Mahdollisuuksista integroida jäähdytystä metsäbiomassan polttoon perustuviin energiajärjestelmiin

Transkriptio

1 Mahdollisuuksista integroida jäähdytystä metsäbiomassan polttoon perustuviin energiajärjestelmiin Martti Aho VTT Puhujan nimi 1

2 Konseptimalli 1: Suurehko sisämaan kaupunki Suomessa. Laitos 2 > Laitos 1 Talviaika n Leijulaitos 1 n x 100 MW Metsäbio 70%* fossiil 30% Leijulaitos 2 n x 100 MW Puu < 70%, foss > 30% %:n kuorma 0-100%:n kuorma Sähköä verkkoon Kaukolämpöä (koko jakelualue) * = nykyisen tutkimustiedon perusteella saavutettavissa seospolton keinoin Varavoimaloita (tarvittaessa nopea ylösajo: öljy tms.) Metsäbiomassan (bion) osuus n. 65% Tuotetusta energiasta vuositasolla. Huom! Varojen riittävyys valtakunnallisesti! Puhujan nimi 2

3 Konseptimalli 1: Suurehko sisämaan kaupunki Suomessa. Laitos 2 > Laitos 1 Kesäaika n : laskennallinen CO2 lähes 0 Leijulaitos 1 n x 100 MW Metsäbio 100%* 30-50:n % kuorma * =nykyisen tutkimustiedon perusteella vaatii kemikaalisyötön tulipesään ja seurantajärjestelmän Kaukolämpöä (koko jakelualue) Verkkoon Sähköä (?) Absorptiojäähdytin Kaukojäähdytystä (paikalliskohteisiin) Leijulaitos 2 n x 100 MW Puu < 70%, foss > 30% OFF Kompressorijäähdytin?? Varavoimalat? Järvi Puhujan nimi 3

4 Konseptimalli 2: Pieni kohdealue Suomessa. Talviaika Stokeri tai pieni arinalaitos 1-2 MW metsähake %:n kuorma X Aurinko Lämpökeräimet 0,3-0,5 MW Kaukolämpöä kohteeseen (taajama,sairaala, teollisuushalli, ostoskeskus ym.) Laskennallinen CO2 tuotto hyvin alhainen Puhujan nimi 4

5 Konseptimalli 2: Pieni kohdealue Suomessa Kesäaika Stokeri tai pieni arinalaitos 1-2 MW metsähake 0-50%:n kuorma Maksimiteho Kaukolämpöä kohteeseen (taajama,sairaala, teollisuushalli, ostoskeskus tms.) Aurinko Lämpökeräimet 0,3-0,5 MW Absorptio tai Adsorptio jäähdytin Kaukojäähdytystä kohteeseen (sairaala, ostoskeskus, teollisuushalli tms.) Laskennallinen CO2 tuotto hyvin alhainen Puhujan nimi 5

6 Jäähdyttimien ominaisuuksia Jäähdytin Energialähde Kylmälähde COP 1 ɳenergialähde COP 2 Kompressori Sähkö höyrystyminen 4-6 0,25-0,3 1,0-1,7 Absorptio Lämmin vesi höyry- neste* 0,7-1,6 0,90 0,6-1,4 (nesteseoksia) Adsorptio Lämmin vesi höyry- neste- 0,5-0,7 0,90 0,45-0,62 kiinteä* COP 1 = jäähd. energia ulos/ jäähdyttimen ottoenergia ɳenergialähde = Muuntohyötysuhde polttoaine-energiasta energialähteeksi COP 2 = jäähd. energia ulos/ polttoaine-energia sisään * Jäähdytysvoima syntyy näilläkin höyrystymisenergiasta Puhujan nimi 6

7 Jäähdyttimien vertailua Kompressorijäähdytin: Hyvin pitkään tunnettu tekniikka, edullisimpia hankkia, luotettava, yleisin. Lukumäärä nopeassa kasvussa. Absorptiojäähdytin: Käytettiin ensimmäisen kerran 1950 luvulla. Hieman kalliimpi hankkia suhteutettuna antotehoon verrattuna kompressoriin, mutta ylläpito ei tule kalliimmaksi, vaan jopa päinvastoin. Vielä kehityksen alainen. Adsorptiojäähdytin: Uusin tekniikka, tutkimuksen alainen, kallein, toistaiseksi alhaisin hyötysuhde, saattavat jäädä pieneen kokoluokkaan Puhujan nimi 7

8 Esim. kaukolämpö veteen Jäähdyttimien energiavirrat Sähköenergia* sisään Lauhdutin Kompressori jäähdytin Kylmä vesi sisään n. 13 C Kylmä vesi ulos n. 6 C Kylmävarasto Puhallin Vesi-> ilma kylmän siirrin Kylmä vesi kohteisiin n. 6 C Kylmä vesi kohteista n. 13 C * = jäähdyttimen energian lähde Puhujan nimi 8

9 Jäähdyttimien energiavirrat Kaukolämpö vesi* sisään n. 70 C Lauhdutin Absorptio jäähdytin Kaukolämpö vesi ulos n. 55 C (takaisin verkkoon) Kylmä vesi sisään n. 13 C Kylmä vesi ulos n. 6 C Kylmävarasto Puhallin Vesi-> ilma kylmän siirrin Kylmä vesi kohteisiin n. 6 C Kylmä vesi kohteista n. 13 C * = jäähdyttimen energian lähde Puhujan nimi 9

10 Mahdollisuus vesistön hyödyntämiseen Jäähdytin off Kylmä vesi sisään n. 6 C Vesistö Kylmävarasto Puhallin Vesi-> ilma kylmän siirrin Kylmä vesi kohteisiin n. 6 C Kylmä vesi kohteista n. 13 C * = jäähdyttimen energian lähde Puhujan nimi 10

11 Vesistöesimerkkejä Suomesta Vesialue pinta-ala sijainti keskisyvyys Maksimisyvyys n. km2 n. m m A: Pieni järvi 1,0 Jyväskylä B: Päijänne 1100 Jyväskylä-Lahti C: Suomenlahti Suomi- Viro/Ven D: Pohjanlahti Suomi-Ruotsi Puhujan nimi 11

12 Karkeita vesistöjen lämpötilajakaumia syvyyden muuttuessa Jo keskikesällä kylmän otto vesistöstä haasteellista! Huom! Näihin vaikuttaa kesän laatu (lämpötila, tuulisuus) Puhujan nimi 12

13 Tapaus Helsingin energia - Kylmäverkko (pituus n. 60 km) kattaa kantakaupunkialueen - Kylmä tehdään a) suoraan merivedestä lähes CO2 -vapaasti b) kesällä myös kompressori- ja absorptiojäähdyttimin. Osuus b riippuu mm. meriveden lämpötilasta - Kompressorijäähdytys hyödyntää valtakunnan verkon sähköä* - Kaukolämpöveden energialla tehty jäähdytys (absorptio) on kivihiiliperäistä - Helsingin energia alkaa polttaa modifioitua puuta (pellettejä), kivihiilen kanssa, jolloin aivan kaikki jäähdytysteho ei synny kivihiilestä - Jäähdytyslaitoksia kolme - Useita suuria kylmävarastoja (louhittu kallioon) - Yli 200 jäähdytysenergiaa vastaanottavaa asiakasta * = seuraava kalvo Puhujan nimi 13

14 Valtakunnan verkon energialähteet vuonna 2012 (ei sisällä tuontia) Lähde: Energiatilastot Puhujan nimi 14

15 Yhdistetty kaukolämmön ja- jäähdytyksen tuotanto: Espanja, Geolit-niminen laitos Sevillassa Andalucian maakunnassa Uusi laitos (saanut EU tukea) Kaksi biomassakattilaa (Arina), yhteensä 6 MW Polttoaine: Oliivijäte, kulutus 1500 tonnia kuiva-ainetta vuodessa Kaukolämpöveden lämpötilan vaihteluväli: C Kaksi absorptiojäähdytintä, a 2 MW, driver- vesi sisään 90 C:ssa Jäähdytysvesi absorptiokoneesta ulos 5,5 C:ssa Vesi sisään absorptiokoneeseen jäähdytystornien kautta* Kylmäverkon putkisto erittäin hyvin eristetty (valmiiksi eristettyjä putkia) CO2 vähenemä 92% verrattuna vastaavaan öljykäyttöiseen laitokseen Lämpö/kylmä energia tuottaa n. 25 kg/co2 / MWh oliivijätteellä ja n. 350 kg öljyllä Aika näyttää, miten hyvä hanke on taloudellisesti * Ulkolämpötila jopa > 40 C Lähde: EU Bionet III Puhujan nimi 15

16 Kiitos! Puhujan nimi 16

17 Ratkaisuja metsäenergian koko tuotantokäyttöketjuun Puhujan nimi 17