Mahdollisuuksista integroida jäähdytystä metsäbiomassan polttoon perustuviin energiajärjestelmiin 9.10.2014 Martti Aho VTT 25.9.2014 Puhujan nimi 1
Konseptimalli 1: Suurehko sisämaan kaupunki Suomessa. Laitos 2 > Laitos 1 Talviaika n. 1.9-31.5 Leijulaitos 1 n x 100 MW Metsäbio 70%* fossiil 30% Leijulaitos 2 n x 100 MW Puu < 70%, foss > 30% 50-100%: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! 25.9.2014 Puhujan nimi 2
Konseptimalli 1: Suurehko sisämaan kaupunki Suomessa. Laitos 2 > Laitos 1 Kesäaika n. 1.6-31.8: 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 25.9.2014 Puhujan nimi 3
Konseptimalli 2: Pieni kohdealue Suomessa. Talviaika Stokeri tai pieni arinalaitos 1-2 MW metsähake 50-100%:n kuorma X Aurinko Lämpökeräimet 0,3-0,5 MW Kaukolämpöä kohteeseen (taajama,sairaala, teollisuushalli, ostoskeskus ym.) Laskennallinen CO2 tuotto hyvin alhainen 25.9.2014 Puhujan nimi 4
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 25.9.2014 Puhujan nimi 5
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 25.9.2014 Puhujan nimi 6
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 25.9.2014 Puhujan nimi 7
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 25.9.2014 Puhujan nimi 8
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 25.9.2014 Puhujan nimi 9
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 25.9.2014 Puhujan nimi 10
Vesistöesimerkkejä Suomesta Vesialue pinta-ala sijainti keskisyvyys Maksimisyvyys n. km2 n. m m A: Pieni järvi 1,0 Jyväskylä 12 33 B: Päijänne 1100 Jyväskylä-Lahti 16 97 C: Suomenlahti 29500 Suomi- Viro/Ven. 37 123 D: Pohjanlahti 104000 Suomi-Ruotsi 55 294 25.9.2014 Puhujan nimi 11
Karkeita vesistöjen lämpötilajakaumia syvyyden muuttuessa Jo keskikesällä kylmän otto vesistöstä haasteellista! Huom! Näihin vaikuttaa kesän laatu (lämpötila, tuulisuus) 25.9.2014 Puhujan nimi 12
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 25.9.2014 Puhujan nimi 13
Valtakunnan verkon energialähteet vuonna 2012 (ei sisällä tuontia) Lähde: Energiatilastot 25.9.2014 Puhujan nimi 14
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: 85-105 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 25.9.2014 Puhujan nimi 15
Kiitos! 25.9.2014 Puhujan nimi 16
Ratkaisuja metsäenergian koko tuotantokäyttöketjuun 25.9.2014 Puhujan nimi 17