Aurinkolämpö tasaa kulutushuippuja ja lisää kaukolämpöyhtiöiden kilpailukykyä

Vexven ja Savosolarin tuotteet ovat mukana palkitussa hybridienergiajärjestelmässä, jossa aurinkolämpöä käytetään leikkaamaan bioenergialaitoksen kulutushuippuja. Etelä-Savon Energian pilottihankkeen tavoitteena on edistää uusituvan energian käyttöä, parantaa lämpölaitoksen hyötysuhdetta ja lisätä kaukolämmön hinnan kilpailukykyä.

Itä-Suomessa toimiva Etelä-Savon Energia (ESE) on voimakkaasti ympäristöystävälliseen energian hankintaan ja tuotantoon panostava energiayhtiö. ESE täyttääkin jo nyt Euroopan komission vaatimukset uusiutuvien energialähteiden määrästä energiatuotannossa. Etelä-Savon Energia tuottaa sähköä, kaukolämpöä ja teollisuushöyryä Mikkelin keskustan, erillisten taajamien ja paikallisen teollisuuden käyttöön sekä etsii jatkuvasti uusia ja moderneja tapoja tuottaa energiaa.

Neljä vuotta sitten 5000 asukkaan Ristiinan kunta liittyi Mikkelin seutukuntaan ja alueen lämpölaitoksen omistus siirtyi ESElle, joka aloitti alueen energiantuotannon modernisoinnin. Liittymishetkellä suurin osa Ristiinan talouksista lämmitti kotinsa ja käyttövetensä vielä joko öljyllä tai sähköllä. Kahden kilometrin mittainen kaukolämpöverkosto valmistui keväällä 2017 ja nyt Ristiinan taajaman alueen kotitaloudet ja kunnan rakennukset lämpiävät kahden hakelaitoksen avulla.

”Ristiinan uuden kaukolämpöverkoston lämpöhävikki on todella pientä, koska hyödynsimme verkoston rakentamisessa parhaita nykyaikaisia materiaaleja ja menetelmiä. Tästä syystä Ristiina oli myös oivallinen valinta uuden pilottihankkeemme kohteeksi”, kertoo ESEn kaukolämpöpäällikkö Auli Haapiainen-Liikanen.

Ristiinan pilottihankeen tavoitteena on aurinkolämmön avulla leikata kesäkaudella bioenergialaitoksen kuormaa erityisesti alueen kulutushuippujen aikana sekä edistää uusiutuvan energian käyttöä. Aurinkokeräinten asennus alkoikin heti kaukolämpöverkon valmistuttua Ristiinan toisen hakelaitoksen yhteyteen.

Laaja kaukolämpöinfra tukee aurinkoenergian hyödyntämistä

Jos mennään kuitenkin hieman ajassa taaksepäin, lähti ajatus aurinkolämmön hyödyntämisestä alun perin yhtiön sähköpuolelta, jossa aurinkoenergian käytöstä oli jo positiivisia kokemuksia. Tosissaan idea alkoi kypsyä kohti toteutusta, kun ESE voitti kilpailussa päiväksi käyttöön VTT:n tutkijan.

Teknologian tutkimuskeskus VTT on tehnyt kattavaa tutkimusta sekä tulevaisuuden kaukolämpöverkoista että hybridijärjestelmien hyödyntämisestä osana energiantuotantoa. VTT auttoi Etelä-Savon Energiaa tekemällä dynaamista kaukolämpöverkon mallinnusta aurinko- ja bioenergiaa hyödyntävälle Ristiinan pilotille.

”Mallinnuksen avulla voidaan tutkia esimerkiksi kuinka paljon vaihtelevaa uusiutuvaa energiaa mahtuu kaukolämpöverkostoon, miten laitosta kannattaa ajaa ja kuinka iso energiavarasto tarvitaan”, selittää VTT:n tutkija Elina Hakkarainen.

Hakkarainen näkee, että Suomen laaja kaukolämpöinfra on erittäin potentiaalinen aurinkoenergian laajamittaiseen hyödyntämiseen. Hänen mukaansa Suomessa kaukolämpöyhtiöt ovat lisäksi aktiivisesti kiinnostuneita verkkojen kehittämisestä sekä innovatiivisista ratkaisuista.

”Hybridienergiajärjestelmien avulla voidaan vähentää polttoaineen kulutusta lämmityslaitoksilla ja sitä kautta leikata päästöjä. Ristiinan tapaiset pilottihankkeet ovat tärkeitä, jotta pääsemme kohti suurempia toteutuksia”, Hakkarainen lisää.

Mallinnuksen lisäksi lisäoppia haettiin Tanskasta saakka, jossa laajojen aurinkokeräinjärjestelmien käyttö on kasvanut voimakkaasti viime vuosina. Matkalla ESE:n, Sundialin, VTT:n ja Vexven edustajista koostunut ryhmä tutustui Savosolarin toimittamien Løgumklosterin ja Jelling Varmeværkin lämpölaitosten aurinkokeräinjärjestelmiin. Monimuotoiseen energiatuotantoon perustuvilla lämpölaitoksilla on kummallakin yli 15 000 m² aurinkolämpökeräinkentät. Niiden tuottamalla aurinkolämmöllä katetaan jo n. 20 % vuotuisesta kaukolämmön tarpeesta, mutta järjestelmiä kasvattamalla ja aurinkoenergiaa varastoimalla on tavoitteena päästä tulevaisuudessa jopa 50–60 %.

Ristiinan pilotti perustuu kotimaiseen osaamiseen

Etelä-Savon Energia luottaa paikallisiin toimittajiin niin polttoainehankinnoissaan kuin myös muussa toiminnassaan. Tästä syystä Etelä-Savon Energia näki tärkeäksi hyödyntää myös Ristiinan projektissa kotimaista osaamista ja laadukkaita tuotteita.

”Haluamme tehdä pitkäikäisiä verkkoja ja lämmitysratkaisuja, tästä syystä niissä käytettyjen tuotteiden on oltava sen mukaisia”, perustelee ESEn kaukolämpöpäällikkö Haapiainen-Liikanen.

Aurinkolämpöjärjestelmän pilottiin toimitti Savosolar, joka sijaitsee myös Mikkelissä. Savosolarin keräimiä käytetään ympäri maailmaa ja yrityksen tasokeräimet ovatkin tutkitusti maailman tehokkaimmat (Solar Keymarks -sertifikaatti).

”Kotimaiset aurinkokeräimemme ovat 10–20 % tehokkaampia kuin useimmat markkinoiden kilpailevista keräimistä erityisesti absorberi- ja pinnoiteteknologiamme ansiosta. Käyttämämme teknologian avulla saamme hyödynnettyä auringon säteilytehon paremmin ja absorberin rakenteen ansiosta lämpöenergia siirtyy tehokkaammin lämmönsiirtonesteeseen”, avaa Savosolarin Suomen myynnistä vastaava Miika Kilgast.

Kuva: Etelä-Savon Energian kaukolämpöpäällikkö Auli Haapiainen-Liikanen ja Vexven myyntipäällikkö Marko Nyrhinen tarkastelemassa Ristiinan aurinkolämpökeräinjärjestelmää. 

Aurinkokeräimet ovat Ristiinan asennetun aurinkolämpöjärjestelmän näkyvin elementti, mutta toimiva kokonaisuus rakentuu monista osista. Etelä-Savon Energia koki tärkeäksi, että myös järjestelmän pienimmät ja osittain piilossa olevat osat olivat tarkasti määritelty Ristiinan lämpöjärjestelmän suunnitelmassa.

”Tämä on jotain, jonka tärkeyden olemme ymmärtäneet vasta aivan hiljattain. Jos emme speksaa tarkkaan sitä, mitä tuotteita kaukolämpöelementtien sisälle päätyy, on suuri riski että niiden sisään päätyy huonolaatuista bulkkitavaraa. Haluamme käyttää tuotteita jotka tunnemme ja joihin luotamme”, kertoo Haapiainen-Liikanen.

Yksi syy Vexven venttiileiden valintaan pilottihankkeeseen olikin ESEn hyvät kokemukset yrityksen tuotteista sekä Vexven oma korkeatasoinen laadunvalvonta. Pilottiin valitut Vexven valmistamat Naval-brändin sulku- ja linjasäätöventtiilit tulevatkin palvelemaan aurinkolämpöjärjestelmää sen koko elinkaaren ajan.  

Varaaja mahdollistaa aurinkolämmön käytön kulutushuippujen aikana

Ristiinan aurinkolämpökeräinjärjestelmän asennuksesta vastasi kokonaisuudessaan aurinkolämpöön erikoistunut Sundial Finland. Kahdeksasta aurinkokeräimestä koostuva 120 m² aurinkokeräinkenttä alkoi nousta Koulukeskuksen lämpölaitoksen yhteyteen keväällä 2017. Sundialin toimitusjohtajan Jarno Kuokkasen mukaan Ristiinan aurinkolämpökeräinjärjestelmän voidaan odottaa toimivan jopa 30 vuotta.

”Ristiinan kaltaisessa aurinkolämpökeräinjärjestelmässä ei itsessään ole paljon huolto- tai käyttökuluja. Järjestelmän investoinnit painottuvatkin pääasiallisesti hankinnan alkupäähän”, Kuokkanen kertoo aurinkolämmön hyvistä puolista.

Keräinten asennus toteutettiin Ristiinassa poikkeuksellisesti betonijaloin peruskallion takia. Tyypillisesti aurinkokeräimet asennetaan teräspaaluja junttaamalla maahan.

Kuva: Aurinkolämpökeräinjärjestelmä mahtui hyvin samoihin tiloihin hakelaitoksen kanssa. Vasemmalla aurinkolämpökeräinjärjestelmän varaaja ja oikealla ohjausyksikkö

Keräimien keräämä aurinkoenergia siirtyy lämmönsiirtonesteen avulla eristettyä lämmönsiirtoputkistoa pitkin Koulukeskuksen bioenergialaitokseen, jossa 3000 litran vesivaraaja, pumppausyksikkö ja ohjauskeskus sijaitsevat. Kompakti järjestelmä saatiin mahtumaan hyvin jo olemassa olevan laitoksen tiloihin ja tarvetta omalle erilliselle rakennukselle ei ollut. 

Varaajan ansiosta aurinkolämpöä voidaan ajaa kaukolämpöverkkoon silloin kun sitä tarvitaan. Tarkoituksena on erityisesti kattaa lämpölaitoksen läheisen vanhainkodin ja terveyskeskuksen kesäkauden piikkituntien energiantarve siten, että itse lämmityslaitosta voidaan ajaa paremmalla hyötysuhteella ja tasaisella kuormalla. Laskelmien mukaan energiaa riittää kesäisin kuitenkin myös omien tarpeiden yli.

”Kesällä auringosta saadaan paljon enemmän energiaa kuin piikkitunteina tarvitaan käyttöveden lämmitykseen. Varaajan etuna on se, että tällöin sen avulla lämpöä voidaan purkaa itse verkkoon. Ristiinan kaukolämpöverkon tilavuus on 3,5 kertainen varaajan nähden. Kaukolämpöverkkoa voidaan käyttää tavallaan siis kuin akkuna”, kertoo ESEn kaukolämpöpäällikkö.

Inspiroiva hybridienergiajärjestelmä niittää menestystä

Ristiinan hybridienergiajärjestelmä on ollut käytössä vasta puoli vuotta, mutta se on palkittu jo Euroopan tasolla Celsius City:n järjestämässä kilpailussa ”Inspiroivat ratkaisu”-kategoriassa.   

Vaikka järjestelmän optimointi on vielä käynnissä, on jo nyt nähtävissä rohkaisevia tuloksia. Öljylämmityksestä hybridienergiajärjestelmään siirtyminen säästää arviolta 290 000 litraa öljyä ensimmäisen vuoden aikana. Aurinkolämmön osuus tästä on jopa 8 %. Polttoainekustannuksissa tehdyt säästöt edistävätkin kaukolämmön hinnan kilpailukykyä. Lisäksi öljyn käytön vähentäminen pienentää lämmityksen aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä.

Tulevaisuudessa tavoitteena on pystyä ajamaan Ristiinan aurinkolämpökeräinjärjestelmää automatisoidusti. Tämän lisäksi Koulukeskuksen lämpölaitoksen tontilla on vielä tilaa kasvattaa aurinkokeräinkentän kokoa 50 %. Auli Haapiainen-Liikanen ei myöskään sulje pois sitä mahdollisuutta, että aurinkolämpöä alettaisiin jatkossa käyttää myös laajemmin Mikkelin seudulla.

”Laajojen aurinkolämpökeräinjärjestelmien asentamisessa kaupunkien ydinkeskustaan on omat haasteensa, mutta näen modernin energiayhtiön velvollisuutena kestävää kehitystä tukevien uusien ja innovatiivisten ratkaisujen hyödyntämisen”, päättää Haapiainen-Liikanen.

 

Aurinkolämmön hyödyntäminen Euroopassa

Aurinkoenergian etuja ovat ympäristöystävällisyys, helppous, äänettömyys (vs. esimerkiksi tuulivoima) ja yhdistettävyys kaikkiin lämmitysmuotoihin. Tästä huolimatta aurinkolämpö on Euroopassa vielä vähän hyödynnetty lämmitysmuoto. Vuonna 2012 ainoastaan 1 % aurinkokeräimistä oli yhdistettynä kaukolämpöjärjestelmiin. Monissa Euroopan maissa aurinkolämmön käytön lisääminen on edelleen pitkälti riippuvaista valtion tuista ja määräyksistä. Väkilukuun suhteutettuna Euroopan aktiivisimpia aurinkolämmön hyödyntäjiä ovat Itävalta, Kreikka, Saksa ja Tanska.

Varsinkin Euroopan etelä- ja keskiosissa voidaan aurinkolämpöä hyödyntää ympäri vuoden, mutta myös pohjoisimmilla leveyspiireillä aurinkolämpöä voidaan hyödyntää oikeinlaisilla ratkaisuilla. Etelä- ja Länsi-Suomen vuotuinen kokonaissäteily on esimerkiksi samaa suuruusluokkaa kuin Pohjois-Saksassa. Pohjois-Euroopassa aurinkoenergian huiput keskittyvät kuitenkin voimakkaammin kesäkauteen.

Parhaiten aurinkolämpö sopii hyödynnettäväksi hybridienergiajärjestelmissä, jossa erilaiset lämmönlähteet tuottavat energiaa toisiaan tukien. Aurinkolämmön hyödyntäminen kaukolämmön tuotannossa on kannattavaa, koska sen avulla voidaan korvasta keväästä syksyyn tuotantokustannuksiltaan kalliimpaa lämpökapasiteettia. 

Lähteet: SDHVTTFinsolar

Lisätietoja

Myyntialuejohtaja, Pohjoismaat ja Pohjois-Amerikka

Maria Kalli
+358 10 7340 867
com;ve.;vex;li/;kal;ia.;mar

Kaukolämpöpäällikkö

Auli Haapiainen-Liikanen
+358 44 735 3819
i;e.f;/es;nen;ika;-li;nen;iai;aap;i.h;aul

Takaisin uutishuoneeseen