Viikinmäen jätevedenpuhdistamon Energiantuotannon tehostaminen

Transkriptio

1 Viikinmäen jätevedenpuhdistamon Energiantuotannon tehostaminen Kaasumoottorikannan uusiminen ja ORC-hanke Helsingin seudun ympäristöpalvelut Riikka Korhonen Viikinmäen jätevedenpuhdistamo Otettiin käyttöön 1994 Prosessitilat louhitussa kallioluolassa Puhdistaa noin asukkaan ja teollisuuden jätevedet Kokonaisvirtaama vuorokaudessa noin m 3, vuodessa 110 milj. m 3 2

2 Viikinmäen jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistuksen sivutuotteena syntyy lietettä tonnia vuonna 2013 Liete käsitellään mädättämällä Liete jatkojalostetaan Metsäpirtissä Sipoossa Mädätysprosessi tuottaa biokaasua 3 Biokaasu Biokaasua tuotettiin mädätysprosessissa 13,3 milj. m 3 vuonna 2013 Kaasumoottoreilla käytettiin 11,4 milj. m 3 Lämmityskattiloilla käytettiin 1,6 milj. m 3 Ylijäämäpolttimoilla 0,3 milj. m 3 4

3 Biokaasuvoimalaitos Biokaasua hyödynnetään jätevedenpuhdistamon sähkön ja lämmön tuotannossa Viikinmäen omassa biokaasuvoimalaitoksessa Kaasumoottorit ja kolme lämmityskattilaa Kaasukello ja ylijäämäpolttimet 5 Biokaasuvoimalaitos Käytössä ORC-laitteisto ja viisi MWM kaasumoottoria Kolme alkuperäistä, 0,7 MW 2009 viides moottori 1,2 MW 2013 alkuperäisen korvaava moottori 1,5 MW 6

4 Energian kulutus 2013 Jätevedenpuhdistusprosessi kuluttaa merkittävästi energiaa Energiaomavaraisuus sähkön osalta 69 % ja lämmön osalta 100 % Kokonaissähkönkulutus 39,2 GWh Oma tuotanto 27,2 GWh Ostosähkö 12,1 GWh Lämmöntuotanto 35,4 GWh Kaasulla tuotettu 28,6 GWh Lämmöntalteenotolla 6,8 GWh 7 Energian tuotannon tehostaminen HSY on sitoutunut lisäämään energiatehokkuutta Viikinmäen jätevedenpuhdistamon voimalaitoksen toimintaa on tehostettu ja laitekantaa uudistettu uusimalla kaasumoottoreita Kaasumoottori ja ORC-voimalahanke osa HSY:n omaa energiatehokkuusohjelmaa, pyritään lisäämään voimalaitoksen käyttövarmuutta ja energiatehokkuutta 8

5 Kaasumoottorin ja ORC-laitteiston hankinta Päätettiin investoida uusi kaasumoottori joka korvaisi yhden alkuperäisistä moottoreista Modernimpi ja energiatehokkaampi moottori Uusin kaasumoottori otettiin käyttöön 2013, teho 1,5 MW Viimeisimmän kaasumoottorihankinnan yhteydessä toteutettiin ORCvoimalaistoskokonaisuuden hankinta Kaasumoottorin ja ORC-laitteiston yhdistelmällä päästään korkeampaan sähköntuotannon hyötysuhteeseen 9 ORC-hankinnan tavoitteet Tavoitteena parantaa jätevedenpuhdistamon energiatehokkuutta ORC-teknologian avulla kaasumoottorin pakokaasulämmöstä tuotetaan sähköenergiaa ORC-laitteisto otettiin käyttöön vuoden 2014 alussa 10

6 ORC-hankinta Projekti käynnistettiin esiselvityksellä jo vuonna 2011 jossa selvitettiin eri ORC-laitteiden soveltuvuutta Esiselvitysvaiheessa saatiin kahdelta laitevalmistajalta esitys sopivasta laitteistosta Teknisinä vaatimuksina ORC-laitteistolle oli käytettävyys, huolto- ja kunnossapitotarve sekä automatisoinnin vaatimukset Hankkeelle saatiin Työ- ja elinkeinoministeriön energiatukea, hanke sisälsi uutta teknologiaa ja tarkoituksena oli uusituvan energian käytön lisääminen 11 ORC-hankinnan eteneminen Alkuperäisessä suunnitelmassa ajateltiin laitteen olevan käytössä vuoden 2012 lopussa Aikataulua siirrettiin eteenpäin Ensin kaasumoottorin hankintaan liittyvät purku- ja asennustyöt valmiiksi Varmistettiin laitoksen mahdollisimman lyhyet tuotannonmenetykset 12

7 ORC-hankinnan eteneminen ORC-laitteiston hankinta vuoden 2013 alkupuolella Toimittaja Sarlin, ORC-laitteiston valmistaja hollantilainen Triogen Itsenäisenä kokonaisuutena toimiva laitteisto Asennustyöt käyntiin vuoden 2013 puolella, asennukset valmiina joulukuussa 2013 Käytössä uutta tekniikkaa eikä täysin vastaavia kohteita ole aiemmin tehty, ORC-laitteiston käyttöönotossa haasteita Ensimmäisessä käyttöönotossa ei saavutettu asetettuja tuotantotavoitteita, laitteistolle tehtiin korjaustöitä ORC-laitteisto otettiin käyttöön vuoden 2014 alkupuolella onnistuneen käyttöönoton jälkeen 13 ORC-laitteisto ORC eli Organic Rankine Cycle on höyryturbiiniin perustuva voimakone, jossa kiertoaineena käytetään lämmönlähteen lämpötilalle sopivaa orgaanista ainetta Laitteisto koostuu prosessikammiosta, haihduttimesta ja hallintayksiköstä 14

8 ORC-laitteiston toimintaperiaate Viikinmäessä ORC-laitteisto käyttää kaasumoottorin pakokaasua lämmönlähteenä Työaineena käytetään tolueenia Työaine höyrystetään höyrystimessä Turbiinissa tolueenihöyry laajennetaan ja se pyörittää turbiinia Tämä tuottaa sähköenergiaa generaattorissa Työaine palautetaan lauhduttimen kautta säiliöön 15 ORC-laitteiston toimintaperiaate ORC-laitteistolla saadaan työaine höyrystymään tavallista matalammissa lämpötiloissa Hallintayksikkö huolehtii ORClaitteiston hallinnasta, käytöstä ja virtalähteestä Prosessikammion takana olevassa höyrystimessä lämpö siirretään työaineeseen Prosessikammiossa pakokaasusta saatu lämpö muutetaan sähköksi 16

9 ORC-laitteiston tuottama energia Kaasumoottorin pakokaasun lämpöteho on 826 kw ORC-laitteistolle otetusta lämpömäärästä saadaan 112 kw sähkötehoa, hyötysuhde 15,7 % Jäljelle jäävä lämpömäärä 569 kw hyödynnetään jätevedenpuhdistamon lämmönkulutuksessa Arvioitu sähköntuotanto noin 900 MWh/a Käyttötunnit h/a 17 Energian tuotannon tehostaminen Energian kulutuksen vähentäminen HSY:n strategisia tavoitteita HSY on sitoutunut työ- ja elinkeinoministeriön energiantehokkuussopimukseen Tavoitteena on lisätä omaa energiantuotantoa uusiutuvasta energialähteistä ja vähentää energian kulutusta 18

10 Energian tuotannon tehostaminen jatkossa Viikinmäen jätevedenpuhdistamolle toteutetut projektit tukevat asetettuja tavoitetta Onnistuttu tekemään uusia tuotantoennätyksiä Energiaomavaraisuutta pystytty nostamaan Biokaasuvoimalaitoksen kehittämistä jatketaan Kaasumoottorikantaa uusitaan ORC-voimalaitos 19 Puhtaasti parempaa arkea En rent bättre vardag Purely better, every day Kiitos! Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster Helsinki Region Environmental Services Authority