulu K.lammin pelastuslaitos Harjurannan koulu - K.lammin ent. terveystalo - Yhteensä: Taulukko 3-4. Varkauden kaupungin omistamat sähkölämmitteiset kohteet. Kohde Tilavuus [m 3 ] Peippola Niittylä IV Yhteensä: 2 805

24 Kokonaisenergiatase Teollisuus (Stora Enson sellu- ja paperitehdas) on merkittävin energian tuottaja ja kuluttaja Varkaudessa. Mustalipeä on tärkein energiantuotannon polttoaine ja uusiutuvan energian osuus on noin 26 % (489 GWh/a). Varkauden kaupungin kokonaisenergiatase on esitetty kuvassa 3-7. Kuva 3-9. Varkauden kaupungin kokonaisenergiatase. 4 UUSIUTUVAT ENERGIALÄHTEET Tässä kappaleessa tarkastellaan Varkauden kaupungin alueen uusiutuvan energian nykykäyttöä sekä arvioidaan uusiutuvien energialähteiden varantoja sekä tuotanto- ja hyödyntämispotentiaaleja.

25 Puupolttoaineet Varkauden kaupungissa käytetään puupolttoainetta kiinteistöjen lämmitykseen arviolta n. 31 GWh/a (ei sisällä kaukolämmöntuotantoa) sekä Stora Enson tehtailla lämmöntuotantoon 386 GWh/a (Stora Enson energiatase 2013). Varkauden alueen metsien pinta-ala on 386 ha. Kokonaispinta-alasta metsätalousmaata on 310 ha. Metsätalousmaan jakauma on esitetty kuvassa % 1 % Metsämaa Kitumaa Joutomaa 98 % Kuva 4-1. Varkauden alueen metsätalousmaan jakauma. Suomen metsäkeskukselta saatujen tilastotietojen mukaan (VMI ) Varkauden alueelle on seuraavaksi viisivuotiskaudeksi ehdotettu kuvan 4-2 mukaisia hakkuita.

26 21 Kuva 4-2. Varkauden alueen hakkuuehdotukset. Hakkuuehdotusten mukaiset puutavaralajikohtaiset hakkuukertymät hakkuutavoittain on esitetty kuvassa 4-3. Kuva 4-3. Hakkuuehdotusten mukaiset puutavaralajikohtaiset hakkuukertymät. Kuvissa on esitetty energiapuukertymä puulajeittain ensiharvennuksista, päätehakkuista (kannot) sekä päätehakkuista (latvat ja oksat).

27 22 Kuva 4-4. Energiapuukertymä puulajeittain ensiharvennuksista. Kuva 4-5. Energiapuukertymä puulajeittain päätehakkuista (kannot).

28 23 Kuva 4-6. Energiapuukertymä puulajeittain päätehakkuista (latvat ja oksat). Yhteenvetona edellisistä kuvista voidaan todeta, että viisivuotissuunnitelman mukaisista hakkuista saatavan energiapuun energiasisältö on n GWh. Mikäli hakkuut tehdään tasaisesti, saadaan vuotuiseksi potentiaaliksi n. 209 GWh/a. Yhteenveto on esitetty taulukossa 4-1. Laskennassa käytetyt lämpöarvot on otettu VTT:n julkaisusta (Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, taulukko 12). Taulukko 4-1. Energiapuukertymät ja energiapotentiaali. Tonnia GWh Mänty Latvat ja oksat, ensiharvennuksista Latvat ja oksat, päätehakkuista Kannot Kuusi Latvat ja oksat, ensiharvennuksista Latvat ja oksat, päätehakkuista Kannot Koivu Latvat ja oksat, ensiharvennuksista Latvat ja oksat, päätehakkuista Kannot Muu lehtipuu Latvat ja oksat, ensiharvennuksista Latvat ja oksat, päätehakkuista Kannot Yhteensä: Metsäenergialla voitaisiin korvata aluelämpökeskuksissa käytettävää raskasta- ja kevyttä polttoöljyä. Lisäksi kunnan öljylämmitteiset kiinteistöt voisi lämmittää pelletillä. Yhteenveto

29 24 kaupungin lämpölaitosten ja kunnan omistamien öljylämmitteisten kiinteistöjen polttoaineen korvaamisesta metsäenergialla on esitetty taulukossa 4-2. Taulukko 4-2. Kunnan lämpölaitosten ja kiinteistöjen polttoaineen korvaaminen metsäenergialla. Nykyinen polttoaine Nykyinen polttoaineen kulutus [GWh/a] Korvaava polttoaine Korvaavan polttoaineen kulutus [GWh/a] Lämpökeskukset POK 1,29 Hake 1,42 Lämpökeskukset POR 17,04 Hake 18,70 Kunnan kiinteistöt POK 1,96 Pelletti 2,10 Yhteensä: 20,29-22, Peltobiomassat Peltobiomassoja ovat kivennäis- ja turvemaiden pelloilla kasvatettavat energiakasvit (esimerkiksi ruokohelpi, hamppu, öljykasvit), nopeakasvuiset puuvartiset kasvit (esimerkiksi energiapaju) tai viljakasvien osat (olki). Peltobiomassoja voidaan käyttää joko sellaisenaan tai niistä voidaan jalostaa kiinteitä tai nestemäisiä biopolttoaineita. Peltobiomassoja voidaan viljellä mm. elintarviketuotannosta vapautuneilla pelloilla, kesannoilla ja entisillä turvetuotantosoilla. Merkittävin peltoenergiakasvi Suomessa on ruokohelpi, jonka tuotantoala oli vuonna 2008 noin hehtaaria. EU-tukijärjestelmä sallii ei-ruoantuotantoon tarkoitettujen energiakasvien (niin kutsutut non-food -kasvit) viljelyn tukemisen. Viljelyn tuet ovatkin peltoenergiakasvien tuotannon kannalta taloudellisesti ratkaiseva asia (Motiva Oy). Varkauden kaupungin alueen maatalousmaat on esitetty taulukossa 4-3. Varkauden alueella on reilut 216 ha maatalousmaita, jotka ovat poissa elintarviketuotannosta (kesannot, luonnonhoitopellot, viherlannoitusnurmet). Olettaen, että poissa elintarviketuotannosta olevat maatalousmaat hyödynnetään ruokohelven viljelemiseen, Varkauden vuotuinen ruokohelven energiapotentiaali on 7 GWh/a (saanto 7 t/ha ja lämpöarvo 4,7 MWh/t) (Motiva Oy). Taulukko 4-3. Varkauden maatalousmaat. Tyyppi Pinta-ala [ha] Viljelty ala 885 Poissa elintarviketuotannosta 216 Yhteensä: 1 101

30 25 Olettaen, että Varkauden alueen viljellyn maatalousmaan olkisadosta käytettäisiin 60 % energiantuotantoon. Oljen vuotuinen energiapotentiaali on 6 GWh/a (oljen saanto 3 t/ha ja lämpöarvo 3,5 MWh/t) (Pro Agria Oulu). Ruokohelven ja oljen kuljettamiseen ja polttamiseen liittyvät ongelmat rajoittavat niiden käyttöä. Ruokohelven ja oljen kuljettaminen kauas viljelykseltä on harvoin kannattavaa, joten energiantuotantolaitosten tulee sijaita lähellä viljelyksiä. Toisaalta ruokohelpeä ja olkea käytetään perinteisesti korkeintaan 10 % energiantuotantolaitoksella käytettävän kiinteän polttoaineen määrästä. Yhteenveto oljen ja ruokohelven potentiaaleista on esitetty taulukossa 4-4. Taulukko 4-4. Ruokohelpen ja oljen energiapotentiaalit. Tyyppi Ala Saanto Lämpöarvo Energia [ha] [t ka/ha] [MWh/t ka] [GWh/a] Olki ,5 6 Ruokohelpi , Biokaasu Biokaasua muodostuu erilaisten mikrobien hajottaessa orgaanista ainesta hapettomissa olosuhteissa. Hajotuksen tuloksena syntyy runsaasti metaania sisältävää biokaasua sekä lannoitekäyttöön soveltuvaa orgaanista mädätysjäännöstä. Prosessia voidaan kutsua myös anaerobiseksi käsittelyksi, mädätykseksi tai biokaasutukseksi. Biokaasu on kaasuseos, joka sisältää tavallisesti % metaania, noin % hiilidioksidia ja hyvin pieninä pitoisuuksina mm. rikkiyhdisteitä. Biokaasu on arvokas, uusiutuva biopolttoaine ja energialähde, jonka ympäristöedut ovat huomattavat. Biokaasua hyödynnetään lämmön- ja sähköntuotannossa ja siitä voidaan jalostaa ajoneuvojen polttoainetta. Metaani on vapaasti ilmakehään päästessään kertaa hiilidioksidia voimakkaampi kasvihuonekaasu. Muodostuvan biokaasun talteenotolla ja hyötykäytöllä voidaan merkittävästi vähentää kasvihuonekaasujen päästöjä. Biokaasua muodostuu jatkuvasti kosteikoissa, vesistöjen pohjakerroksissa ja eläinten suolistossa. Biokaasun tuottamiseen kontrolloidusti on useita erilaisia teknisiä vaihtoehtoja, kuten biokaasureaktorit tai biokaasun keräys kaatopaikoilta pumppaamalla. Biokaasun tuotannolla on myös ympäristönsuojelullisia etuja. Anaerobisen käsittelyn avulla lannan ja muiden biojätteiden hajuhaitat ja kasvihuonekaasupäästöt vähenevät sekä hygieenisyys paranee samalla, kun saadaan puhdasta energiaa, biokaasua (Biokaasuyhdistys).

31 26 Varkauden kaupungin alueella syntyvä jätevesi johdetaan 200 kilometriä pitkän viemäriverkoston ja 50 jätevedenpumppaamon välityksellä Akonniemeen, jossa jätevesi käsitellään biologiskemiallisessa puhdistamossa. Kangaslammin kaupunginosan kulutuskohteissa syntyvät jätevedet johdetaan 7 kilometrin pitkän viemäriverkoston ja kahden jätevedenpumppaamon välityksellä jätevedenpuhdistamolle, jossa jätevesi käsitellään biologiskemiallisessa puhdistamossa. Varkauden alueella käsitellään jätevesiä vuosittain n m 3. Akonniemen puhdistamolla lietettä syntyy vuosittain n tonnia. Lietteen kuiva-ainepitoisuus on Akonniemen puhdistamon mittausten mukaan 25 %. Kangaslammin puhdistamon osuus varkauden alueella käsiteltävistä jätevesistä on m 3 /a. Kangaslammilta kuljetetaan vuosittain Akonniemeen jatkokäsiteltäväksi 503,9 m 3 lietettä. Varkauden alueella syntyvän jätevesien käsittelyn sivutuotteena syntyvän lietteen biokaasun tuotantopotentiaali on esitetty taulukossa 4-5. Laskelmissa orgaanisen ja kuiva-aineen suhteena on käytetty VS/TS = 0,58 (Selvitys Lapinlahden jätevesilietteen ja mahdolllisten muiden orgaanisten jakeiden yhteisbiokaasulaitoksesta ja käsittelyjäännöksen hyötykäyttömahdollisuuksista Ylä-Savon alueella.) ja biokaasun saantona 0,45 m 3 /kg ka (liete) ja lämpöarvona 6,4 kwh/m 3. Taulukko 4-5. Lietteen biokaasun tuotantopotentiaali. Jätevesimäärä m 3 /a Liete määrä t/a Lietteen kuiva-ainepitoisuus 25 % Kuiva-aine (TS) 909 t/a Biokaasupotentiaali m 3 /a Tuotantopotentiaali 1,8 GWh/a Keväällä 2012 Varkauden alueella oli nautakarjaa noin 365 kpl. Nautaeläimet tuottavat lantaa keskimäärin 1500 kg ka/a. Varkauden alueella olevien nautaeläimien vuotuinen biokaasun tuotantopotentiaali on noin m 3 /a, jonka energiasisältö olisi noin 1,3 GWh/a. Varkauden alueen nautakarjan biokaasun tuotantopotentiaali on esitetty taulukossa 4-6.

32 27 Taulukko 4-6. Nautakarjan biokaasun tuotantopotentiaali. Naudat Lannantuotanto Lannantuotanto Biokaasun määrä 365 kpl kg (VS)/a,kpl 548 t(vs)/a 400 m 3 /t(vs) Biokaasun tuotanto m 3 /a Metaanin osuus 0,6 Metaanin lämpöarvo 0,0099 MWh/m 3 Energiasisältö 1,3 GWh/a 4.4 Jätepolttoaineet Varkauden alueen jätehuollosta vastaa Keski-Savon Jätehuolto. Vuonna 2013 Varkauden alueelta kerättiin kaatopaikkajätettä yhteensä n. 10,4 t/a. Varkauden alueen jätemäärät on arvioitu Keski-Savon Jätehuollon keräämästä kokonaisjätemäärästä kertomalla jokaisen jätelajikkeen tulos 0,473:lla (Varkauden alueen väestömäärä on 47,3 % koko Keski-Savon Jätehuollon toiminta-alueen jätemäärästä). Varkauden alueelta kerätyt jätteet toimitetaan Riikinnevan jätelaitokselle, jossa ne lajitelllaan loppusijoitusta varten. Kuvassa 4-7 on esitetty Varkauden alueelta kerätyn kaatopaikkajätteen jakauma vuonna % YHDYSK.JÄTE kunn.j. YHDYSK.JÄTE sop.p 2 % 16 % TEOLLISUUSJÄTE L&T RAKENNUSJÄTE 47 % TEOLLISUUSJÄTE 9 % 0 % 7 % 14 % NESTEM. LIETE ASBESTI MUU ERITYISJÄTE Teoll.-ja rak.jäte yht. Peitemaa Kuva 4-7. Varkauden alueella kerätyn kaatopaikkajätteen jakauma vuonna Varkauden alueelta kerättiin yhdyskuntajätteitä vuonna 2013 n. 8,3 t/a. Varkauden alueelta vuonna 2013 kerätyn yhdyskuntajätteen jakauma jätelajeittain on esitetty kuvassa 4-8.

33 28 Yhdyskuntajätettä ovat kotitalouksissa ja muualla yhdyskunnissa kuten palvelualoilla syntyneet kulutusjätteet, jotka ovat järjestetyn jätehuollon piirissä. 1 % 5 % YHDYSK.JÄTE kunn.j. 15 % YHDYSK.JÄTE sop.p 2 % PAHVI KERÄYSKARTONKI 18 % 59 % LASI JÄTEPUU METALLI BIOJÄTE (Akonniemi) Kuva 4-8. Varkauden alueella kerätyn yhdyskuntajätteen jakauma vuonna Riikinnevan alueelle on tulossa uusi jätteenpolttolaitos (Riikinvoiman ekovoimalaitos). Riikinvoiman ekovoimalaitoshankkeen on määrä valmistua vuoden 2016 loppuun mennessä. Uuden voimalaitoksen on määrä käyttää polttoaineenaan 52 kunnan alueelta kerättyä jätettä. Kunnat sijaitsevat Savon, Pohjois-Karjalan ja Keski-Suomen alueella (n asukasta). Uuden voimalaitoksen mitoitustiedot on esitetty kuvassa 4-9 (Riikinvoima Oy).

34 29 Kuva 4-9. Riikinnevan Ekovoimalaitos (Riikinvoima Oy). 4.5 Tuulivoima Tuulivoima on tuulen eli ilman virtauksen liike-energian muuntamista tuuliturbiineilla sähköksi. Tuulivoima on uusiutuvaa energiaa, joka on peräisin Auringon säteilyenergiasta. Suurimmassa osassa nykyaikaisia tuulivoimaloita pyörivien lapojen liike-energia muutetaan sähkövirraksi (Suomen Tuulivoimayhdistys ry). Varkauden kaupungin alueella on melko tyynet tuuliolosuhteet. Tuuliatlaksesta arvioitu vuoden keskituulennopeus on n. 5,8 m/s 50 metrin korkeudella (kts. kuva 4-10). Varkauden alueella ei ole tällä hetkellä tuulivoiman tuotantoa. Varkauden alueella ei myöskään ole meneillään olevia tuulivoimahankkeita (Lähde: ssty_hankelista_www_ xls) (VTT).

35 30 Kuva Vuoden keskituulennopeus 50 metrin korkeudessa (Tuuliatlas). Varkauden alueelle on tehty tuulivoimaselvitys (Pohjois-Savon tuulivoimaselvitys lisäalueet 3,Teknistaloudelliset analyysit), jossa on selvitetty Pisamaniemen ja Kurenlahden mahdollisuuksia toimia tuulivoiman tuotantoalueina. Pisamaniemen alueelle mahtuisi selvityksen mukaan kuusi voimalaa. Pisamaniemen kuusi voimalaa eivät ole kannattavia mikäli kytkentä tapahtuu 110 kv sähköverkkoon. Selvityksen mukaan tarkasteltaessa kolmea idän puoleista voimalaa tuulipuiston kannattavuus paranee. Lisäksi pienempi tuulipuisto on mahdollista kytkeä myös lähempänä sijaitsevaan 20 kv sähköverkkoon, mutta tästä on keskusteltava paikallisen sähköyhtiön kanssa tarkemmin. Kuvassa 4-11 ja taulukossa 4-7 on esitetty tuulivoimaselvityksestä otetut Pisamaniemen voimaloiden suunnitellut sijaintipaikat sekä kannattavuuslaskelman tulokset.

36 31 Kuva Pisamaniemen tuulivoimaloiden paikat. Taulukko 4-7.Pisamaniemen voimaloiden kannattavuus. Kurenlahden alueelle mahtuisi selvityksen mukaan kolme voimalaa. Raportin mukaan Kurenlahden kannattavuus riippuu siitä voidaanko se liittää paikalliseen jakeluverkkoon ja suositellaan keskustelemaan asiasta paikallisen sähköyhtiön kanssa. Kuvassa 4-12 ja taulukossa 4-8 on esitetty tuulivoimaselvityksestä otetut Kurenlahden voimaloiden suunnitellut sijaintipaikat sekä kannattavuuslaskelman tulokset.

37 32 Kuva Kurenlahden tuulivoimaloiden paikat. Taulukko 4-8. Kurenlahden voimaloiden kannattavuus. Pohjois-Savon tuulivoimaselvitys lisäalueet 3,Teknistaloudelliset analyysit- raportti on saatavissa kokonaisuudessaan Pohjois-Savon liiton www-sivuilta: saalueet3.pdf Pienimuotoisilla tuulivoimaloilla voidaan tuottaa sähköä myös omakotitalojen ja mökkien tarpeisiin. Pienimuotoisessa tuotannossa pätevät samat säännöt, kuin suurienkin voimaloiden

38 33 hankinnassa. Ennen investoinnin tekemistä kannattaa selvittää paikalliset tuuliolot ja pyytää asiantuntijoiden arviot tuulivoiman kannattavuudesta (takaisinmaksuaika) kyseisellä alueella. 4.6 Aurinkoenergia Aurinkoenergiaa hyödynnetään rakennusten lämmityksessä aktiivisilla ja passiivisilla keinoilla. Aurinkoenergiaa voidaan hyödyntää joko passiivisesti tai aktiivisesti. Passiivisesti auringon valoa ja lämpöä voidaan käyttää suoraan ilman erillistä laitetta. Aktiivisessa hyödyntämisessä auringonsäteily muunnetaan joko sähköksi aurinkopaneeleilla tai lämmöksi aurinkokeräimillä. Pientaloissa voidaan käyttää sekä passiivisia että aktiivisia menetelmiä (Motiva Oy). Aurinkolämmitysjärjestelmä voidaan yhdistää kaikkiin päälämmitysmuotoihin. Erityisen hyvin se soveltuu sellaisen lämmitysjärjestelmän yhteyteen, jossa jo on vesivaraaja (esimerkiksi puu- tai hakelämmitys), mutta myös lämpöpumppujärjestelmiin. Öljy- ja aurinkolämmön yhdistämiseksi on kehitetty tarkoitukseen sopiva öljykattila. Sähkölämmitteisessä talossa aurinkosähköllä voidaan lämmittää käyttövesi ja jos talon lämmönjako on vesikiertoinen, voidaan aurinkolämpöä käyttää myös huoneiden lämmittämiseen kytkemällä se lämminvesivaraajaan (Motiva Oy). Aurinkosähköjärjestelmiä on perinteisesti käytetty siellä, missä verkkosähköä ei ole saatavilla. Tavallisimpia niin kutsuttuja omavaraisia sovelluskohteita ovat esimerkiksi kesämökit, veneet, väyläloistot, linkkimastot ja saaristo- ja erämaakohteet. Aurinkosähköllä voidaan kuitenkin tuottaa huomattava osa myös esimerkiksi kotitalouden tarvitsemasta sähköstä. Sähköverkkoon kytketyt aurinkosähköjärjestelmät ovatkin yleistymässä (Motiva Oy) Aurinkolämpö Talon katolle asennettu aurinkolämpökeräin sieppaa auringonsäteilyn energiaa ja sitoo sen lämmöksi keräimessä kiertävään nesteeseen tai joissain järjestelmissä ilmaan. Näin lämpöenergia voidaan kuljettaa väliaineen mukana joko lämpövarastoon tai suoraan kulutukseen (Auringosta lämpöä ja sähköä, Motiva Oy). Auringonsäteily lämmittää keräimen mustaa absorptiopintaa, joka sitoo itseensä energiaa ja kuumenee. Jotta lämmönsitovuus saadaan vielä tehokkaammaksi, absorptiopinnalla on selektiivinen pinnoite ja se on katettu karkaistulla lasilla tai muovilevyllä. Sekä pinnoite että kate ottavat hyvin sisäänsä säteilyenergiaa auringonsäteilyn aallonpituuksilla, mutta estävät mustan absorptiolevyn lämpösäteilyä vuotamasta ulos. Kuumenneesta absorptiolevystä lämpö siirtyy keräimen sisällä olevissa ohuissa putkissa virtaavaan nesteeseen. Ympärivuotisessa käytössä olevissa lämpökeräimissä lämpöä siirtävänä nesteenä käytetään jäätymätöntä seosta. Kesäkäyttöön, esimerkiksi kesämökin tai uima-altaan lämmittämiseen, vesi on tehokkain

39 34 lämmönsiirtoneste (Auringosta lämpöä ja sähköä, Motiva Oy). Aurinkokeräimien toimintaperiaate on esitetty kuvassa Kuva Aurinkokeräimen kytkentäperiaate käyttöveden lämmitykseen suora sähkölämmitteisessä talossa ( Nova Future Oy). Tavallisimmat aurinkokeräimet ovat pinta-alaltaan 1-2 m 2. Suomessa yhden neliömetrin keräin tuottaa energiaa n kwh/a (Aurinkolämpöjärjestelmien perusteet, mitoitus ja käyttö, Solpros Ay). Taulukossa 4-9 on esitetty tavallisen aurinkolämpöjärjestelmän tuotto-odotukset erilaisissa sovelluksissa käytettäessä selektiivistä absorptiopintaa. Taulukko 4-9. Tavallisen aurinkolämpöjärjestelmän tuotto-odotukset (Solpros Ay) [kwh/m 2,a] Pientalon lämminkäyttövesi Pientalon lämmitys ja lkv Uima-altaan lämmitys (touko-syys) 250 Jos 25 %:iin Varkauden sähkölämmitteisistä pientaloista (n. 472kpl) asennettaisiin 3,7 m 2 (2,03 m x 1,825 m) tyhjiöputkikeräin, jonka keskimääräinen lämmöntuotanto olisi 1300 kwh/a (350 kwh/m 2,a). Aurinkolämmön tuotanto olisi tällöin 0,61 GWh/a Aurinkosähkö Aurinkosähköä tuotetaan aurinkopaneelilla. Paneelit koostuvat aurinkokennoista, joissa auringonsäteiden energia saa aikaan sähköjännitteen. Kennojen raaka-aineena käytetään

40 35 useimmiten kiteistä, monikiteistä tai amorfista piitä. Auringonsäteily synnyttää kennon ala- ja yläpinnan välille jännitteen, ja kytkemällä tarpeellinen määrä kennoja sarjaan saadaan haluttu jännitteen taso. Aurinkopaneelin tuottaman virran suuruus on suoraan verrannollinen auringonsäteilyn voimakkuuteen. Aurinkopaneelin tuottama sähkö varastoidaan yhdessä tai useammassa akussa. Oikeantyyppinen ja hyvälaatuinen akku on tärkeä osa tehokasta ja hyvin toimivaa järjestelmää. Akkua käytetään yöllä ja pilvisinä päivinä, ja se sijoitetaan ilmastoituun ja lapsilta suojattuun tilaan. Akkujen kapasiteetti mitoitetaan kattamaan muutaman päivän normaalikulutus ilman latausta. Aurinkoenergiasovelluksia varten on kehitetty akku, joka kestää usein toistuvaa purkausta ja latausta. Aurinkopaneelia voidaan käyttää myös ilman akkua, jolloin energia on käytettävä suoraan esimerkiksi rakennuksen ilmastointiin tai veden pumppaamiseen vesisäiliöön tai kasteluun (Motiva Oy). Kesämökkien tyypillinen aurinkosähköpaneeli on nimellisteholtaan 240 W. Tällaisella järjestelmällä voidaan tuottaa sähköä esimerkiksi television, jääkaapin ja valaistuksen tarpeisiin. Varkaudessa oli kesämökkejä vuonna kpl (Tilastokeskus). Jos 240 W aurinkosähköjärjestelmää käytettäisiin maaliskuun alusta elokuun loppuun 25 % Varkauden kesämökeistä viikonloppuisin sekä heinäkuussa jatkuvasti kahden viikon ajan, voitaisiin niillä tuottaa 9,9 MWh/a sähköenergiaa. 4.7 Vesivoima Varkauden kunnan alueella sijaitsee yksi vesivoimalaitos (Huruskosken vesivoimalaitos). Huruskosken vesivoimalaitos (kts. kuva 4-14) on Stora Enson omistama ja se on teholtaan 4,4 MW ja sen tuottama vuotuinen energiamäärä 28 GWh/a (Taulukko 22). Vuoksen vesistöalueen vesivoimalaitokset, Tulvariskien alustava arviointi Vuoksen vesistöalue. Koska vesivoiman lisärakentamismahdollisuudet ovat vähäiset koko Pohjois-Savon alueella, ei vesivoiman lisärakentamiselle nähdä potentiaalisia mahdollisuuksia Varkauden alueella (Ympäristöhallinto).

41 36 Kuva Huruskosken vesivoimalaitoksen sijainti. 4.8 Lämpöpumput Maalämpö Maalämpö on maaperän tai veden massaan varastoitunutta lämpöenergiaa. Auringon säteilyn tuottama maalämpö ulottuu enintään 15 metrin syvyyteen Suomessa. Suomessa käytetyistä porakaivoista saatava lämpö on alkuperältään pääosin geotermistä lämpöä. Geoterminen lämpö on maankuoreen johtuvaa energiaa, joka syntyy maan sisuksissa tapahtuvien radioaktiivisten hajoamisten seurauksena. Maalämpö kerätään maahan, porakaivoon, veteen tai sedimenttiin asennetun putkiston avulla. Putkistossa kiertää lämmönsiirtoaine (kylmä-aine), joka maapiirissä kiertäessään höyrystyy sitoen itseensä energiaa maasta. Kylmäaine puristetaan kompressorilla korkeampaan paineeseen ja lämpötilaan. Käyttökohteessa lämmönsiirtoaine luovuttaa vastaanottamansa lämmön. Lämpöpumpun tehokkuutta mitataan lämpökertoimella (COP H), joka on saadun lämmitystehon suhde tarvittavaan sähkötehoon. Lämpökerroin riippuu maan ja käyttökohteen lämpötiloista. Tyypillisesti maalämpöpumppujen lämpökerroin on vuositasolla noin 3 (Motiva Oy). Lämpöpumpun toimintaperiaate on esitetty kuvassa 4-15.

42 37 Kuva Maalämpöpumpun toimintaperiaate. Lämpöpumppujen suosio on viime vuosina ollut jatkuvassa kasvussa. Lämpöpumppuja myytiin Suomessa vuonna 2011 yli kpl (Suomen Lämpöpumppuyhdistys ry). Maalämpöpumpun käyttökustannukset ovat pienet, mutta sen perusinvestointikustannukset ovat suhteellisen suuret. Tyypillisen omakotitalon maalämpöjärjestelmä maksaa noin Suoraan sähkölämmitykseen verrattuna maalämpöpumppu käyttää sähköä noin kolmasosan. Varkaudessa sijaitsevien rakennusten maalämpö potentiaali tutkittiin seuraavasti. Jos Varkauden nykyisistä öljy- ja kaasulämmitteisistä pientaloista 30 % (n. 429 kpl) siirtyisi maalämmön käyttöön, maalämpöpumpuilla voitaisiin tuottaa vuosittain 8,9 GWh/a lämpöä. Maalämpöpumppujen kuluttama sähköenergia olisi 3,6 GWh/a (laskettu COP H=2,5) Ilmalämpöpumput Ilmalämpöpumppu on laitteisto, jolla siirretään lämpöenergiaa ulkoilmasta sisäilmaan ulko- ja sisäyksikön avulla. Ilmalämpöpumpulla voidaan usein myös jäähdyttää sisäilmaa, jolloin sen toimintaperiaate on käänteinen lämpöpumpputoiminnolle. Tällöin sisäyksikkö toimii höyrystimenä (sitoo lämpöä huoneistosta, jolloin huoneisto jäähtyy) ja ulkoyksikkö lauhduttimena (luovuttaa sisäyksikön ja kompressorin kylmäaineeseen luovuttaman lämmön ulkoilmaan). Esimerkit ilmalämpöpumpun sisä- ja ulkoyksiköistä on esitetty kuvassa 4-16.