LÄMMITYSTAPA- SELVITYS

LÄMMITYSTAPA- SELVITYS Työ: L14091 Taimenentie 4 48800 KOTKA Kotka 1.12.2014 LVI STUDIO OY

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 2 Sisällysluettelo 1 KOHDETIEDOT... 3 1.1 Yleistiedot... 3 1.2 Energiankulutustiedot... 4 2 LÄMMÖNTUOTANTO... 4 2.1 Nykyinen lämmöntuotanto ja lämmönjako... 4 2.2 Uudet lämmöntuotantovaihtoehdot... 5 2.3 Lämmöntuotantovaihtoehtojen vaikutus käytettäviin energiamuotoihin ja kasvihuonepäästöihin... 8 3 KANNATTAVUUSLASKELMAT... 9 3.1 Kannattavuuslaskelmat ilman energiatukea... 9 3.2 Kannattavuuslaskelmat 15 % energiatuella... 10 4 TOTEUTUSEHDOTUS... 11

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 3 Katajala/mika 1.12.2014 L14091 Kotkan kaupunki LÄMMITYSTAPASELVITYS 1 KOHDETIEDOT Kohde Vertailun tekijä Tilaaja Taimenentie 4 48800 KOTKA LVI Studio Oy Mika Katajala Tornatorintie 3 48100 KOTKA Puh. 0440757460 Kotkan kaupunki Energia- ja ilmastoasiantuntija Esa Partanen Kustaankatu 2 48100 KOTKA 1.1 Yleistiedot Tämän selvityksen tarkoituksena on löytää optimaalisin ratkaisu uusitutuviin energiamuotoihin perustuvista lämmitysvaihtoehdoista Lastenkoti Koivulan lämmöntuotantoon. Selvitys on osa Etelä-Kymenlaakson Uusiutuvan energian kuntakatselmusprojektin Kotkan osiota. Selvityksen tilaaja on projektia koordinoiva Kotkan kaupunki, tilaajan edustajana energia- ja ilmastoasiantuntija Esa Partanen. Selvityksen ohjaukseen osallistuivat lisäksi isännöinnin edustajat Kotkan tilapalvelusta. Kustannusvertailut perustuvat marraskuun 2014 hintatasoon eivätkä ne sisällä arvonlisäveroa (alv 0 %). Vertailujen investointikustannukset käsittävät kaikki lämmitystavan muutostöistä aiheutuvat rakennuskustannukset. on rakennettu vuonna 1991. Pinta-ala 357 m²

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 4 1.2 Energiankulutustiedot Lämmityksen energiankulutus Vuosi 2012 2013 Maakaasun kulutus [m³/a] 11826 13919 Sääkorjattu energiankulutus [MWh/a] 119 155 Maakaasun kulutukset saatiin vuosilta 2012 ja 2013. Tässä laskelmassa kulutuksena on käytetty vuosien 2012-2013 sääkorjatun energiankulutuksen keskiarvoa 137 MWh/a. Sähköenergian kulutus Vuosi 2011 2012 2013 Mitattu kulutus [MWh/a] 20,0 19,6 16,9 Tässä laskelmassa sähköenergian kulutuksena on käytetty vuosien 2011-2013 keskiarvoa 18,8 MWh/a. 2 LÄMMÖNTUOTANTO 2.1 Nykyinen lämmöntuotanto ja lämmönjako Nykyinen lämmitysmuoto on maakaasulämmitys. Lämpökeskus sijaitsee rakennuksen eteläpäädyssä. Lämpökeskuksessa on yksi lämmityskattila, jonka lämmitysteho on 50 kw. Kattila on varustettu maakaasupolttimella, jonka maksimiteho on 54 kw. Lämmityskattila on vuodelta 1991. Lämmityskattilalta lähtevän menoveden lämpötila on +90 C ja palaavan veden lämpötila +50 C. Maakaasukattilalämmityksen hyötysuhteeksi on oletettu 87 % (Motiva Oy / Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet sekä energian hinnat). Lämmönjako on toteutettu vesikiertoisella patteriverkostolla. Lämmitysverkoston mitoituslämpötilat ulkolämpötilalla -26 C ovat: menovesi +80 C ja paluuvesi +50 C. Patteriverkoston tehontarve on 23 kw. Rakennuksessa on koneellinen poistoilmanvaihto. Lämmin käyttövesi lämmitetään lämmityskattilassa käyttövesikierukan avulla. Lämpimän käyttöveden lämpötila on +55 C.

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 5 Nykyiset energiakustannukset Maakaasun hinta on 52,30 snt/m³, sisältäen siirron kulutusmaksun ja energiamaksun sekä energiaveron. Tämän lisäksi maakaasusta peritään kiinteää maksua 2 637 /a, joka sisältää siirron kiinteän maksun, huoltovarmuusmaksun ja velvoitevarastointimaksun. Maakaasun energiakustannukset vuodessa ovat näin ollen 9 800 /a. Maakaasun CO 2 -ominaispäästökerroin on 198 gco2/kwh (Motiva Oy / Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet sekä energian hinnat), joten hiilidioksidipäästöjä nykyisellä maakaasulämmityksellä syntyy noin 27 tn/a. 2.2 Uudet lämmöntuotantovaihtoehdot Uudistuviin energiamuotoihin perustuvat lämmöntuotantotavat eivät synnytä hiilidioksidipäästöjä, joten kiinteistöjen lämmityksen muodostamia hiilidioksidipäästöjä voidaan oleellisesti vähentää käyttämällä uudistuvia energiamuotoja lämmitykseen. Biokaasu Biokaasun käyttöön voidaan siirtyä vaihtamalla nykyinen maakaasusopimus sopimukseksi. Sopimuksella kaasutoimittaja sitoutuu tuottamaan kulutusta vastaavan määrän kaasua biopolttoaineilla. Nykyinen maakaasukattila on jo melko iäkäs, joten sen uusiminen tulee pian ajankohtaiseksi jos kaasun käyttöä lämmöntuotantoon jatketaan. Biokaasu ja kondenssikattila Nykyisiä energiakustannuksia voidaan pienentää uusimalla lämmityskattila kondenssikattilaksi. Kondenssikattilalla saavutetaan noin 6 % parempi energiankäytön hyötysuhde verrattuna tavanomaiseen maakaasukattilaan, joka tarkoittaa tässä tapauksessa energiansäästöä 8 MWh/a. Energiankulutus lla ja kondenssikattilalla on näin ollen 129 MWh/a. Kondenssikattilan perustamiskustannukset muodostuvat nykyisen kattilan ja polttimen vaihdosta sekä savupiipun uusimisesta kondenssikattilaa varten. Perustamiskustannuksiksi on arvioitu 20 000. Arvio perustuu vastaavia kohteita toteuttaneen asennusliikkeen kustannusarvioon sekä laitehintoihin ja työmääräarvioon. Pellettikattila

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 6 Pellettilämmitykseen siirryttäessä nykyisen kattilan tilalle asennetaan vastaavan tehoinen puupellettikattila. Kattilalle asennetaan noin 10 m³:n pellettisäiliö esimerkiksi lämpökeskuksen vieressä olevaan varastotilaan, josta pelletit annostellaan ruuvikuljettimella kattiloiden polttimille. Lämmitysverkostot voidaan liittää pellettilämmityskattiloihin suoraan ilman verkostoille tehtäviä muutostöitä. Pellettilämmityksen perustamiskustannuksiksi on arvioitu 90 000. Arvio perustuu kattilavalmistajalta saatuihin laitehintoihin sekä työmääräarvioon. Lämmitysjärjestelmän hyötysuhteen voidaan olettaa olevan pellettilämmityksellä on noin 80 %, joka on 7 % heikompi kuin nykyisellä maakaasulämmityksellä, joten energiankulutus kasvaa nykyisestä kulutuksesta lukemaan 147 MWh/a. Pelletti polttoaineena on sen sijaan maakaasua edullisempaa. Huoltokustannukset pellettilämmityksessä ovat suuremmat kuin maakaasulämmityksessä. Huoltokustannukset koostuvat mm. kattilan ja savusolan nuohouksesta, valosilmän ja polttimen puhdistuksesta, tuhkan poistosta sekä pellettisäiliön puhdistuksesta. Pellettilämmitys ei ole tässä tapauksessa suositeltava lämmitystapavaihtoehto, koska lämpökeskus on ahdas maakaasukattilan korvaavalle biokattilalle. Myöskään tarvittavalle pellettien varastosäiliölle ei ole kunnollisia tiloja. Pienet pellettilämmitysjärjestelmät vaativat myös suhteettoman paljon huoltoa ja ylläpitoa saavutettuun lämmitysenergiamäärään nähden. Maalämpö ja kaasu Maalämpöpumppuratkaisussa lämpöä kerätään maasta pystymallisilla energiakaivoilla, joiden syvyydet vaihtelevat tapauskohtaisesti välillä 160-300 m. Energiakaivoista saadaan lämmitystehoa noin 40 W/m. Maalämpöpumpulla voidaan lämmitysverkoston menovesi nostaa noin +55 C lämpötilaan hyvällä lämpökertoimella. Lämpötilan nostaminen tätä korkeammaksi tehdään lisäenergialla. Lisäenergiaa tarvitaan käyttöveden lämpötilan nostamiseksi riittävän korkeaksi lämminvesivaraajassa, sekä lämmitysverkoston menoveden lämpötilan nostamiseksi riittävän korkeaksi ulkolämpötilan ollessa alle -5 C. Maalämmön lisäenergiana voidaan käyttää maakaasua tai a. Tällöin nykyinen lämmityskattila jää paikoilleen ja maalämpölaitteistolle on löydettävä uusi tila esim. lämpökeskuksen viereisestä varastosta. Energiakaivot on sijoitettava tontille siten, ettei aliteta taulukossa mainittuja suojaetäisyyksiä.

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 7 Kohde Energiakaivo Lämpöputket ja kaukolämpöjohdot Rakennus Kiinteistön raja Viemärit ja vesijohdot Suositeltu minimietäisyys 15 m 3 m 3 m 7,5 m 3 m Lastenkodin tontilla on riittävät tilat kahdelle energiakaivolle. Jos näiden energiakaivojen tehollinen poraussyvyys on 200 m, saadaan kaivoista lämpötehoa lämpöpumpulla noin 16 kw. 16 kw tehoisella maalämpöpumpulla voidaan kattaa 74 % kiinteistön lämpöenergian tarpeesta. Maalämmön käyttö energialähteenä lisää kiinteistön sähköenergian kulutusta, joka johtuu maalämpöpumppujen kompressorikoneikkojen sähkönkäytöstä. Maalämmön perustamiskustannukset koostuvat lämmönkeruukentän rakentamisesta (porakaivot, putkistot, maanrakennustyöt) sekä lämpöpumppulaitteiston rakentamisesta (lämpöpumppu, varaajasäiliöt, putki-, sähkö- ja rakennustekniset työt). Perustamiskustannuksiksi on arvioitu 55 000. Arvio perustuu vastaavan tehoisten maalämpöjärjestelmien toteutuneisiin kustannuksiin. Jos 16 kw:n tehoisen maalämpöpumpun lisäenergiana käytetään maakaasua tai a, vähenee kaasun kulutus lukemaan 36 MWh/a, mutta lämmitykseen käytettävän sähköenergian kulutus lisääntyy 41 MWh/a:lla. Maalämpö ja sähkö Ratkaisu on sama kuin edellä esitetty maalämpö ja kaasu, mutta lisäenergia tuotetaan kaasun sijaan sähköllä. Jos lisäenergiana käytetään sähköä, voidaan lämpöpumppulaitteistot sijoittaa nykyiseen lämpökeskukseen. Sähkön käyttö lisäenergiana aiheuttaa sähkön liittymätehon suurentamisen. Jos 16 kw:n tehoisen maalämpöpumpun lisäenergiana käytetään sähköä, maakaasun kulutus loppuu kokonaan, mutta sähköenergian kulutus lisääntyy 77 MWh/a:lla. Tällöin sähköliittymää on suurennettava ja sähkön perusmaksu kasvaa noin 790 /a.

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 8 Ilma-vesilämpöpumppu ja kaasu Ilma-vesilämpöpumpulla voidaan tuottaa lämpöä kiinteistön lämmitystarpeisiin ulkolämpötilan ollessa yli -5 C. Kylmemmällä ulkolämpötilalla ei ilmalämpöpumpulla saada tuotettua riittävän lämmintä vettä. Ilma-vesipumppuratkaisun investointikustannukset koostuvat lämpöpumppulaitteiston rakentamisesta (lämpöpumput, varaajasäiliöt, putki-, sähkö- ja rakennustekniset työt). Tarvittavat lämpöpumput asennetaan ulos ulkoseinän viereen. Lisäksi tarvitaan erilliset lämminvesivaraajat lämmitysverkostolle sekä lämpimälle käyttövedelle. Ilma-vesilämpöpumpun lisäenergiana voidaan käyttää kaasua. Tällöin nykyinen lämmityskattila jää paikoilleen. Toinen uusista varaajista voidaan asentaa nykyiseen lämpökeskustilaan, toiselle varaajalle tarvitaan tila esimerkiksi ulkoiluvälinevarastosta. Ilma-vesilämpöpumpun ja kaasun yhdistelmälämmityksen perustamiskustannuksiksi on arvioitu 45 000. Arvio perustuu laitevalmistajalta saatuihin laitehintoihin sekä työmääräarvioon. Jos käytetään kahta 20 kw:n tehoista ilma-vesilämpöpumppua, vähenee maakaasun kulutus lukemaan 26 MWh/a, mutta lämmitykseen käytettävän sähköenergian kulutus lisääntyy 45 MWh/a:lla. Ilma-vesilämpöpumppuratkaisussa on hyväksyttävä, että ulkona sijaitsevassa lämpöpumpussa kiertää vesi myös talvella lämpöpumpun seisoessa. Mahdollinen jäätymisriski on hyväksyttävä vikatilanteessa, vaikka sitä ei laitevalmistajan mukaan ole. Ilma-vesilämpöpuista on olemassa myös kaasulla toimiva absorptioilma-vesilämpöpumppu. Tähän selvitykseen saatujen tietojen mukaan absorptioperiaatteella toimivat ilma-vesilämpöpumput soveltuvat kohteisiin, joiden lämmitystehon tarve on vähintään noin 100 kw. Lastenkoti Koivulan tehontarve on vain 40 kw, joten tapaukseen mahdollisesti soveltuvasta absorptiolämpöpusta ei löydetty tietoa. 2.3 Lämmöntuotantovaihtoehtojen vaikutus käytettäviin energiamuotoihin ja kasvihuonepäästöihin Seuraavassa taulukossa on esitetty eri energiantuotantovaihtoehtojen polttoaineenkulutukset sekä hiilidioksidipäästöt.

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 9 Lämmitysmuoto Maakaasun kulutus Biokaasun kulutus Lämmöntuotannon sähkön kulutus Pellettien kulutus Nykyinen maakaasu 13700 m³/a - 0 MWh/a - 27 tn/a Biokaasu - 13 700 m³/a 0 MWh/a - - Maakaasu ja 12 900 m 3 /a - 0 MWh/a _ 26 tn/a kondenssikattila Biokaasu ja - 12 900 m³/a 0 MWh/a - - kondenssikattila Pellettikattila - - 1 MWh/a 31 tn/a - Lämmityksen hiilidioksidipäästöt Maalämpö ja maakaasu Maalämpö ja Maalämpö ja sähkö Ilma-vesilp. ja 3 600 m³/a - 41 MWh/a - 15 tn/a - 3 600 m 3 /a 41 MWh/a - 8 tn/a - - 77 MWh/a - 15 tn/a - 2 600 m 3 /a 45 MWh/a - 9 tn/a 3 KANNATTAVUUSLASKELMAT Kannattavuuslaskelmissa on käytetty seuraavia, marraskuun 2014 hintatasoon perustuvia, energianhintoja: Biokaasu 70,35 /MWh + kiinteät maksut 1108,65 /a (kaasunmyyjältä saatu hinta) Puupelletti 49,19 /MWh (tilastokeskuksen kuluttajahintaindeksin mukaan) Sähkö 83,60 /MWh (yleisesti käytetty sähkön hintataso 110 /MWh sis alv 24 %) Kannattavuuslaskelmissa esitetyt perustuskustannukset on arvioitu toteutuneiden kohteiden, laitevalmistajien, sekä järjestelmiä asentavien asennusliikkeiden hinta-arvioiden perusteella. 3.1 Kannattavuuslaskelmat ilman energiatukea Kannattavuuslaskelmat takaisinmaksuajan perusteella Takaisinmaksuajan vertailuarvoksi on otettu nykytilanne ilman muutoksia.

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 10 Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Säästö yhteensä Maakaasu 0 200 /a 9 800 /a Biokaasu 0 200 /a 10 750 /a -950 /a 27 tn/a Ei ole Biokaasu ja 20 000 200 /a 10 180 /a -380 /a 27 tn/a Ei ole kondenssik. Pellettikattila 90 000 800 /a 7 230 /a 1 970 /a 27 tn/a 46 a Maalämpö 55 000 300 /a 7 950 /a 1 750 /a 12 tn/a 31 a ja maakaasu Maalämpö 55 000 300 /a 7 070 /a 2 630 /a 19 tn/a 21 a ja Maalämpö 55 000 200 /a 7 230 /a 2 570 /a 13 tn 21 a ja sähkö Ilma-vesilp. ja 45 000 300 /a 6 700 /a 3 000 /a 19 tn 15 a Kannattavuuslaskelmat 20 vuoden elinkaarikustannusten perusteella CO 2- päästöväh. Takaisinmaksuaika Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Kust. yhteensä Säästö 20 vuodessa Maakaasu 0 4 000 196 000 200 000 Biokaasu 0 4 000 215 000 219 000-19 000 Biokaasu ja 20 000 4 000 203 600 227 600-27 600 kondenssik. Pellettikattila 90 000 16 000 144 600 250 600-50 600 Maalämpö ja 55 000 6 000 159 000 220 000-20 000 maakaasu Maalämpö ja 55 000 6 000 141 400 202 400-2 400 Maalämpö ja 55 000 4 000 144 600 203 600-3 600 sähkö Ilma-vesilp. ja 45 000 6 000 134 000 185 000 15 000 3.2 Kannattavuuslaskelmat 15 % energiatuella Työ- ja elinkeinoministeriö myöntää energiatukea uusiutuvien energiahankkeiden investointeihin. Seuraavat kannattavuuslaskelmat on tehty 15 % energiatuella, joka oli tavanomaisella teknologialla toteutettaviin hankkeisiin myönnettävän tuen määrä vuonna 2014 (Työ- ja elinkeinoministeriö / www.tem.fi/energia/energiatuki/tuen_maara). Kannattavuuslaskelmat takaisinmaksuajan perusteella Takaisinmaksuajan vertailuarvoksi on otettu nykytilanne ilman muutoksia.

L14091 LÄMMITYSTAPASELVITYS 11 Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Säästö yhteensä Maakaasu 0 200 /a 9 800 /a Biokaasu 0 200 /a 10 750 /a -950 /a 27 tn/a Ei ole Biokaasu ja 17 000 200 /a 10 180 /a -380 /a 27 tn/a Ei ole kondenssik. Pellettikattila 76 500 800 /a 7 230 /a 1 970 /a 27 tn/a 39 a Maalämpö 46 750 300 /a 7 950 /a 1 750 /a 12 tn/a 27 a ja maakaasu Maalämpö 46 750 300 /a 7 070 /a 2 630 /a 19 tn/a 18 a ja Maalämpö 46 750 200 /a 7 230 /a 2 570 /a 13 tn 18 a ja sähkö Ilma-vesilp. ja 38 250 300 /a 6 700 /a 3 000 /a 19 tn/a 13 a Kannattavuuslaskelmat 20 vuoden elinkaarikustannusten perusteella CO 2- päästöväh. Takaisinmaksuaika Lämmitysmuoto Perustamiskust. Ylläpitokust. Energiakust. Kust. yhteensä Säästö 20 vuodessa Maakaasu 0 4 000 196 000 200 000 Biokaasu 0 4 000 215 000 219 000-19 000 Biokaasu ja 17 000 4 000 203 600 224 600-24 600 kondenssik. Pellettikattila 76 500 16 000 144 600 227 100-27 100 Maalämpö ja 46 750 6 000 159 000 211 750-11 750 maakaasu Maalämpö ja 46 750 6 000 141 400 194 150 5 850 Maalämpö ja 46 750 4 000 144 600 195 350 4 650 sähkö Ilma-vesilp. ja 38 250 6 000 134 000 178 250 21 750 4 TOTEUTUSEHDOTUS Energiataloudellisesti kannattavin vaihtoehto 20 vuoden elinkaarikustannuksien perusteella on lisätä nykyisen maakaasukattilan rinnalle ilmavesilämpöpumput, joilla lämmitys hoidetaan ensisijaisesti. Lisäenergiana käytettään nykyistä maakaasukattilaa, jonka kaasutuote vaihdetaan ksi. Lämmöntuotannolle varatut tilat ovat kuitenkin hyvin rajalliset. Ilmavesilämpöpumpun vaatimat varaajasäiliöt vaativat lisätilaa esim. ulkoiluvälinevarastosta. Ilma-vesilämpöpumput lisäävät valvonnan tarvetta, koska mahdollisen vikatilanteen (esim. sähkökatkos) sattuessa lämmitysverkoston vesi ei saa päästä jäätymään ulkona sijaitsevissa lämpöpumpuissa. LVI Studio Oy Mika Katajala