Pohjavesienergian hyödyntämisen esiselvitykset Nastolassa - yhteenvetoraportti

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geoenergia Espoo Pohjavesienergian hyödyntämisen esiselvitykset Nastolassa - yhteenvetoraportti

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tekijät Teppo Arola Asmo Huusko KUVAILULEHTI Raportin laji Esiselvitys Toimeksiantaja Lahden Ammattikorkeakoulu Oy Raportin nimi Pohjavesienergian hyödyntämisen esiselvitykset Nastolassa yhteenvetoraportti Tiivistelmä Olemassa olevien tietojen perusteella kohteissa on mahdollista hyödyntää pohjavettä merkittävissä määrin lämmitykseen ja jäähdytykseen. Kohteet sijaitsevat Salpausselkä I muodostumalla, Nastonharju-Uusikylä pohjavesialueella. Kallioperä on kohteiden alueella mikrokliinigraniittia ja kiillegneissiä. Energiatarpeiden perusteella arvioitu keskimääräinen pohjaveden pumppaus- ja imeytystarve on kaikilla kohteilla yhteensä noin 4000 m 3 / d ja maksimissaan noin 7500 m 3 / d. Ko. laskenta on teoreettinen. Yksittäisissä kohteissa arvioidut pohjavesimäärät ovat kuitenkin realistisia huomioiden alueen pohjavesiolosuhteet. Tässä tutkimuksessa ei todettu sellaisia ympäristöriskitekijöitä, joilla olisi merkittävä vaikutus pohjavesienergian tuotantoon. Yritysten on myös mahdollista harkita yhteisiä pohjaveden pumppaus- ja imeytyskaivoja. Tämä parantaa pohjavesienergian riittävyyden ja ympäristöasioiden hallittavuutta. Yhteiskaivot vaativat kuitenkin merkittävän jakeluverkon sekä suunnittelu- ja luparatkaisuja. Kallioperä, mikrokliinigraniitti ja kiillegneissi, omaavat lähtökohtaisesti hyvät energiatekniset ominaisuudet kallioperään sitoutuneen geoenergian hyödyntämiseen. Kallioperään sitoutuneen geoenergian hyödyntämismahdollisuudet ovat hyvät Raute Oyj:n ja Varikon Kiinteistöt Oy:n ja mahdollisesti myös Uponor Oyj:n alueilla. Muiden kiinteistöjen alueella paksu maapeite muodostaa erityisesti kannattavuuteen vaikuttavan rajoitteen. Esiselvityksessä todettiin kaikkien yritysten soveltuvan geoenergian hyödyntämiseen. Tämän vuoksi kaikille yrityksille suositellaan jatkotoimenpiteitä. Jatkotoimenpiteet on esitetty kappaleessa 8. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) pohjavesienergia, Nastola, esiselvitys Yksikkö ja vastuualue Geoenergia Allekirjoitus/nimen selvennys Hanketunnus 50401-10280 Allekirjoitus/nimen selvennys Teppo Arola Asmo Huusko

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 2 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Johdanto 3 2 Kohdetiedot 4 3 Alueen geologia 5 3.1 Topografia 5 3.2 Maaperä 5 3.3 Kallioperä 5 3.4 Pohjavesi 6 4 Pohjaveden energiapotentiaali 6 4.1 Kiinteistöjen energiankäyttö 6 4.2 Pohjavesienergian laskentaperusteet 7 4.3 Tulokset 8 5 Ympäristövaikutukset 9 6 Kallioperän energiateknset ominaisuudet 10 7 Johtopäätökset 10 8 Jatkotoimenpiteet 12

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 3 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskus (GTK) toteutti geoenergian, erityisesti pohjavesienergian, hyödyntämiseen esiselvityksen seitsemälle Nastolassa sijaitsevalle yritykselle. Selvityksessä keskityttiin geoenergian hyödyntämisen geologisiin perusteisiin. Työn tilaajana on Lahden Ammattikorkeakoulu Oy. Esiselvitys toteutettiin tilaajan kanssa sovitun tutkimusohjelman mukaisesti. Jokaiselle yritykselle toimitettiin yrityskohtainen raportti. Tässä raportissa on esitetty yhteenveto ko. raporteista sekä käsitelty yhden yrityksen, joka ei ollut mukana varsinaisessa selvityksessä, pohjavesienergian hyödyntämispotentiaalia. Esiselvitysten tarkoituksena oli tarkastella erityisesti pohjavesienergian hyödyntämismahdollisuuksia. Kuvassa 1 on esitetty pohjavesienergian hyödyntämisen periaatekuva. Energia- ja ympäristötehokkain tapa on hyödyntää pohjavettä sekä lämmitys- että viilennysenergiaksi, jolloin pohjaveteen varastoidaan lyhytaikaisesti ylijäämälämpöä ja - kylmää. Tällaista vuodenaikaisenergian varastointia kutsutaan yleisesti ATES (aquifer thermal energy storage) systeemiksi. ATES systeemissä talviaikana pumpataan lämpimän pohjaveden kaivosta pohjavettä lämmitystarkoitukseen. Rakennuksen lämmityksessä pohjavedestä otetaan energiaa, jolloin pohjaveden lämpötila laskee. Viilennyt pohjavesi palautetaan toiseen, kylmän pohjaveden kaivoon. Kesällä kierto vaihdetaan toisinpäin, eli kylmän pohjaveden kaivosta pumpataan vettä rakennuksen viilennystarkoitukseen. Viilennyksessä pohjaveden lämpötila nousee ja se palautetaan lämmitettynä lämpimän pohjaveden kaivoon. Työssä selvitettiin myös kallioperään sitoutuneen energian hyödyntämisen geologisia perusteita. Kartta tutkimuskohteista ja pohjavesiputkien sijainnista on esitetty liitteessä A. Työstä on GTK:ssa vastannut FT Teppo Arola. Työssä ovat merkittävästi auttaneet opiskelija Joonas Kouvo Lahden AMK:sta ja fil. yo Isa Witick GTK:sta.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 4 Kuva 1. Pohjavesienergian hyödyntämisen periaatekuva. Pohjavettä (lämpötila T) pumpataan pumppauskaivosta suoraan lämmönsiirtolaitteistoon, jossa pohjavedestä hyödynnetään joko lämmitys- tai viilennysenergiaa. Sen jälkeen pohjavesi (lämpötila T + ΔT) imeytetään takaisin maaperän pohjavesivarastoon (akfiveriin) imeytyskaivon kautta. 2 KOHDETIEDOT Hankkeen nimi: ATES Nastola Projektinumero: 50401-10280 Mukana olleet yritykset: Villähteen Leipä Oy L-Fashion Group Oy Levypyörä Oy Novart Oy Wipak Oy Varikon Kiinteistöt Oy Raute Oyj Uponor Oyj (vain tässä yhteenvetoselvityksessä) Mukan olleiden yritysten sijaintikartta on esitetty liitteessä A.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 5 3 ALUEEN GEOLOGIA 3.1 Topografia Tutkitut kiinteistöt sijiatsevat Salpausselkä I muodostumalla. Salpausselkä erottuu ympäristöstään selvästi kohoavana, lähes länsi itä suuntaisena selänteenä. Villähteen Leipä Oy sijaitsee selänteen päällä ja muut yritykset Salpausselän eteläosalla, ns. distaalipuolelella. 3.2 Maaperä Salpausselän maakerrostumat ovat sen keskiosilta yleensä karkearakeista hiekkaa / soraa mutta erityisesti eteläosalla maaperässä on usein hienorakeisempia, kuten siltti, maakerroksia karkeampirakeisten kerrosten välissä. Alueen pintamaalajikartta on esitetty kuvassa 2. Alueella tehdyn geologisen rakennetutkimuksen (GTK, 2011) perusteella maakerrosten paksuus vaihtelee kiinteistöillä 10 50 metrin välillä. Kuva 2. Pintamaalajikartta. Vihreä väri kuvaa hiekkaa, keltainen silttiä, sininen savea, harmaa turvetta, tumman vihreä soraa ja punainen kallioalueita. 3.3 Kallioperä GTK kallioperäkartan (1:100 000) perusteella kohteet sijaitsevat mikrokliinigraniitin ja/tai kiillegenissin alueella. Kallioperäkartta on esitetty kuvassa 3.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 6 Kuva 3. Kallioperäkartta. Sinen väri kuvaa kiillegneissiä, punainen mikroliinigraniittia ja vaalean ruskea granodioriittia. 3.4 Pohjavesi Kohteet sijaitsevat Nastonharju-Uusikylä pohjavesialueella (0453252 A ja B). Nastonharju- Uusikylä A ja B:n pohjavesialueiden yhteenlaskettu pinta-ala on 21,18 km 2 ja antoisuusarvio on Suomen ympäristökeskuksen Hertta-tietokannan mukaan 7800 m 3 / d. Pohjavesi virtaa yleisesti Salpausselän distaalipuolella pohjoisesta etelään. 4 POHJAVEDEN ENERGIAPOTENTIAALI Koko Suomen pohjavesienergiapotentiaalikartoituksessa Salpausselän alueet omasivat parhaan energiapotentiaalin Suomessa. Kymmenestä potentiaalisimmasta alueesta neljä sijaitsee Salpausselkä I muodostumalla (Arola et al. 2014). 4.1 Kiinteistöjen energiankäyttö Tutkituista kiinteistöistä oli käytössä tuntikohtaisia energiajakaumia, joita käytettiin energiatarpeiden lähtötietoina. Tässä raportissa erikseen tarkasteltavasta Uponor Oyj:stä oli käytössä kuukausikohtaiset lämmitysenergiatiedot vuosilta 2015 ja 2016. Useissa tutkimuksissa (mm. Holopainen et al. 2010 ja Arola et al. 2016) on osoitettu, että lämmitykseen kustannustehokkain vaihtoehto on mitoittaa geoenergiasysteemin teho kattamaan noin 50 60 % rakennuksen tarvitsemasta lämmityksen huipputehosta. Em.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 7 mukaisesti tässä työssä tarkasteltiin pohjavesienergian käyttöä ns. peruskuorman, ei huipputehojen, tuottamiseksi. 4.2 Pohjavesienergian laskentaperusteet Pohjavedestä hyödynnettävät tehot laskettiin seuraavalla kaavalla (kaavan tarkempi johtaminen on esitetty esim. Arola, 2015): Teho rakennuksen lämmitykseen (H): H = F TW hcap 1 ( 1 COP ) jossa F = pohjaveden virtaus (L s -1 ) ΔT = veden lämpötilaero ennen ja jälkeen energian hyödyntämisen (K) Whcap = veden lämpökapasiteetti lämpötilassa 5 C (J l -1 K -1 ) COP = lämmitys- / viilennyssysteemin tehokkuusvakio (ei yksikköä) Viilennysteho (C) saadaan yllä olevaa kaavaa muuttamalla siten, että nimittäjässä miinusmerkki vaihdatetaan + merkkiin, eli nimittäjä on muotoa 1 + ( 1 COP ). Tuntikohtaisesta lämmitysenergiaseurannasta saatiin tehontarve. Yllä olevasta kaavasta ratkaistiin F, jolloin voitiin ratkaista pohjaveden tarvittava virtaus tehotarpeen tyydyttämiseksi. Kenttäkäynnin yhteydessä tehtiin kiinteistöillä ja/tai niiden lähialueilla pohjaveden lämpötilamittauksia. Ko. mittausten perusteella voitiin laskea veden lämpötilaero (ΔT) ennen ja jälkeen energian hyödyntämisen. COP- lukuna käytettiin lämmitykseen 4 ja viilennykseen 30. Viilennyksessä käytettiin tehokkuuslukua, koska laskennassa huomioitiin tarvittavan vesipumpun energiantarve ja pumpun lämmitysvaikutus veteen. COP- luvut otettiin kirjallisuudesta (mm. Banks, 2012; Allen et al. 2003 ja Lund et. al. 2004).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 8 4.3 Tulokset Koska energiankulutuksessa on eri toimijoiden välillä merkittäviä eroa, oli myös pohjaveden pumppausmäärissä eroja. Taulukkoon 1 on kerätty pohjaveden pumppausmääriä siten, että taulukkoon on valittu se laskentaskenaario, joka arvioitiin realistisemmaksi ja jonka suhteen suositeltiin jatkotoimenpiteitä. Taulukossa on esitetty tarvittava pohjavesimäärä lämmitykseen. Jäähdytyksestä ei ollut käytettävissä tuntikohtaisia jakaumia, joten jäähdytyksestä ei saatu laskettua vastaavanlaista taulukkoa. Minimissään pohjaveden jatkokäyttöä varten suositellaan 91 m 3 / d pumppausta ja maksimissaan 924 m 3 / d keskimääräistä pumppausmäärää. Taulukossa on esitetty myös yhteenlasketut keskiarvo ja maksimi pohjaveden pumppausmäärät. Taulukko 1. Pohjaveden tarvittavat pumppausmäärät lämmitykseen valituilla laskentaskenaarioilla eri yrityksissä. Yritys Kokonaismäärä (m 3 ) Keskiarvo (m 3 /h) Keskiarvo (m 3 /d) Maksimi (l/s) Maksimi (m3/h) Maksimi (m3/d) Valintaperuste Villähteen Leipä Oy 31498 4.2 101 3.1 11.1 246 60% tehomitoitus L-Fashion Group 255932 29.2 701 11.3 40.6 973 30% tehomitoitus Levypyörä Oy 317837 36.3 871 19.8 71.3 1712 30% tehomitoitus Novart Oy 337208 38 924 15 54 1302 30% tehomitoitus Wipak Oy 300084 34 820 16 56 1355 30% tehomitoitus Varikon Kiinteistöt Oy 35906 4 98 3 11 271 60% tehomitoitus Raute Oyj 33248 4 91 4 15 308 tsto rakennus YHTEENSÄ: 1311713 3606 6167 Uponor Oyj:n osalta tarkasteltiin vuosien 2015 ja 2016 kaukolämmän kuukausittaisia kulutustietoja. Mikäli kaukolämpö suunniteltaisiin korvattavaksi pohjavesienergialla, tarvittaisiin seuraavia pumppausmääriä: keskiarvo: n. 300 m 3 / d minimi: n. 45 m 3 / d maksimi: n. 1200 m 3 / d Huom. laskennassa arvioitiin, että pohjaveden lämpötila on Uponor Oyj:n alueella 8,5 C, jolloin pohjavedestä voidaan hyödyntää 7 C lämmitykseen. Uponor Oyj:n aineistossa ei ole huomioitu huipputehoja ja siten laskenta on suuntaa antava. On todennäköistä, että erityisesti tarvittava maksimipumppausmäärä on huomattavasti tässä esitettyä suurempi.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 9 5 YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET Tutkimuksessa ei todettu sellaisia ympäristötekijöitä, jotka merkittävästi rajoittaisivat kiinteistökohtaista pohjavesienergian käyttöä. Pohjavesienergian hyödyntäminen ei saa liiallisissa määrin vaikuttaa pohjaveden olemassa olevaan hyödyntämiseen tai muuttaa pohjaveden kemiallista tilaa haitalliseksi. Riskiksi tunnistettiin tilanne, jossa useampi lähekkäin toisiaan sijaitsevia yritys, eli L-Fashion Group Oy, Levypyörä Oy, Novart Oy, Wipak Oy, Varikon Kiinteistöt Oy ja Uponor Oyj, rupeaa hyödyntämään merkittävissä määrin pohjavettä energiaksi. Tällöin useamman yrityksen yhteiskäyttö voi vaikuttaa koko alueen pohjavesitilanteeseen siten, että se syö pohjaveden kokonaisenergiakapasiteettia. Lähimmät kunnalliset pohjavedenottamot sijaitsevat tutkimuskiinteistöiltä noin 0,7 2 km etäisyydellä. Kaikista kiinteistöistä on teoreettinen hydraulinen yhteys vedenottamoille. Pohjaveden virtaussuunta oli kuitenkin kaikilla kiinteistöiltä poispäin vedenottamoista ja vedenottamot sijaitsevat Salpausselän pohjoispuolella, ns. proksimaaliosalla. Siten tässä esitetyistä pohjaveden pumppausmääristä ei arvioida olevan merkittäviä vaikutuksia pohjavedenottamoille. Arviota tukevat erityisesti kallionpinnan korkotiedot ja pohjaveden arvioitu virtaussuunta. Nastolassa on junaradan eteläpuolella suoalue, joka ulottuu lähelle osaa kiinteistöjä. Pohjaveden merkittävä pumppaaminen voi muuttaa suoalueen luonnollisia vesiolosuhteita ja siten esim. kuivattaa suota. Pohjavesienergian hyödyntämisessä pyritään pumpattu vesi imeyttämään takaisin maaperään. Näin ollen suoalueelle ei arvioida aiheutuvan merkittäviä vaikutuksia pohjavesienergian hyödyntämisessä. Pohjaveden pumppaus aiheuttaa ns. pumppauskartion, jonka alueelta pohjavettä virtaa pumppauskaivoon. Pumppauskartio on siten samalla pumppauksen vaikutusalue. Pumppauskartion teoreettista maksimileveyttä (Lmax) voi nopeasti laskea esim. kaavalla (Fetter, 1994): Q = pumpattavan pohjaveden määrä (m 3 /d) K = maakerroksen vedenjohtavuus (m/d) b = pohjavesikerroksen paksuus (m) L max = ± Q 2Kbi i = hydraulinen gradientti, eli pohjaveden virtauksen kaade (-). jossa Kohteiden pohjaveden laskennallinen pumppauskartion leveys vaihteli 10-500 metrin välillä pohjavesialueen yläosaa lukuun ottamatta (taulukko 2).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 10 Taulukko 2. Kohteiden alustava pumppauskartion leveys arvioiduilla pumppausmäärillä. Lisäksi taulukossa on esitetty kohteen etäisyys lähimpään vedenottamoon. Yritys Leveys (m) Et. vedenottamoon (m) Villähteen Leipä Oy 10-40 700 L-Fashion Group 100-200 1300 Levypyörä Oy 150-300 1200 Novart Oy 300-400 1300 Wipak Oy 250-500 1500 Varikon Kiinteistöt Oy 60-70 1600 Raute Oyj, tsto 50-100 2000 On huomioitava, että pohjaveden energiahyödyntämisessä pyritään kaikki pumpattu vesimäärä palauttamaan takaisin maaperään. Tällöin kokonaisvesimäärä ei pohjavesivarastossa muutu. Imeytyskaivon alueelle syntyy pohjaveden imeytyskartio, joka on siis muodoltaan päinvastainen kuin pohjaveden pumppauskartio (ks. kuva 1). 6 KALLIOPERÄN ENERGIATEKNSET OMINAISUUDET Kallioperän energiaa hyödyntävän geoenergiasysteemin (energiakaivot) tärkeimmät geologisesti vaikuttavat tekijät ovat kivilaji sekä kallioperän pohjaveden liike. Kivilaji koostuu mineraaleista. Kvartsi mineraali on yleisesti kivilajeissa esiintyvistä mineraaleista lämpöteknisiltä ominaisuuksiltaan paras geonergian hyödyntämiseen. Mitä enemmän kivilajissa on kvartsia, sitä paremmin se soveltuu geoenergian hyödyntämiseen. Kiinteistöt sijaitsevat joko mikrokliinigraniitin ja/tai kiillegneissin alueilla. Lahden alueen kallioperänkartan selityksen (Lehijärvi, 1964) ja muun kirjallisuuden (Banks, 2012; Clauser ja Huenges, 1995; Waples ja Waples, 2004) perustella perusteella graniittialueiden lämmönjohtavuudeksi on arvioitu 3.7 4.2 W / m*k ja lämpökapasiteetin n. 2 J / cm3*k. Em. kirjallisuuden, Raute Oyj alueen kalliopaljastumatarkastuksen ja Lahden kiillegneissin alueelle tehdyn in situ mittauksen (TRT mittaus) perusteella kiillegneissin teholliseksi lämmönjohtavuudeksi arvioidaan noin 3 3,5 W / m*k ja lämpökapasiteetiksi 1,7 J / cm3*k. 7 JOHTOPÄÄTÖKSET Pohjavedellä on mahdollista kattaa merkittävä osa kohteiden lämmityksestä ja jäähdytyksestä. Käytettävissä olevan tiedon perusteella jokainen tutkituista kohteista on geologisesti soveltuva pohjavesienergian hyödyntämiseksi. Ne kohteet, joissa pohjavettä voidaan käyttää lämmityksen lisäksi jäähdytykseen, ovat erityisesti kannattavuudeltaan pohjaveden hyödyntämiselle lähtökohtaisesti parhaimmat.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 11 Erityisesti L-Fashion Group Oy, Levypyörä Oy, Novart Oy, Wipak Oy, Varikon Kiinteistöt Oy ja Uponor Oyj:n alueille on mahdollista suunnitella yhteisiä pohjaveden pumppaus ja imeytyskaivoja. Tällöin voidaan pienentää todettua riskiä siitä, että yhden toimijan pohjaveden käyttö vaikuttaa toisen toimijan energiapotentiaaliin. Samoin yhteisellä suunnittelulla voidaan hallita ympäristöriskejä paremmin kuin usean yksittäisen kohteen tapauksessa. Yhteinen vesiosuuskuntamalli vaatii kuitenkin laajamittaista suunnittelua ja luvitusta sekä jakeluverkoston rakentamista. Näin ollen mahdolliset hyödyt saavutetaan vain, jos naapuriyritykset tai vaihtoehtoisesti lähes kaikki alueen yrityksen osallistuvat hankkeeseen. Tässä esiselvityksessä laskettu pohjaveden keskimääräinen pumppaustarve on noin 4000 m 3 / d ja maksimi noin 7500 m 3 / d. Vaikka laskenta ja koko pohjavesialueen määrävertailu on erittäin teoreettista, voidaan kuitenkin todeta, ett ko. pumppausmäärät ovat mahdollisia saavuttaa. Arviota tukee se, että Nastonharju-Uusikylä pohjavesialueen arvioitu purkautuvan vedenmäärää on 7800 m 3 / d. Lisäksi nykyiset Nastonharjun Uusikylän vedenottamoiden pumppausluvat mahdollistavat yhteensä 9700 m 3 / d päivittäisen vedenoton. Suomessa ei ole vakiintunutta lainsäädäntöä geoenergian, erityisesti pohjavesienergian hyödyntämiseen. Toistaiseksi pohjavesienergian hyödyntämien on verrattu Vesilain mukaiseen pohjaveden pumppaamiseen, vaikka pohjavesienergiassa pumpattu vesi pyritään imeyttämään takaisin maaperään. Mikäli pohjaveden pumppaustarve on alle 250 m 3 /d:ssä kuukausikeskiarvona laskettuna, kohteessa ei ole tarvetta Vesilain mukaiselle lupaprosessille. Pumppausmäärän ollessa välillä 100 250 m 3 /d riittää asiasta ilmoitus Hämeen ELYkeskukseen. Mikäli pumppausmäärä 250 m 3 /d ylittyy, tarvitaan energiahyödyntämiseen Vesilain mukainen lupa. Olennainen asia laskettujen pohjaveden pumppausmäärien saavuttamiseksi on riittävien paksujen ja karkearakeisten (sora) kerrosten esiintyminen kiinteistöjen alueella. Ko. kerroksista ei tällä hetkellä ole tutkittua tietoa. Salpausselän geologinen rakenne on yleensä monimutkainen sisältäen erilaisia ja eripaksuisia maakerroksia. Useassa kohteessa todettiin pohjaveden olevan 1-3 C lämpimämpää kuin alueen luonnontilainen pohjavesi. On todennäköistä, että rakennusten tai muu toiminnasta aiheutuva lämpövuoto on aiheuttanut todetun pohjavesikerroksen lämpenemisen. Lämmennyt pohjavesi parantaa merkittävästi lämmityksen kannattavuutta ja ympäristövaikutuksia. Hyödynnettäessä toiminnan lämmittämää pohjavettä lämmitykseen kierrätetään myös jäte-energiaa uusiokäyttöön. Lämmennyt pohjavesi heikentää vastaavasti jäähdytyspotentiaalia. Pohjaveden lämpötila on kuitenkin lämminneenäkin alle 10 C, joten siinä on edelleen merkittävä jäähdytyspotentiaali. Geoenergiasysteemin rakentamiseen vaikuttaa olennaisesti myös rakentamisluvat. Lahden kaupunki on antanut seuraavan yleisen ohjeen geoenergiasysteemien (maalämpö) rakentamisesta pohjavesialueille: Vedenottamoiden vedenottokaivoille on Lahdessa jätettävä vähintään 500 metrin suojavyöhyke, jolla maalämpöjärjestelmiä ei saa asentaa. Kukin hanke katsotaan kuitenkin aina tapauskohtaisesti ja tietyillä, vedenoton kannalta erityisen herkillä alueilla, edellytetään suurempaa suojaetäisyyttä. Tämä määräys on tarkoitettu kallioperään porattavien energiakaivoja (maalämpökaivoja) varten. Määräys ei perustu suoraan Ympäristötai Vesilakiin, vaan on paikallisen viranomaisen oma tulkinta.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 12 Nastonharju-Uusikylä pohjavesialueelle on laadittu myös pohjavesialueen suojelusuunnitelma mutta ko. suunnitelmassa ei ole huomioitu pohjavesienergian hyödyntämistä. Kallioperä, mikrokliinigraniitti ja kiillegneissi, omaavat lähtökohtaisesti hyvät energiatekniset ominaisuudet kallioperään sitoutuneen geoenergian hyödyntämiseen. Kallioperään sitoutuneen geoenergian hyödyntämismahdollisuudet ovat hyvät Raute Oyj:n ja Varikon Kiinteistöt Oy:n ja mahdollisesti myös Uponor Oyj:n alueilla. Muilla alueilla maapeitteen paksuus nostaa energiakaivojen asennuskustannuksia ja heikentää koko energiakaivon tehokkuutta. Näin ollen paksu maapeite muodostaa tällä hetkellä kallioperän geoenergian käyttöön merkittävän taloudellisen rajoitteen ja siksi kallioperän geoenergian jatkohyödyntämistä ei suositella ko. kohteissa. On huomioitavaa, että yllä mainitut johtopäätökset ovat alustavia. Johtopäätökset perustuvat tällä hetkellä käytettävissä olevaan tietoon, joka monelta osin ei perustu kiinteistökohtaisiin tutkimuksiin. Jatkotutkimukset voivat olennaisesti muuttaa geoenergian hyödyntämiseen ja kustannuslaskentaan vaikuttavia tietoja. Tässä esitettyjä asioita on mahdollista merkittävästi tarkentaa suositetuilla lisätutkimuksilla. 8 JATKOTOIMENPITEET Koska jokaisen kohteen todettiin soveltuvan esiselvityksen perusteella geoenergian hyödyntämiseen, jokaiselle kohteelle annettiin erikseen geologisten töiden jatkosuositukset (taulukko 3) ja niiden kustannusarviot. Yleisesti kohteissa on tarve tietää maaperän rakenne nykyistä paremmin, jotta pohjaveden virtauksia pystytään arvioimaan kannattavuuslaskentaa varten. Kohteissa, joissa on jo pohjaveden pumppauskaivo (Wipak Oy ja Raute Oyj) voidaan siirtyä suoraan pumppauskoevaiheeseen. Taulukko 3. Esitetyt jatkotoimenpiteet kohteittain. Yritys Jatkotoimenpide 1 Jatkotoimenpide 2 Villähteen Leipä Oy Geotekinen maaperä- ja pohjavesitutkimus Naapuruston kaivoselvitys L-Fashion Group Geotekinen maaperä- ja pohjavesitutkimus - Levypyörä Oy Geotekinen maaperä- ja pohjavesitutkimus - Novart Oy Geotekinen maaperä- ja pohjavesitutkimus Veljeskylän alueen kaivoselvitys Wipak Oy Pohjaveden pumppauskoe Veljeskylän alueen kaivoselvitys Varikon Kiinteistöt Oy Geotekinen maaperä- ja pohjavesitutkimus Veljeskylän alueen kaivoselvitys Raute Oyj Pohjaveden pumppauskoe ja tarkkailuputken asentaminen Radan eteläpuolinen kaivoselvitys Uponor Geoenergian hyödyntämisen esiselvitys

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 13 Yleisesti pohjavesienergiahankkeeseen tarvittavat geologiset ja ympäristötekniset selvitykset ovat seuraavat: esiselvitys, mahdollisuuksien tunnistaminen (tämä tutkimus) geologiset selvitykset maaperän rakenteesta ja pohjaveden liikkeistä tarvittaessa ympäristötekninen selvitys pohjaveden pumppauskoe useamman pumppaus- ja imeytyskaivon tapauksessa pohjaveden termogeologinen mallinnus. Vesilain mukaisen luvan hakeminen Huom. töiden tarve, laajuus ja järjestys vaihtelevat merkittävästi kohteittain. Lisäksi jokaisen vaiheen jälkeen tulee päivittää kannattavuuslaskenta ja tehdä päätös töiden jatkamisesta tai lopettamisesta. Lisäksi kohteisiin suositellaan tehtäväksi geoenergian hyödyntämisen huomioiva LVI selvitys. LVI selvityksessä kartoitetaan millaisia investointeja / muutoksia LVI verkkoon on tarve tehdä, mikäli kohteessa siirrytään geoenergian hyödyntämiseen niin lämmityksessä kuin viilennyksessä. Esitettyjen jatkotoimenpiteiden jälkeen voidaan tehdä geoenergian hyödyntämisen kannattavuuslaskenta, joka pitää sisällään tarvittavat investointikustannukset, energian säästöt sekä näiden pohjalta laskettu investoinnin takaisinmaksuaika. Selvityksen voidaan tehdä sekä pohjavesienergian että kallioperän energian osalta. Mikäli jatkotoimenpiteisiin päätetään ryhtyä, suositellaan jo ennen niiden aloittamista oltavan yhteydessä ympäristöviranomaisiin ja keskusteltavan pohjavesienergian hyödyntämisen periaatteista ja riskeistä tässä kohteessa.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 14 Lähdeviitteet: Allen A, Milenic D, Sikora P. (2003). Shallow gravel aquifers and the urban heat island effect: a source of low enthalpy geothermal energy. Geothermics 32: 569-578. doi:10.1016/s0375-6505(03)00063-4 Arola T, Okkonen J, Jokisalo J. (2016). Groundwater utilisation for energy production in the Nordic environment: an energy simulation and hydrogeological modelling approach. Journal of Water Resource and Protection 8, 642-656. doi: org/10.4236/jwarp.2016.86053. Arola T. (2015). Groundwater as an energy resource in Finland. Department of geosciences and Geography A36. Ph.D. thesis. University of Helsinki. Arola T. Eskola L. Hellen J. Korkka-Niemi K. (2014). Mapping the low enthalpy geothermal potential of shallow Quaternary aquifers in Finland. Geothermal Energy 2:9. Banks D. (2012). An introduction to thermogeology. Ground source heating and cooling. Wiley -Blackwell Publishing. Oxford England. Clauser C. Huenges E. (1995). Thermal conductivity of rocks and Minerals, Rock physics & phase relations: a handbook of physical constants, AGU Reference Shelf. American Geophysical Union, Washington, D. C. doi:10.1029/rf003. Fetter CW. (1994). Applied Hydrogeology. 3. painos. Prentice-Hall Inc. Geologian tutkimuskeskus (2011). Pohjavesialueen geologisen rakenteen selvitys Nastonharju-Uusikylän ja Villähteen pohjavesialueilla Nastolassa. Nastolan Kunta / Hämeen ELY-keskus. Holopainen R, Vares S, Ritola J, Pulakka S. (2010). Maalämmön ja viilennyksen hyödyntäminen asuinkerrostalon lämmityksessä ja jäähdytyksessä. VTT Research notes 2546. 56 pp. Espoo Finland. Lehijärvi M. (1964). Kallioperäkartan selitys. Suomen geologinen kartta 1:100 000, lehti 3111 Lahti. Geologinen tutkimuslaitos. Otaniemi, Espoo. Lund J, Sanner B, Rybach L, Curtis R, Hellström G. (2004). Geothermal (Ground Source) heat pumps a world overview. BHC Bulletin. Waples D.W. Waples J.S. (2004). A review and Evaluation of Specific Heat Capasities of Rocks, Minerals, and Subsurface Fluids. Part 1. Minerals and Nonporous Rocks. Natural Resources Research. Vol. 13, no 2.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yhteenvetoraportti 15 LIITE A SIJAINTIKARTTA

6758000 440000 442000 444000 6758000 Villähteen leipä Oy 0453252 A 6756000 POHJAVESIENERGIASELVITYS - NASTOLA yrityskohteet mitatut pohjavesiputket/-kaivot pohjavesialueen raja L-Fashion Group Oy Levypyörä Oy Novart Oy Varikon kiinteistöt Oy Wipak Oy 0453252 B Raute Oyj 6756000 0 0.5 1 km 1:18 000 ETRS TM35FIN 6754000 6754000 Nastola Karttatuloste GTK 08/2017 Pohjavesialuerajat SYKE Pohjakartta MML & HALTIK 440000 442000 444000