Aurinkolämmön maaperävarastointi MIKKO OJALA

Samankaltaiset tiedostot
Aurinkolämmön varastointi Östersundomissa

Aurinkolämmön varastointi Östersundomissa - selvitystyön alustavia tuloksia

Energiapaalut. Geoenergian hyödyntäminen perustuspaalujen kautta rakennusten lämmitykseen ja viilennykseen. Hannu Vesamäki, Tuoteryhmäpäällikkö

Kokonaismalli teräsbetonirakenteen ikääntymiselle voimalaitosjätteen loppusijoituksessa

LÄMPÖÄ-hanke. Lämpöenergian varastoinnista uutta liiketoimintaa. Sopii kaikkiin rakennustyyppeihin ja lähes kaikille maaperille

AURINKOLÄMMÖN VARASTOINTI ÖSTERSUNDOMIN ALUERAKENNUSKOHTEESSA

FRAME: Ulkoseinien sisäinen konvektio

Yläpohjan sellukuitulämmöneristyksen painumisen vaikutus rakenteen kokonaislämmönläpäisyyn

Uudet loppulyöntiohjeet

Lähes nollaenergiatalo EPBD:n mukaan

SELVITYKSET JA SIDOSRYHMÄYHTEISTYÖ LUPAPROSESSISSA

Sulfidisavien tutkiminen

Energiapuun korjuu päätehakkuilta Tatu Viitasaari

GEOTEKNINEN RAKENNET- TAVUUSSELVITYS

Lähienergia-alan koulutuksen ongelmakohtia

Kannattava aurinkosähköinvestointi

Geoenergian (maa- ja kalliolämpö) hyödyntäminen rakennusten ja yhdyskuntien energiahuollossa sekä huomioiminen kaavoituksessa

RASTIKANKAAN YRITYSALUEEN ENERGIARATKAISUT

Lämpöenergian varastointi ja sen huomioiminen rakentamisessa kortteli- ja aluetason ratkaisuissa

Aurinkolämpöjärjestelmät

Järviruo on korjuu- ja käsittelyketjut ja niiden kannattavuus

HAJAUTETTUA ENERGIANTUOTANTOA

SSAB Teräspaalupäivä Ajan vaikutus paalun geoteknisen kestävyyden kehittymiseen

Elenia Lämpö Kaukolämmön kilpailukykytarkastelun tulokset Yhteenveto

Perämeren hylkeiden ravintotutkimus

Alueellinen energiatehokkuus

Aurinkolämpö, lämpöpumput ja lämmön varastointi

Humppilan Urjalan Tuulivoimapuisto. Voimamylly Oy Humppila - Urjala

Etelä-Pohjanmaan metsäkeskuksen toimialueen energiapuuvarat

KERAVAN KAUPUNKI. Huhtimontie Tontit ,4,6 Kerava POHJATUTKIMUSLAUSUNTO TYÖ 4437/14

Peltojen kipsikäsittelystä tehoa maatalouden vesiensuojeluun

Aurinkoenergia Suomessa

KYLLÄHÄN NIITÄ SOITA PITTÄÄ OLLA. Soiden ekosysteemipalvelut paikallisten näkökulmasta Lieksan Pankakoskella

Energia tulevaisuudessa Epävarmuutta ja mahdollisuuksia. Jyrki Luukkanen Tutkimusprofessori

Parikkalan kunta Biojalostusterminaalin mahdollisuudet Parikkalassa

Suljetun kierron kasvihuone - ympäristömyötäistä huipputekniikkaa

HAPPAMAT SULFAATTIMAAT - haitat ja niiden torjuminen. FRESHABIT, Karjaa Mikael Eklund, Peter Edén ja Jaakko Auri Geologian tutkimuskeskus

Aurinkolämpö osana uusiutuvaa kaukolämmön tuotantoa - Case Savon Voima. Kaukolämpöpäivät Kari Anttonen

Kuokkatien ja Kuokkakujan alueen rakennettavuusselvitys

HELSINGIN ÄLYKÄS ENERGIAJÄRJESTELMÄ Atte Kallio

Ruukki Suunnitteluohjeet

Alueen nykytila. Osayleiskaavan vaikutukset. Sulan osayleiskaava, hulevesien yleispiirteinen hallintasuunnitelma

Tulevaisuuden energiaratkaisut? Jyrki Luukkanen/Jarmo Vehmas

Suur-Savon Sähkö Oy. Suur-Savon Sähkö -konserni Perttu Rinta 182,3 M 274 hlöä. Lämpöpalvelu Heikki Tirkkonen 24,8 M 29 hlöä

Case: Suhmuran maamiesseuran viljankuivaamo. Juha Kilpeläinen Karelia AMK Oy

Ruukin teräspaalujen suunnittelu- ja asennusohjeet Paalutusohje 2011 ja Eurokoodien mukaisesti sekä työkalut teräspaalujen suunnitteluun

TUTKIMUSSELOSTUS Nro VTT-S Omakotitalojen suodattimien mittaus

Työmaa-aikataulun tekeminen ja noudattaminen Skanska Talonrakennus Oy Vesa Hintukainen

Kotiseutukosteikko Life hanke Härmälän kosteikko. Elinympäristö Tulvasuojelu Vesiensuojelu Virkistyskäyttö Maisema - Biodiversiteetti

Pohjavesienergia. Kokkola Material Week, Teppo Arola

HYBRIDIJÄRJESTELMÄN HANKINTA

Kaivantojen turvallisuus Riskien hallintaa kaivantosuunnittelussa ja toteutuksessa

LÄMPÖYRITTÄJÄ 2014 KILPAILUN KYSYMYSLOMAKE

ATY AURINKOSEMINAARI Katsaus OKT- ja rivi-/kerrostalo ratkaisuista suomen tasolla. Jarno Kuokkanen Sundial Finland Oy

HANHIKOSKI. Ari Aalto Evijärven kunnanvaltuuston iltakoulu Evijärvi TAUSTAA

Harjoitustyö, joka on jätetty tarkastettavaksi Vaasassa

ENERGIATEHOKAS KORJAUSRAKENTAMINEN Markku Sinisalo Juha Hartikka

Hajautetun energian uudet innovatiiviset ratkaisut

KYVO2, LAHTI ENERGIAN JÄTTEEN KAASUTUSLAITOS RUUKIN TERÄSPAALUPÄIVÄ H. LAUHAKARI

Vt12 Lahden eteläinen kehätie

tärkein laatutekijä Kosteus n. 50% Kosteus n. 30% 7 tonnia puuta 9 tonnia puuta 7 tonnia vettä 5 tonnia vettä

Kokeneempi. Osaavampi

Mikä on kationinvaihtokapasiteetti? Iina Haikarainen ProAgria Etelä-Savo Ravinnepiian Kevätinfo

Maa-aineslain mukainen lupa maa-ainesten ottamiseen Siuruan kylään Pudasjärvelle, hakijana Juha Järvenpää

NIEMENRANTA EKOTEHOKKUUSTARKASTELUN TULOKSET

Vaipparakenteen merkitys jäähallin energiankulutuksessa

Uusiutuva energia energiakatselmuksissa

Aurinko lämmittää Kotitalouksia ja energiantuottajia Keski-Suomen Energiapäivä

KIINTEISTÖ OY MERTEN TALO SELVITYS LIIKENNEJÄRJESTE- LYISTÄ SUUNNITELMASELOSTUS

TELEVISIOMAINONNAN VAIKUTTAVUUSANALYYSI ILKKA KESKIVÄLI SENIOR DATA SCIENTIST

Turun kestävät energianhankinnan ratkaisut

ENERGIAKOLMIO OY. Tuulivoiman rooli Suomen energiatuotannossa. Jyväskylän Rotary klubi Energiakolmio Oy / / Marko Lirkki

TOIMINTAKERTOMUS 2014

Suprajohtava generaattori tuulivoimalassa

RAKENNETTAVUUSSELVITYS ISOKUUSI III AK 8639 VUORES, TAMPERE

Aurinkosähköä Iso-Roballe

Vähennä energian kulutusta ja kasvata satoa kasvihuoneviljelyssä

GEOPALVELU OY TYÖ N:O SKOL jäsen

HELSINGIN ENERGIARATKAISUT. Maiju Westergren

Miten Suomen ilmasto muuttuu tulevaisuudessa?

Tornio RAMK Petri Kuisma

Haaparanta-Tornion työ- ja urakointimahdollisuudet

VILJELIJÄN KOKEMUKSIA

Karttatuotanto ja mallinnus osaprojekti

UUSIUTUVAN ENERGIAN RATKAISUT - seminaari

Projektisuunnitelma Perkiön tuulivoimahanke

GEOPALVELU OY TYÖ N:O SKOL jäsen

Kaukokartoitusmenetelmien hyödyntämis- mahdollisuuksista maaainesten oton valvonnassa ja seurannassa

Aurinkoenergia ja lämmön kausivarastoinnin mahdollisuudet. Vuoden lähienergiaratkaisu -palkinnonjakotilaisuus, Janne Hirvonen

Lämpöpumppu- ja valaistusseminaari

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

Uudista käsityksesi puhtaasta energiasta

Carlanderin kaava-alueen lisätutkimukset ja perustamistapaohjeistus

Yhteenveto laskennasta. Lähiretu Loppukokous

Torin alle suunniteltavan syvän maanalaisen pysäköinnin geotekniikasta

Futura kuivaimen edut takaavat patentoidut tekniset ratkaisut

FIN-C2M projekti Projektiesittely Leena Korkiala-Tanttu Aalto-yliopisto

Enäranta Korttelit 262 ja Alueellinen pohjatutkimus POHJATUTKIMUSLAUSUNTO. Työ 3392/09

Jakeluverkoista älyverkoiksi Timo Patana, toimitusjohtaja Oulun Seudun Sähkö Verkkopalvelut Oy

LÄMPÖPUMPPUPÄIVÄ HEUREKASSA

Transkriptio:

Aurinkolämmön maaperävarastointi MIKKO OJALA 10.6.2014

Sisältö 1. Lämmönvarastointi 2. Tutkimuksen tavoitteet ja tutkimusmenetelmät 3. Mallinnustulokset 4. Varastoinnin ympäristövaikutukset 5. Johtopäätökset ja suositukset

1. Lämmönvarastointi Lämmönvarastoinnissa tuotettua lämpöenergiaa varastoidaan lämpövarastossa, josta se puretaan tarvittaessa. Lämmönvarastointi erityisen tärkeää aurinkolämpöä tuotettaessa Suomen leveysasteilla suurin osa aurinkoenergiasta saatavilla kesällä, kun taas energiantarve on suurinta talvella Lämpövarasto voi olla vapaan energian varasto, latenttilämpövarasto tai kemiallinen lämpövarasto. Vapaata lämpöä säilötään veteen, kivikerroksiin sekä maa- ja kallioperään. Varastotyyppejä ovat mm. energiapaalut, energiakaivot, akviferivarastot ja terässäiliöt.

2. Tutkimuksen tavoitteet ja tutkimusmenetelmät Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia korkealämpöisen (70 C) kausivarastoinnin mahdollisuuksia Östersundomissa sekä selvittää varastoinnin vaikutukset ympäristöön, biodiversiteettiin ja rakennettavuuteen. Tutkimuksessa keskityttiin energiapaaluvarastoon savimaassa. Energiapaaluvaraston rakentaminen ei aiheuta ylimääräisiä porauskustannuksia maassa, joka vaatii muutenkin paalutuksen. Tutkimus suoritettiin mallintamalla energiapaaluvarasto Östersundomin olosuhteissa. Mallinnuksessa käytettiin COMSOL Multiphysics ohjelmaa, jolla luotiin useita 3D malleja energiapaaluista Östersundomin savialueella.

Mallinnuksella pyrittiin selvittämään seuraavat energiapaaluvarastointia koskevat asiat: Energiapaalun ideaalinen konfiguraatio Ympäröivän saven ja paalun täytemateriaalin vaikutus Energiapaalun toiminta 10 vuoden jälkeen Energiapaalun toiminta kaukolämpöverkossa Useiden paalujen yhteisvaikutus ja paaluvälin vaikutus varastointiin Lämpövaraston ympäristövaikutukset

3. Mallinnustulokset Mallinnuksen tuloksista voidaan päätellä seuraavaa: Tehokkain putkikonfiguraatio oli W-putki, jonka tilavuusvirtaus oli 0,342 m³/h. Energiapaaluvaraston toiminta paranee ensimmäisestä syklistä, vakiintunut toiminta saavutetaan noin 3 5 vuoden kuluessa. Energiapaaluvarastossa saven lämmönjohtavuudella on suuri merkitys; paalun täytemateriaalin lämmönjohtavuuden vaikutus on pienempi. Yksittäinen energiapaalu kaukolämpöverkossa (55/80 C) ei riittänyt nostamaan saven lämpötilaa riittävästi.

Teho [W] Yhdeksän paalun malleja ajettiin kaukolämpöverkon lämpötiloilla (80/55 C) kuuden vuoden ajan Mallien paaluvälit olivat 2,5 m ja 5 m. Keskimmäisen paalun lämpömäärä, tehokkuus ja teho: Paaluväli 5,0 m 2,5 m Lämpömäärä [MWh] 0,77 1,51 Tehokkuus [%] 9,79 33,40 Teho [W] 177,40 345,58 Teho/paalumetri [W/m] 7,58 14,77 Hehtaaria kohden varastoista saataisiin 310 ja 2415 MWh. 2500 1500 500-500 -1500-2500 -3500 5 5,5 6 Aika [y] 5.1 5.2

Yhdeksän paalun mallinnusten tulosten pohjalta laadittiin alustava kustannusarvio energiapaaluvarastosta, jota vertailtiin terässäiliövaraston kustannuksiin. Energiapaalutuksen kustannuslisä verrattuna normaaliin alueen paalutukseen koostuu teräsputkipaalujen kustannuslisästä, lämpöputkituksen hinnasta, jakokaivoista ja kaukolämpö- ja aurinkopiirien kytkennästä. Yhteensä kustannuslisä on noin 2000 /paalu. Terässäiliövarastoon verrattuna energiapaaluvarastojen purkuteho on alhaista lämmönsiirron hitauden johdosta.

Lämpötila [ C] Mallinnuksissa 2,5 ja 5 m paaluvälien varastojen keskilämpötilat olivat noin 65 C kuudennen syklin aikana. 0,1 C lämpöhäiriö ulottui kymmenessä vuodessa noin 50 m päähän varaston reunasta. Varaston pinnalla saven lämpötila selvästi korkeampi vain paalujen välittömässä läheisyydessä 70 60 50 40 30 20 10 0-2,5-2 -1,5-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Etäisyys paalusta [m]

4. Varastoinnin ympäristövaikutukset Ruotsalaisen SGI:n tutkimuksissa korkealämpötilaisen varastoinnin merkittävin vaikutus oli saven painuminen. Saven painuminen johtuu huoksoylipaineen muodostumisesta ja purkautumisesta sekä virumisvaikutuksista. Varastoinnin vaikutukset saven leikkauslujuuteen ja vesipitoisuuteen olivat testeissä pieniä. ELY-keskuksen mukaan korkealämpöistä energiapaaluvarastoa koskevaa säännöstöä voidaan verrata energiakaivoon. Alueen pohjaveden käyttäytyminen ja haitta-aineiden esiintyminen tulee selvittää ennen varastoinnin aloittamista. Vaikutukset biodiversiteettiin ovat vaikeita ennustaa ja vaihtelevat lajikohtaisesti ja jopa lajin sisällä.

5. Johtopäätökset ja suositukset Energiapaaluvarastolla on mahdollista päästä toivottuun 70 C lämpötilaluokkaan, ja sen avulla saadaan lämpöä kaukolämpöverkkoon. Varasto on kannattavampi lyhyemmällä paaluvälillä. Varaston toiminta tulee varmentaa laajemmalla mallilla ja kenttäkokeilla. Varaston toiminnan kannalta suurempi lämpötilaero olisi kannattavaa. Varaston tulisi sijaita vähintään 50 m päässä alueen Natura 2000 kohteista. Päällerakennettavuuden osalta ei ole ilmeisiä ongelmia, painumista tulee hallita paalutetun alueen reunalla. Alueella tulee tehdä kattava geologinen tutkimus, jossa selvitetään maaperän ominaisuudet ja pohjaveden liike.

Kiitos mielenkiinnosta! Mikko Ojala 0405746786 Mikko.Ojala@student.oulu.fi Kiitokset Juha Esteriselle ja Marko Lehmikankaalle Pöyry Finland Oy:stä.