PORVOON ENERGIA OY - Porvoon aurinkokaukolämpö TOTEUTUSSUUNNITTELU - 26.9.2012 / 16EPF0089.30-E0002 Jouni Laukkanen
Yhteystiedot Jouni Laukkanen Projektipäällikkö, Porvoo SDH -projekti jouni.laukkanen@poyry.com 010 33 21587 Pöyry Finland Oy PL 4 (Jaakonkatu 3) 01621 Vantaa Kotipaikka Vantaa Y-tunnus 0625905-6 www.poyry.fi Jakelu Porvoon Energia Oy / Ari Raunio Pöyry / E-ark / JJL16 / VAI16 Copyright Pöyry Finland Oy Kaikki oikeudet pidätetään Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.
TAUSTAA Porvoon Energian toimeksiannosta Pöyry teki Porvoon aurinkokaukolämmön esisuunnittelun syksyllä 2010 Porvoon Energia päätyi jatkamaan aurinkokaukolämpöjärjestelmän toteutusta yhteistyössä Pöyryn kanssa Tämä työ on jatkoa esisuunnittelulle Työssä: Suunnitellaan aurinkokaukolämpöjärjestelmä siten, että hankinta-asiakirjojen laadinta järjestelmän eri osista voidaan aloittaa työn päättyessä Hankintapakettien sisältö, prosessit ja toiminta-arvot tarkennetaan Suunnitellaan hankintojen väliset toimitusrajat ja prosessitiedot takuuvaatimuksineen siten, että eri hankinnat toimivat hyvin yhteen. Kuva aurinkokaukolämpökeräimistä Ærøn saarelta Tanskasta
SELVITYKSEN RAKENNE Sisältö Keräinten sijoitus Keräinjärjestelmä Lämmön varastointi Kytkentäperiaatteet Hankinnan osat Tarkennukset esiselvityksen tuloksiin Yhteenveto ja jatkosuositukset Liitteet Liite 1 Aurinkokeräinten ja lämpöakun sijoitussuunnittelu 16EPF0089.30-E0001 Liite 2 Solar Energy Yield Assessment Liite 3 Lämpöakun kannattavuuslaskenta 16EPF0089.30-E0004 Liite 4 Aurinkokeräinjärjestelmän tarkasteluvaihtoehtojen periaatteellinen kytkentäkaavio 16EPF0089.30-20001 Liite 5 Aurinkokeräinjärjestelmän suosituksen mukainen periaatteellinen kytkentäkaavio 16EPF0089.30-20002 Liite 6 Specification for the procurement packages 16EPF0089.30-E0003
TYÖN LÄHTÖTIEDOT Työn lähtötiedot päätettiin aurinkokaukolämmön esiselvityksessä Hankittavat keräimet ovat tasokeräimiä Keräimiä on keräinpuistossa 10 000 m 2 Kaukolämmön lämpötilatasot kesäaikana Menoveden lämpötila kaukolämpöverkkoon 80 C Paluuveden lämpötila kaukolämpöverkossa 55 C Lämmön tuotanto ja kulutus Kaukolämmön keskikulutukset on esitetty taulukossa Kesällä kaukolämpö tuotetaan Tolkkisissa CHP-voimalaitoksessa Verkkoon hankitaan kaukolämpöakku tasaamaan aurinkokaukolämmön tuotantoa KAUKOLÄMMÖN KESKIMÄÄRÄINEN KULUTUS 2014 MW MWh/kk Huhtikuu 39,4 28 350 Toukokuu 23,3 16 800 Kesäkuu 10,9 7 875 Heinäkuu 8,8 6 300 Elokuu 9,9 7 140 Syyskuu 21,9 15 750
PORVOON ENERGIA OY - Aurinkokaukolämmön toteutussuunnittelu KERÄINTEN SIJOITUS
KERÄINTEN JA KAUKOLÄMPÖAKUN SIJOITUS Aurinkokeräinten ja kaukolämpöakun sijoittamisen suunnittelu kaukolämpöverkkoon on esitelty erillisenä raporttina (liite 1) Keräinten mahdollinen sijoitus Kaukolämpöverkon kannalta keräimet voidaan sijoittaa kaikkiin kolmeen vaihtoehtoiseen sijoituspaikkaan (Tolkkinen, Harabacka ja Kipinätie) Kaukolämpöakun mahdollinen sijoitus Talvitilanteessa koko kaukolämpöjärjestelmää varten hankittavalle akulle paras sijoituspaikka olisi Kipinätien lämpökeskus, koska akusta saatavaa lämpöä voidaan priimata lämpökeskuksella sekä akkua voidaan purkaa ja ladata yli 50 MW teholla Mikäli akku hankitaan vain keräimiä varten, on paras sijoituspaikka aurinkokeräinten kannalta keräinten luona Sijoituspäätös Aurinkokeräimet on päätetty sijoitettavaksi Tolkkisiin valmiin tontin sekä vaivattomimman käytön ja kunnossapidon takia Mikäli kaukolämpöakku hankitaan koko kaukolämpöjärjestelmää varten, sijoitetaan akku Kipinätien lämpökeskukselle ja keräinpuistolle sijoitetaan pieni väliakku säätöä varten Mikäli kaukolämpöakkua ei hankita koko kaukolämpöjärjestelmää varten, sijoitetaan akku lähtökohtaisesti keräinten luokse Tolkkisiin
KERÄINTEN SIJOITUS TOLKKISISSA Keräimet sijoitetaan Tolkkisissa Porvoon Energian hallussa olevalle tontille Tolkkisen voimalaitoksen pohjoispuolelle Keräinten sijoitus Osa keräimistä sijoitetaan olemassa olevan rakennuksen katolle (Alue A). Vapaa kattoala on noin 2000 m 2. Rakennuksen katosta hyödynnetään sen matalaa osaa. Loput keräimistä sijoitetaan tyhjälle ja tasaiselle kentälle kuvan mukaiselle alueelle B Apulaitteiden sijoitus Apulaitteille rakennetaan erillinen tila keräinten lähelle tai ne voidaan sijoittaa esimerkiksi rakennukseen, jonka katolle keräimiä sijoitetaan Keräinten sijoitusalueet A ja B. Kuvan alalaidassa on Tolkkisen voimalaitos
PORVOON ENERGIA OY - Aurinkokaukolämmön toteutussuunnittelu KERÄINJÄRJESTELMÄ
KERÄINTEN SUUNTAUS JA RIVIVÄLI Katolle sijoitettaville keräimille (A) ja maan tasoon sijoitettaville keräimille (B) suunnitellaan keräinten sijoittaminen erikseen Alueen A katto oletetaan käytettävältä osalta tasaiseksi Alueen A käyttöä haittaavat varjostavat rakenteet sekä suuntaus 35 kulmassa kaakkoon (ei etelään). Rakennukseen kiinnitettäessä keräimet vaativat myös tukevammat tukirakenteet (paino- ja tuulikuorma) Optimaalinen keräinten kallistuskulma tutkitaan etelään ja - 35 kulmaan suunnattaville keräimille Molemmissa tapauksissa optimaalinen kallistuskulma on 33 Keräinten riviväliä tutkittiin tyypillisellä keräintyypillä, jota käytetään yleisesti isoissa aurinkolämpöjärjestelmissä Kuvassa on esitetty keräimistä saatava lämpö [kwh/m 2 ] kahdella eri suuntauksella Koska maalla ei katsota olevan hintaa, valitaan keräinten riviväliksi alemmassa taulukossa esitetyt optimaaliset rivivälit Muille keräintyypeille keräinten rivivälin ja korkeuden suhde tulee olla sama eli -35 suuntauksella 2,20 (5 m / 2,27 m) ja 0 suuntauksella 1,76 ( m / 2,27 m) Tiedot keräinjärjestelmästä on esitetty tarkemmin liitteessä 2 Työssä käytetty keräintyyppi Keräin - Keräintyyppi - Keräimen ulkomitat m Keräimen pinta-ala m² Tehollinen pinta-ala m² Arcon Solar HT-A 28/10 Tasokeräin 2,27 x 5,95 x 0,14 13,57 12,54 Rivivälit eri suuntauksilla -35 0 Riviväli m 5 4 Lämmön tuotanto* kwh/m²/a 342 360 * Taulukossa pinta-ala on keräimen tehollinen pinta-ala, jonka takia lämmön tuotanto on hieman myöhemmin esitettyjä suurempi
KERÄINTEN SIJOITUS KATOLLE (ALUE A) Kuvissa on esitetty keräinten sijoittaminen katolle (alue A) suunnattuna etelään (0 kulma) tai katon suuntaisesti -35 suuntaisesti Keräimiä ei voida sijoittaa rakennuksen korkean osan lähelle varjostuksen takia Rakennuksesta ei ole tarkkoja mittoja käytettävissä, mutta alustavasti korkean osan ja keräinten väliin tulee jättää 15 m tyhjää tilaa. Katolle asennettaville keräimille valitaan suuntaukseksi -35 eli katon suuntaisesti Katon suuntaisilla keräimillä saadaan kaikkiin riveihin yhtä monta keräintä, jolloin kytkentä yksinkertaistuu ja järjestelmä on siten edullisempi. Keräinten tukirakenteet yksinkertaistuvat. Katon suuntaisella sijoittelulla saatava energiamäärä katolle sijoitettavaa keräinalaa kohti on hieman etelään suunnattua pienempi, mutta ero on kuitenkin hyvin pieni Keräinten suuntaus, alue A 0-35 Katon pinta-ala m² 2 000 2 000 Käytettävissä oleva pinta-ala m² 1 824 1 824 Keräimiä yhdessä rivissä kpl - 8 Rivien lukumäärä kpl 13 8 Keräinala katolla m² 882 701 Lämmön tuotanto MWh/a 293 222 Lämmön tuotanto kwh/a/m² 332 317
KERÄINTEN SIJOITUS MAALLE (ALUE B) Alueella B keräimet saadaan suunnattua optimaaliseen suuntaan eli etelään Taulukossa on esitetty keräimet alueella B Jotta kaikissa keräinriveissä on sama määrä keräimiä on keräinten kokonaisala 10 037 m 2 Keräinten suuntaus, alue B 0 Käytettävissä oleva maa-ala m² 20 000 Keräimiä yhdessä rivissä kpl 16 Rivien lukumäärä kpl 43 Keräinala maalla m² 9336 Lämmön tuotanto MWh/a 3101 Lämmön tuotanto kwh/a/m² 332
ARVIO SAATAVASTA ENERGIASTA Auringon säteilytiedot ovat saatu Meteonorm 6.1 tietokannasta lähimmistä sääasemista tuntidatana tyypillisenä vuotena. Keräinten hyötysuhteen määrityksessä hyödynnetään keräinvalmistajalta saatuja tietoja Keräimet toimivat muuttuvalla virtausmäärällä Mitoitusvirtaama 119 l/m 2 /h Maksimivirtaus 168 l/m 2 /h Minimivirtaus 5,0 l/m 2 /h (3 % maksimista) Kuvissa on esitetty keskimääräinen aurinkolämmön tuotanto kuukausittain jaoteltuna alueelle A ja B Keskimääräinen vuotuinen aurinkolämmön tuotanto kaukolämpöverkkoon on noin 3300 MWh/a
AURINKOLÄMMÖN TEHO Ylemmässä kuvassa on esitetty tyypillisen vuoden kuukauden maksimitehot alueilta A ja B yhteensä Alemmassa kuvassa on esitetty vastaavat tehot keskimääräisenä päivänä kuukausittain Huomioitavaa kuvissa Maksimiteho noin 6 MW saavutetaan noin klo 11-14 Maksimitehossa ei ole suurta eroa tarkasteltavien kuukausien välillä. Kuitenkin kesäkuukausina teho on suurempi pitemmän aikaa päivästä. Keskimääräinen teho on esitetty päivältä, jolla vuorokautinen aurinkoenergian määrä vastaa keskimääräistä päivää. Tämän takia kesäkuussa käyrän muoto sattuu olemaan esitetyn kaltainen.
PORVOON ENERGIA OY - Aurinkokaukolämmön toteutussuunnittelu LÄMMÖN VARASTOINTI
KERÄINTEN VÄLIAKKU Tarve väliakulle Mikäli kaukolämpöjärjestelmään hankitaan lämpöakku koko järjestelmää varten, sijoitetaan se lämmönsiirron takia verkon latvaosiin. Tämän takia aurinkokeräinjärjestelmälle mahdollisesti tarvitaan pieni lämpöakku puskuriksi, jolla lämmöntuotannon muutosnopeutta kaukolämpöverkkoon saadaan alennettua. Väliakulla saadaan myös varmistettua keräimiltä tulevan veden lämpötilan vakaus kaikissa olosuhteissa, kun lämpö siirretään väliakun kautta. Väliakku toimii myös aurinkopiirin paisuntasäiliönä Väliakun rakenne Lämpö aurinkokeräimiltä johdetaan lämpöakkuun reikäputken kautta, josta kiertoaine asettuu lämpötilan määrittelemän tiheyden perusteella oikealle korkeudelle akussa. Tällöin akun yläosassa on aina korkein lämpötilataso. Lämpö kaukolämmön lämmönsiirtimelle otetaan akun yläosasta Akun purkua ja latausta säädetään muuttamalla virtausta akun pohjalta aurinkopiirin paluulinjaan
KERÄINTEN VÄLIAKUN MITOITUS Sallittu muutosnopeus kaukolämpöverkkoon Muuta lämmöntuotantoa ei tarvitse säätää aurinkotehon mukaan, vaan aurinkoenergia tasataan lämpöakulla vuorokauden sisällä. Tällöin tuotantotehon muutostehoa rajoittaa vesivirran säädettävyys, jota säädetään Tolkkisen kaukolämpöpumpuilla ja säätöventtiilillä. Energiateollisuus ry:n suosituksen mukaisesti DN 300-400 läppäventtiilin säätönopeus saa olla enintään 240 s (0-100 %). Pienempien venttiilien säätönopeus on lyhyempi. Aurinkolämmön tuotannon ollessa maksimissaan luokkaa 6 MW on kaukolämpöverkon kannalta suurin sallittu tehomuutos 90 MW/h. Muutosnopeus aurinkojärjestelmästä Aurinkojärjestelmän puskurina toimiva akku mitoitetaan siten, että tuotannon muutosnopeus ei ylitä venttiilin säätöarvoa. Keräinjärjestelmän tehon muutosnopeus on enimmillään noin 1,5 MW/h Täten keräinjärjestelmä ei välttämättä tarvitse puskuriakkua ollenkaan muutosnopeuden perusteella Väliakusta voisi olla hyötyä laitosta käynnistettäessä, mutta käynnistys voidaan tehdä myös ilman väliakkua Väliakkua varten jouduttaisiin hankkia kymmeniä kuutioita ylimääräistä kiertoainetta, joka joudutaan vaihtamaan määräajoin
LÄMPÖAKKU VAIN KERÄIMIÄ VARTEN Kuvassa on esitetty aurinkolämmön tuotannon maksimitehon vaihtelu vuorokauden sisällä eri kuukausina Suurin teho on kesäkuussa, jolloin sitä käytetään akun mitoitukseen Akku mitoitetaan siten, että tuotanto saadaan jaettua tasan vuorokauden sisällä Alla olevassa kuvassa on esitetty akun toiminta mitoitusvuorokautena Akun avulla keräinten teho jaetaan vuorokauden sisällä tasan Akun tehollisen tilavuuden ollessa 900 m 3 saadaan tuotanto tasattua vuorokauden sisällä. Hieman isompi akku antaisi joustavuutta käyttöön. Vuorokauden keskiteho auringolla on enintään noin 1,8 MW
AURINKOLÄMMÖN TUOTANTO AKUN AVULLA YMPÄRI VUOROKAUDEN Kuvassa on esitettynä aurinkolämmön tuotanto kuukausien keskimääräisenä päivänä ja maksimituotantopäivänä eri kuukausina akun avulla tasattuna, jolloin esitetty tuotanto on tasainen ympäri koko vuorokauden Kesä- ja heinäkuussa maksimituotanto on noin 1,8 MW tasaisesti ympäri vuorokauden ja keskimäärin noin 1,0 MW.
PORVOON ENERGIA OY - Aurinkokaukolämmön toteutussuunnittelu KYTKENTÄPERIAATTEET
KERÄINJÄRJESTELMÄN KYTKENTÄ - Lämpöakku koko järjestelmää varten Kuvassa on esitetty periaatteellinen aurinkojärjestelmään kuuluvien osien kytkentä Aurinkokeräinpiiri on suljettu kaukolämpöpiiristä Kaukolämpöpuolen pumppaukseen käytetään olemassa olevia kaukolämpöpumppuja Koko järjestelmää varten hankittava lämpöakku vaatii oman pumppauksen Pientä puskuriakkua aurinkopiiriin ei välttämättä tarvita Tarkempi kuva on esitetty liitteessä 4
KERÄINJÄRJESTELMÄN KYTKENTÄ - Lämpöakku vain aurinkojärjestelmää varten Kuvassa on esitetty periaatteellinen aurinkojärjestelmään kuuluvien osien kytkentä Periaatteeltaan kytkentä vastaa kytkentää, jossa lämpöakku hankitaan koko verkkoa varten Jotta akkua voitaisiin paremmin käyttää koko verkkoa varten, voisi sen sijoitus olla myös Kipinätiellä Tolkkisen asemesta Tarkempi kuva on esitetty liitteessä 4
KERÄINTEN PERIAATTEELLINEN KYTKENTÄ Kuvassa on esitetty periaatteellinen keräinrivien kytkentä Keräimiä kytketään sarjaan siten, että tarvittava lämpötila saadaan keräinten jälkeen mahdollisimman hyvällä hyötysuhteella Sarjassa olevat keräinrivit kytketään rinnan toisten rivien kanssa Keräinten läpi kulkevaa vesivirtaa säädetään keräinten lämpötilan mukaan säädetyllä säätöventtiilillä Venttiileitä on keräimissä/keräinkentällä useita, jolloin pystytään estämään keräimen ylikuumeneminen, kun vain osa keräimestä/kentästä on auringossa Useampi rivi voidaan asentaa rinnan, jolloin saadaan vähennettyä lämpötila-anturien ja säätöventtiilien määrää Lämpötila-antureiden ja säätöventtiileiden tarvitsema sähkö voitaisiin tuottaa aurinkosähköllä Keräinjärjestelmän toimittajan annetaan esittää oma ratkaisu Tarkempi kuva kytkennästä on esitetty työn liitteessä 4
SUOSITELTAVA KERÄINJÄRJESTELMÄN KYTKENTÄ Kuvassa on esitetty periaatteellinen aurinkojärjestelmään kuuluvien osien suositeltava kytkentä Lämpöakku kannattaa sijoittaa verkon latvaosiin eikä aurinkopiirissä välttämättä tarvita puskuriakkua Tarkempi kuva kytkennästä on esitetty työn liitteessä 5
PORVOON ENERGIA OY - Aurinkokaukolämmön toteutussuunnittelu HANKINNAN OSAT
ERILLISURAKAT JA HANKINTARAJAT Aurinkolämpöjärjestelmän hankinta jaetaan erillisurakoihin, joilla laitos saadaan kokonaisuudessaan hankittua toimittajille luonnollisina kokonaisuuksina. Erillisurakat 1. Aurinkokeräimet 2. Lämmönsiirtimet 3. Kaukolämpöakku tai akut 4. Pumput 5. Putkistot 6. Sähköistys ja automaatio 7. Rakennusurakat Hankintarajat Hankintarajat hankintojen välille määritetään siten, että kuhunkin hankintapakettiin saadaan toimittajille sopivat kokonaisuudet ja hankintapakettien välille saadaan selkeät toimitus- ja takuurajat Erillishankintojen kuvaukset ja hankintarajat on esitetty tarkemmin liitteenä 6 olevassa raportissa
AURINKOKERÄIMET Aurinkokeräimien toimittaja on todennäköisesti ulkomainen yhtiö, jolloin Suomessa tehtävät työt ja asennukset nostavat keräintoimituksen hintaa tarpeettomasti. Hankinta rajataan siten, että takuut saadaan hankinnalle määritettyä Hankinta sisältää keräimet, sulkuventtiilit keräimien molemmin puolin sekä vesivirran säätöön tarvittavat säätöventtiilit sekä lämpötilamittaukset Toimintaperiaate Aurinkokeräimillä siirretään auringosta saatavaa lämpöä aurinkokeräinten lämmityspiiriin Aurinkokeräinten lämmityspiirin pumpuilla pidetään yllä vakiopaine-eroa kauimmaisella keräinrivillä (analogia: paine-eron suhteen kriittinen kuluttaja) Aurinkokeräinrivien jälkeisellä säätöventtiilillä säädetään vesivirtaa keräinten läpi siten, että lämpötila keräinten jälkeen pysyy vakiona Keräimien lämpötilaa tarkkaillaan useammalla lämpötilasensorilla, jotta keräinten ylikuumeneminen saadaan vältettyä osan keräimestä ollessa auringossa Tässä työssä on esitetty yksi ratkaisu lämpötilan hallintaan, mutta tarjoajan annetaan esittää myös oma ratkaisu. Mikäli säätöventtiilien ja lämpötila-anturien sähkö päätetään tuottaa aurinkopaneeleilla, kuuluvat ne keräimien hankintaan kokonaisuudessaan Aurinkopiirissä on kiertoaineena jäätymätön lämmönsiirtoneste, kuten Antifrogen N. Jotta eri kiertoaineiden kustannukset saadaan vertailuun, voidaan keräintoimitukseen sisältää esimerkiksi järjestelmän ensimmäinen täyttö ja pyytää tarjouksessa suositus/takuu nesteen huolto-/ vaihtovälille. Takuut Keräinten hankinta-asiakirjoissa määritetään takuuolosuhteet, joissa toimittaja takaa keräimillä saatavan lämpötehon vakiomenolämpötilalla.
PROSESSILAITTEET JA PUTKISTOT Aurinkokeräinpiiri Aurinkokeräinpiirin prosessilaitteet asennetaan kaikki samaan paikkaan sisätiloihin keräinten lähelle. Prosessilaitteille voidaan rakentaa oma uusi rakennus tai ne voidaan sijoittaa olemassa olevan rakennuksen sisälle. Mahdollinen sijoituspaikka olisi esimerkiksi rakennus, jonka katolle keräimiä asennetaan Prosessilaitetilaan asennetaan lämmönsiirrin, pumput, paisuntalaitteet sekä kiertoaineen valmistus ja säiliö kemikaalisäiliöineen Keräinten ja prosessilaitetilan välillä lämpöputket pyritään rakentamaan normaaleina maanalaisina kaukolämpöputkina Kaukolämpöpiiri Kaukolämmön pumppauksessa pyritään hyödyntämään Tolkkisen voimalaitoksen nykyisiä kaukolämpöpumppuja Kaukolämmön vesivirtaa aurinkopiirin lämmönsiirtimelle säädetään säätöventtiilillä lämmönsiirtimen jälkeen. Säätöventtiilillä pidetään vakiolämpötila lämmönsiirtimen jälkeen. Tolkkisen voimalaitokselta uusi meno- ja paluujohto aurinkokeräinten prosessilaitetilaan. Siirrettävä teho on maksimissaan noin 6 MW, jolloin uusi siirtojohto olisi kooltaan DN200 lämpötilaeron ollessa 25 C. Putken pituus on noin 150 m.
LÄMPÖAKKU Pieni puskuriakku Auringon tuotantomuutosten takia ei tarvita välttämättä pientä erillistä puskuriakkua, vaan lämpöä voidaan suuren tuotannon aikana ladata suoraan suurempaan lämpöakkuun Akun sijoitus Kipinätielle Koska aurinkolämmön tuotantonopeudella ei ole vaikutusta lämmön siirtoon, voidaan lämpöakku sijoittaa molemmissa akkuvaihtoehdoissa Kipinätien lämpökeskukselle, jolloin sen käyttö koko kaukolämmön tarpeisiin helpottuu. Akun sijoittamisella Kipinätielle ei ole merkittävää vaikutusta pumppauskustannuksiin, koska lämmön kulutus on kohtuullisen lähellä Kipinätien lämpökeskusta, jonne teho jouduttaisiin siirtämään Tolkkisista myös ilman akkua Akun sijaitessa Kipinätiellä, yksinkertaistuu aurinkojärjestelmän kytkentä Tolkkisissa Kipinätien lämpökeskukselle asennettava akun kytkentä vaatii muutoksia putkistoon Kipinätien lämpökeskuksen sisällä, jotta akkua saadaan purettua ja ladattua kaikissa olosuhteissa Höyry- tai typpityyny Akussa on estettävä kaukolämpöveden hapettuminen ilman vaikutuksesta Tyypillisesti akun yläosan tyhjässä tilassa pidetään höyryllä pientä ylipainetta estämään ilman pääsy akkuun. Höyry voidaan ottaa lämmöntuotantolaitokselta tai tuottaa sähköllä. Vaihtoehtona höyrylle ylipaine voidaan pitää myös typen avulla
PORVOON ENERGIA OY - Aurinkokaukolämmön toteutussuunnittelu TARKENNUKSET ESISELVITYKSEN TULOKSIIN
KERÄINTEN SIJOITTELU Keräinten suuntaus, kallistus ja riviväli Esiselvityksestä on tarkennettu keräinten suuntausta katolle sijoitettavien keräinten osalta. Muuten suuntaus on edelleen etelään Kallistuksessa on päädytty esiselvitystä pienempään kallistuskulmaan Kallistuskulmaa pienennettäessä keräinten riviväliä on saatu pienemmäksi, jolloin keräimet saadaan sijoitettua lähemmäs toisiaan. Kallistuskulman pienentämisellä hävitään hieman lämmön saannissa, mutta ero esiselvityksen kulmaan on pieni. Aluetehokkuus Esiselvityksessä aluetehokkuus oli 39 % eli hehtaarille maata saadaan sijoitettua 3900 m 2 keräimiä Tarkemmassa suunnittelussa on optimoitu tarkemmin keräinten sijoittelua, jolloin aluetehokkuus on saatu nostettua arvoon 45,6 % eli hehtaarille maata saadaan sijoitettua 4560 m 2 keräimiä
SAATAVA LÄMPÖMÄÄRÄ Auringolla tuotettava lämpömäärä on saatu nostettua esiselvityksestä siten, että tarkastelun 10 000 m 2 keräinalalla saadaan tuotettua lämpöä noin 3300 MWh/a. Vastaavasti lämpömäärän kanssa myös aurinkokeräinten lämpöteho on noussut siten, että maksimiteho on noin 6 MW Perusteet suurempaan lämpömäärään Esiselvityksessä määritettiin aurinkolämmön tuotanto kuukauden keskimääräisen päivän perusteella, joka on tyypillinen määritystapa esiselvityksiin Tässä selvityksessä määritettiin aurinkoenergia tarkemmin tyypillisen kuukauden jokaiselle päivälle erikseen, jolloin auringon tehon ja ulkolämpötilan muutokset saadaan paremmin huomioituna Esiselvityksestä on kulunut noin 2 vuotta, jolloin keräinten hyötysuhteet ovat parantuneet tekniikan kehittymisen myötä
PORVOON ENERGIA OY - Aurinkokaukolämmön toteutussuunnittelu YHTEENVETO JA JATKOSUOSITUKSET
YHTEENVETO Työssä suunnitellaan Porvoon aurinkokaukolämpölaitos siten, että hankinnat voidaan aloittaa tämän työn suunnittelun perusteella Keräinten sijoitus ja keräinjärjestelmä Keräimet sijoitetaan oikealla olevan ylemmän kuvan mukaisesti Tolkkisiin olemassa olevan rakennuksen katolle sekä avoimelle kentälle Katolla keräimet ovat katon suuntaisesti ja kentällä suunnattuna etelään. Keräinten kallistus on 33 Tuotettava lämpömäärä Auringolla saadaan tuotettua noin 3300 MWh kaukolämpöä vuodessa. Alemmassa kuvassa on esitetty kuukausittainen aurinkolämmön tuotanto. Aurinkolämmön maksimiteho on noin 6 MW, mutta lämpöakun avulla tuotanto tasataan tasaiseksi vuorokauden sisällä siten, että sen teho on enintään noin 2 MW tasaisesti ympäri vuorokauden. Hankinnan osat Hankinta jaetaan erillisurakoihin siten, että toimittajille saadaan luonnollisia toimituskokonaisuuksia ja toimituksille saadaan selkeät toimitus- sekä takuurajat.
SUOSITELTAVA KERÄINJÄRJESTELMÄN KYTKENTÄ Kuvassa on esitetty periaatteellinen aurinkojärjestelmään kuuluvien osien suositeltava kytkentä Lämpöakku kannattaa sijoittaa verkon latvaosiin Aurinkopiirissä ei välttämättä tarvita puskuriakkua
JATKOSUOSITUKSET Tarvittavat päätökset Ennen hankintojen aloittamista päätetään hankittavan lämpöakun koko ja sijoitus Hankitaanko lämpöakku koko kaukolämpöjärjestelmää varten vai ainoastaan aurinkokaukolämpöjärjestelmää varten Päätetään lämpöakun sijoituspaikka. Suosituksena on sijoittaa akku Kipinätielle. Apulaitteiden sijoituspaikka: Uusi rakennus vai olemassa oleva Ennen hankintojen käynnistämistä tulisi tehdä vähintäänkin periaatteellinen investointipäätös, jotta hankinnoille saadaan toimittajien silmissä uskottavuutta Investointituet Laitteiden hankinnan ja laitteiden kustannuksiin on mahdollista saada rahallista tukea useammasta eri paikasta (esim. ELY, EU, Sitra, Tekes) Tuki tulee hakea ennen jatkotyön käynnistämistä Luvat Alue, johon keräimiä sijoitetaan, tulee olla kaavoitettu energiantuotantoon. Kaavan tulee olla kunnossa ennen työn muita vaiheita Keräimet vaativat rakennusluvan, joka on hyvä hakea työn alkuvaiheessa Aurinkokaukolämpölaitos ei vaadi ympäristölupaa Hankinnat ja suunnittelu Hankinnat tulisi aloittaa keräinten hankinnalla, koska keräinten tekniikka vaikuttaa muuhun suunnitteluun sekä niiden toimitusaika määrittää muiden toimitusten toimitusajat Keräinten toimittajan valinnan jälkeen tehdään lopulliset valinnat hankittavasta muusta tekniikasta Muut hankinnat voidaan käynnistää heti, kun tarvittavat lähtötiedot ovat varmistuneet