Ajan, paikan ja laadun merkitys ylijäämäenergioiden hyödyntämisessä. Samuli Rinne

Transkriptio

1 Ajan, paikan ja laadun merkitys ylijäämäenergioiden hyödyntämisessä Samuli Rinne

2 Jätettä on materiaali, joka on joko - väärässä paikassa -väärään aikaan tai - väärää laatua.

3 Ylijäämäenergiaa on energia, joka on joko - väärässä paikassa -väärään aikaan tai - väärää laatua. Näiden korjaamista tarvetta vastaavaksi voidaan kutsua esim. priimaukseksi.

4 Lähteet Lämpövoima, höyry turbiinin jälkeen (=CHP) Lauhdelämpö jäähdytyslaitteista Yhdyskuntien jätevesien lämpö Ylijäämäenergioita Suomessa Priimauksen kannalta huomioitavaa, koskien ylijäämän laatua ajoitusta sijaintia Teollisuuden jätevesien lämpö Poistoilma rakennusten ilmanvaihdosta Savukaasut Voimalaitosten säätönopeusrajoituksista johtuvat yli- tai alituotantotilanteet Jäykkä tuotanto kalliin investoinnin vuoksi (ydinvoima, CCS)

5 Primäärienergiakerroin CHP-lämmölle, kun CHP korvaa lauhdevoimaa 1,0 MWh polttoainetta/mwh lämpöä 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Turbiinista otettavan lämmön lämpötila o C Lauhdevoiman hyötysuhde, %

6 7 Lämpöpumpun COP lämmönlähteen ja lämmönluovutuksen lämpötilaeron mukaan 6 5 COP 4 3 y = 10,4e-0,0235x Lämpötilaero o C Lähde: Energimyndigheten

7 30 Lämminilmapuhaltimien valmistuksen ja puhallinsähkön energiankulutus eri kiertoveden lämpötiloilla. Kaikissa tapauksissa sama lämmitysteho x % lämmitysenergiankulutuksesta Puhallinsähkö 0 27/23 35/25 44/34 52/42 60/52 68/60 Valmistus Lähde: Eveco

8 Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto omakotitalossa. Lisäsähkönkulutus noin 2 kwh/m 2 /a, lämmönsäästö 60 kwh/m 2 /a

9 Koko voimalaitoskannan toteutuneita tehonsäätönopeuksia Suomessa vuoden aikana. 95% muutoksista alle tämän nopeuden. 16 säätönopeus, % täydestä tehosta tunnissa

10 Sähköntuotantomuotojen kustannukset vuotuisen käyttöajan mukaan, euroa/kw/vuosi. Päästöoikeus 10 e/t ja korko 10%. e/kw/a Diesel Kaasuturbiini Hiili, CCS Ydin Hiili Kaasukombi CHP Huipunkäyttöaika, h/a

11 8000 MW tuulivoimaa. Joustamaton ja joustava sähköntuotanto Suomessa vuoden aikana, MW. Lämpövoiman tuotantotarve muuttuu huomattavasti epätasaisemmaksi Lämpövoima Säädettävä vesivoima Tuuli Säätämätön vesivoima Teollisuus-CHP Ydinvoima Ylijäämä

12 Lämpövoimalla tehtävän sähkön tuotantotarve Suomessa maaliskuun ensimmäisen viikon aikana, jos verkossa olisi 4 TWh/a (5000 MWp) aurinkosähköä ja 18 TWh/a (8000 MWp) tuulisähköä. Ei tuontia/vientiä. MW. Kaukolämpövoimalaitoksilla voidaan tästä kattaa maks MW

13 Joustavia lämmönkäyttökohteita, jotka helpottavat ylijäämäenergioiden hyödyntämistä Laite tai menetelmä Lämpövarastot (vesivaraajat ok-taloissa, suuret kaukolämpövarastot). Joustava elementti Veden lämpötila Rakennusten terminen massa Sisäilman ja rakenteiden lämpötila Biomassakuivuri CHP-lämmöllä, ääritilanteissa sähköllä Lumensulatus Kostean ja kuivan hakkeen varastojen koko Lumikasojen koko, lumipeitteen paksuus kaduilla ja katoilla Lämpöpumput korvaamassa polttoaineiden polttamista suoraan lämmöksi Kattiloiden käyttöaika ja polttoainevarastot. Lämpöpumpun käyttöaika.

14

15 Esimerkki joustavasta CHP-kaukolämmönkulutuksesta. Koko Suomi, 2 viikkoa. Lämpö-MW. Tässä esimerkissä lämpövoimasähköntarve on ollut suuri lähes koko ajan, CHP ensimmäiset 12 pv täysteholla Snow Lumensulatus melting Fuel Polttoaineenkuivaus drying To Varastoon storage DH Lämmitys From Varastosta storage

16 Ylijäämälämpö sähköntuotannosta Suomessa (ydinvoima poislukien) vuoden aikana 8000 MW:n tuuliskenaariossa kun kaukolämpöön käytetään mitä voidaan. MW

17 Ylijäämäsähkö Suomessa 8000 MW:n tuulivoimaskenaariossa vuoden aikana, kun kulutuksessa ja tuotannossa on hiukan joustoja. Ylijäämä yhteensä 6 TWh. Vrt. sähkölämmityksen kulutus noin 14 TWh MW

18 Kaukolämpöputkien toteutuneita rakentamiskustannuksia tehon mukaan 3,0 2,5 euroa/siirretty MWh/100 m 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Lämmönsiirtokapasiteetti, MW

19 Lähteet Lämpövoima, höyry turbiinin jälkeen (=CHP) Lauhdelämpö jäähdytyslaitteista Yhdyskuntien jätevesien lämpö Ylijäämäenergioita Suomessa Priimauksen kannalta huomioitavaa, koskien ylijäämän laatua ajoitusta sijaintia Teollisuuden jätevesien lämpö Poistoilma rakennusten ilmanvaihdosta Savukaasut Voimalaitosten säätönopeusrajoituksista johtuvat yli- tai alituotantotilanteet Jäykkä tuotanto kalliin investoinnin vuoksi (ydinvoima, CCS)

20 Ylijäämäenergioiden hyödyntämistä edistäviä järjestelmän ominaisuuksia 1. Kulutusta voidaan siirtää hetkiin, joilla on ylituotantoa (parhaassa tapauksessa) 2. Lämmityksessä ja jäähdytyksessä kiertoveden lämpötila on lähellä huonelämpötilaa 3. Edelliseen liittyen, lisälämmönsiirtopinta-ala tai pumppujen ja puhaltimien vaatima lisäenergia ei kumoa hyötyä 4. Liityntä riittävän laajaan lämpö- tai sähköverkkoon, joka tasaa tuotannon ja kulutuksen vaihteluja. Lämmön tapauksessa verkko lisäksi mahdollistaa kustannustehokkaan varastoinnin ja hukkalämpöjen käytön.