Lämpöpumppuhybridiratkaisuiden tarkastelu kaukolämpöverkossa
Kari, Aino (2018)
Diplomityö
Kari, Aino
2018
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018111648329
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018111648329
Tiivistelmä
Diplomityön tavoitteena on pohtia kiinteistöjen vaihtoehtoisten lämmitysmuotojen, kuten lämpöpumppuratkaisuiden, yleistymistä kaukolämmön piirissä ja tarkastella vaikutuksia niin kaukolämpöyhtiön kuin asiakkaan kannalta. Tärkeänä kysymyksenä työssä on niin kutsuttujen hybridiasiakkaiden oikeudenmukaisen kaukolämmön hinnoittelun toteutuminen. Myös rakennusten energiatehokkuusvaatimuksia ja roolia kysyntäjoustoon ja kaksisuuntaiseen lämpökauppaan osallistumisessa pohditaan.
Hybridilämmitysjärjestelmällä tarkoitetaan tässä yhteydessä kaukolämmön ja eri lämmönlähteitä hyödyntävien lämpöpumppujen yhdistäviä lämmitysjärjestelmiä. Tarkastelu on rajattu koskemaan ainoastaan ison kokoluokan kiinteistöjä, kuten palvelinkeskuksia, asuinkerrostaloja ja liiketiloja.
Tutkimuksen ja NIBE reHeat-lämmöntalteenottojärjestelmän laskentaesimerkin perusteella kaukolämmön hinnoittelun nähdään olevan kilpailukykyisin ja oikeudenmukaisin sen vastatessa ajanhetken tuotannonkustannuksia. Hinnan on oltava samalla riittävän korkea kattamaan tuotannon kiinteät kustannukset ja asiakkaalle mitoittavassa ulkolämpötilassa varattavan suurimman tehontarpeen kustannukset. Tällöin hinnan ohjausvaikutus kulutuksen huipputunneilta pois on oletettavasti suurin. Hinta ei saa kuitenkaan painua alle tuotannon kustannusten liiketoiminnan ja ympäristöystävällisten lämmönlähteiden markkinaehtoisen kilpailun turvaamiseksi. Tutkimusten perusteella on todettava, että kaksisuuntainen lämpökauppa on kannattavaa vain syötettävän energian täyttäessä vaaditut kriteerit ja ollessa edullisesti toteutettavissa. Rakennusten osallistuminen kysyntäjoustoon tulevaisuudessa on toteutettavissa rakennusautomaatiolla ja etäohjaustoiminnoilla. The aim of this Master’s thesis is to discuss about the effects of decentralised heating systems such as heat pumps spreading in district heating networks. The topic is viewed from the perspective of customers and district heating companies. The main question is how to develop the price of district heating tariffs to be equal for so-called hybrid customers. In addition, energy efficiency standards and the potential of the building stock on demand response and two-way district heating are studied.
In this thesis, a hybrid system is limited to systems combining a heat pump and district heating. The review is also limited to bigger buildings, like data centres, apartment buildings and other multi-floor buildings.
According to the research results and NIBE reHeat examination, the pricing of district heating is considered equal, when corresponding to production costs at that time. The transparent pricing is supposed to have a positive effect on demand response. At the same time, the price should be set to a certain level that it covers the fixed costs. The price of district heating should not be less than the production costs in any circumstances to maintain business profitability and fair market rules with other environmentally friendly energy sources. Based on research results, two-way district heating is considered profitable only when the produced surplus energy fulfils defined criteria and has an easy access to the local network. There is a huge potential for buildings on demand response in the future due to automation and IoT development.
Hybridilämmitysjärjestelmällä tarkoitetaan tässä yhteydessä kaukolämmön ja eri lämmönlähteitä hyödyntävien lämpöpumppujen yhdistäviä lämmitysjärjestelmiä. Tarkastelu on rajattu koskemaan ainoastaan ison kokoluokan kiinteistöjä, kuten palvelinkeskuksia, asuinkerrostaloja ja liiketiloja.
Tutkimuksen ja NIBE reHeat-lämmöntalteenottojärjestelmän laskentaesimerkin perusteella kaukolämmön hinnoittelun nähdään olevan kilpailukykyisin ja oikeudenmukaisin sen vastatessa ajanhetken tuotannonkustannuksia. Hinnan on oltava samalla riittävän korkea kattamaan tuotannon kiinteät kustannukset ja asiakkaalle mitoittavassa ulkolämpötilassa varattavan suurimman tehontarpeen kustannukset. Tällöin hinnan ohjausvaikutus kulutuksen huipputunneilta pois on oletettavasti suurin. Hinta ei saa kuitenkaan painua alle tuotannon kustannusten liiketoiminnan ja ympäristöystävällisten lämmönlähteiden markkinaehtoisen kilpailun turvaamiseksi. Tutkimusten perusteella on todettava, että kaksisuuntainen lämpökauppa on kannattavaa vain syötettävän energian täyttäessä vaaditut kriteerit ja ollessa edullisesti toteutettavissa. Rakennusten osallistuminen kysyntäjoustoon tulevaisuudessa on toteutettavissa rakennusautomaatiolla ja etäohjaustoiminnoilla.
In this thesis, a hybrid system is limited to systems combining a heat pump and district heating. The review is also limited to bigger buildings, like data centres, apartment buildings and other multi-floor buildings.
According to the research results and NIBE reHeat examination, the pricing of district heating is considered equal, when corresponding to production costs at that time. The transparent pricing is supposed to have a positive effect on demand response. At the same time, the price should be set to a certain level that it covers the fixed costs. The price of district heating should not be less than the production costs in any circumstances to maintain business profitability and fair market rules with other environmentally friendly energy sources. Based on research results, two-way district heating is considered profitable only when the produced surplus energy fulfils defined criteria and has an easy access to the local network. There is a huge potential for buildings on demand response in the future due to automation and IoT development.