Geologian tutkimuskeskus GTK

Transkriptio

1 Geologian tutkimuskeskus GTK Eurooppalainen huippuosaaja Geologiasta kestävää kasvua ja hyvinvointia

2 Maa- ja kallioenergia yhdyskunnan energiahuollossa GEOENER Uusia konsepteja energian tuottoon, uusiutuvan energian hybridiratkaisuja ja uusia liiketoimintatapoja Suurkohteille suunnattu (alueelliset/paikalliset) Markkinalähtöinen lähestymistapa ja konsortio: GTK, VTT, TuKKK + suomalaiset yritykset Are Oy, Bergans Kiinteistöt Oy, ERAT Arkkitehdit Oy, Fortum Power and Heat Oy, Rakennusosakeyhtiö Hartela, Kalliokaivo Oy/Poratek, Projectus Team Oy, Senaatti kiinteistöt, Suomen Lämpöpumpputekniikka Oy/Lämpöässät, Uponor Oyj, St 1 Oy, Rautaruukki Oyj Toteutus todellisten pilottien muodossa Tavoitteita : Geoenergian tuotanto-, tutkimus, mitoitus- ja mallinnusperiaatteiden kehittäminen ja soveltaminen suunnittelijoille, rakentajille ja rahoittajille Hybridiratkaisujen vertailu ja toteutettavuus Monitorointi ja mallinnusjärjestelmien vertailua tuotantokentille Energiakaivojen erilaisten teknisten ratkaisujen vertailua Geoenergian uudentyyppiset liiketoimintamahdollisuudet ja -mallit Paikkakohtaisten geoenergiapotentiaalien arviointia Projektin budjetti euroa (Tekes /Kestävä yhdyskunta) 12/13/2010 2

3 GEOENERGIAN HYÖDYNTÄMISEN NÄKYMÄT SUOMESSA 12/13/2010 3

4 Kansalliset tavoitteet korkealla 2020: Uusiutuvan energian osuus nostettava 28 % 38% (=128 TWh) 2020 mennessä lämpöpumpuilla 8 TWh = 4-5 x nykytuotanto (vertailu: tuuli+aurinko 6 TWh, hake 21 TWh ) Ei uusia hiilivoimaloita CO2 päästöjä vähennettävä 16 % päästökaupan ulkopuolisilla aloilla kuten liikenne, rakennusten lämmitys, maatalous Energiatuotannon omavaraisuutta kasvatettava intensiivisillä tukija ohjausjärjestelmillä Uusien rakennusten energiatehokkuutta parannettava jopa 40 %, vuonna 2010? + 20 % vuonna 2012 (valmisteilla)?? Ilmastotalkoisiin 550 M vuonna /13/2010 4

5 Ja vielä EU:n energiankulutus Liikenne 26 % Teollisuus 33 % Rakennukset 41 % (Suomessa 40 %) 12/13/2010 5

6 Yhteiskunnan odotukset kasvavat, omat valinnat korostuvat maa- ja kalliolämpöratkaisut yhdyskuntasuunnittelussa, hajautetut järjestelmät, riippumattomuus yhdestä toimittajasta laajempi omavaraisuus energiahuollon turvaaminen, huoltovarmuus ( energian paikallisuus= lähienergia + hintavakaus 12/13/2010 6

7 Geoenergian lähteet (ja varastot) rakennusten lämmityksessä ja viilennyksessä, erityisesti suurkohteissa Kallioperä (kiteinen maankuori), matalista porakaivoista m (300 m), energia pääosin auringosta + lisää myös maan sisältä tulevasta geotermisestä lämmöstä, syvissä e-kaivoissa Syvistä (tyypillisesti 3-4 km/ C) kalliorei istä, geotermisistä porakaivoista korkeamman lämpötilagradientin kallioperäalueilla, ei taloudellisesti mahdollista Suomessa, sillä pitää mennä huomattavasti syvemmälle? CHP Olemassa olevista tunneleista tai suljetuista veden täyttämistä kaivoksista lämpöpumpuilla (kokeilemisen arvoinen) Vesimassoista ja järvi- sekä merisedimenteistä (jo toteutettu) 12/13/2010 7

8 12/13/2010 8

9 Maalämpöpumppujen vuosittaiset asennusmäärät Suomessa ja Ruotsissa Sulpu / Svep kpl Suomi Ruotsi 12/13/2010 9

10 Suomessa yleinen, graniittinen maankuoren (kallioperän) koostumus, indikoi hyvää lämmönjohtavuutta ja geoenergian tuottoa Energiakaivot täyttyvät poikkeuksetta myös pohjavedellä ei tarvita täytteitä kuten bentoniitti tai betoni. Pohjaveden liike edistää kaivon toimivuutta sekä lämmön otossa että viilennyksessä Ruotsissa vastaavantyyppisissä geologisissa olosuhteissa on toteutettu yli tuhat suurkohdetta ja Norjassakin 300 Myös saneerauskohteissa geoenergia soveltuu lämmitysvaihtoehdoksi kohteissa, joissa on vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä. Suomessa noin 30 % pientaloista on tällaisia (energianlähteenä yleensä öljy tai sähkö). Vuosittain uusitaan öljylämmitysjärjestelmää (kaikkiaan vielä > öljylämmitteistä ja sähkölämmitteistä pientaloa). Myös vanhat kerrostalot lähteneet mukaan! Paras tulos saavutetaan uudiskohteissa, joissa lämmitys voidaan toteuttaa lattia- /seinä-/kattolämmityksenä alhaisella asteisella kiertovedellä. Ja vielä yhdistämällä viilennys hyötysuhde paranee merkittävästi. 12/13/

11 Maanpinnan vuotuinen keskilämpötila plussalla koko maassa (Leppäharju, Nina, GTK) 12/13/

12 Maankamaran lämpötila Suomessa Maan pinnan lämpötila vaihtelee ilman lämpötilan mukaisesti (vuodenaikojen mukaan) Noin 15 metrin syvyydeltä lähtien lämpötila on vuodenajasta riippumaton Paikkakunnan vuosittainen ilman keskilämpötila määrää maankamaran lämpötilan: T(maa) 0,71 * T(ilma(a)) + 2,93 Kallioperän lämpötila Etelä- Suomessa 100 m:n syvyydessä on noin 7 8 C. Pyhäsalmen kaivoksessa lämpötila on 1450 m:n syvyydessä noin 22 C Outokummussa 2500 m:n syvyydessä 40 C Syvyys (m) Lämpötila ( o C) Tammi Maalis Marras Touko Syys Lähde: Kalliolämmön hyödyntämiseen vaikuttavat geofysikaaliset ja geologiset tekijät, Nina Leppäharju Heinä s = 1*10-6 m 2 s -1 12/13/

13 GTK:n suorittamat kohdekohtaiset TRT- ja sedimenttilämpömittaukset 10/2010 Luovat tarkentuvaa tietoa Suomen kallio- ja maaperän lämmönvarastointi- ja luovutusominaisuuksista Tukevat aluesuunnittelua energiakaavat Geoenergia atlas rakentuu 12/13/

14 Miksi siis suomalaista geoenergiaa? Se on kestävän kehityksen mukaista, uusiutuvaa, käytännössä loputon energian lähde Se tuottaa energiaa 24 tuntia /vrk, kautta vuoden, käytännössä kaikkialla asutuilla alueilla Se on ympäristöystävällistä ja auttaa vähentämään CO2 päästöjä Keskimäärin 2/3 käytetystä energiasta on ilmaista Toimii ilman syöttötariffia

15 Valtion kannustimet suurkohteille TEM voi myöntää hankekohtaisen harkinnan perusteella yrityksille, kunnille ja muille yhteisöille energiatukea sellaisiin ilmasto- ja ympäristömyönteisiin investointi- ja selvityshankkeisiin, jotka edistävät: uusiutuvan energian käyttöä energiasäästöä energiatuotannon tai käytön tehostamista vähentävät energian tuotannon tai käytön ympäristöhaittoja Voidaan myöntää myös sellaisiin investointi- ja selvityshankkeisiin, jotka edistävät energiahuollon varmuutta ja monipuolisuutta Esimerkki Ranskasta, jossa v lämpöpumppujen myynti kasvoi 127% hallituksen onnistuneiden toimien johdosta! (ehpa 2009) 12/13/

16 Mielenkiintoisia lukuja Euroopasta! asennetut ja käytössä olevat lämpöpumput tuottavat yhteensä 27,2 TWh energiaa (ehpa 2010) Vuonna 2009 Ranskassa myytiin lämpöpumppua, Ruotsissa kpl ja Suomessa kpl (ehpa 2010) > 80 % ruotsalaisista uusista omakotitaloista ottaa lämpöpumpun energianlähteeksi (ehpa 2010) Geolämpöpumput tuottavat Ruotsissa vuositasolla arviolta TWh, Norjassa > 2 TWh ja Suomessa < 2 TWh lämmitysenergiaa 12/13/

17 Onko uhkia suotuisalle kehitykselle? Energiaporakaivojen teon kohtuuton ja keinotekoinen rajoittaminen tai peräti kieltäminen? Huonotasoinen ja ammattitaidoton geoenergiakenttien rakentaminen vahingot ympäristölle Odotusten vastaisesti toimivat kentät energiantuotto ei vastaa suunniteltua tarvetta Huonotasoinen suunnittelu ja eri komponenttien integrointi 12/13/

18 Mihin suuntaan mennään, trendit? Hybridiratkaisut vallitseviksi suurkohteissa Hajautettuja geoenergiajärjestelmiä alueellisia kylätason ratkaisuja Yhä suuremmat toimijat kiinnostuvat Loppukäyttäjän/asukkaan sana/tahto ratkaisevaksi geoenergian valinnassa Halu hallita omaa hanaa Geokylmän hyödyntäminen Kaikki lähi - muotia, lähienergia 12/13/