Utilization of decentralized geothermal energy potential in a densely populated urban area : case Helen
Vornanen, Henni (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Ympäristötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202002074826
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202002074826
Tiivistelmä
This master’s thesis work was made with co-operation with Helen Oy that is currently searching for substitutive solutions to cover usage of coal by the year 2029. Possibilities of local solutions for utilizing geothermal energy potential have been noted by Helen Oy and more research about them must be done. Aim of this study was to geothermal energy potential of Helsinki for three ground depths and their relation to current and 2050 heat energy demand of the building stock. Another goal was to find out possible CO2-emission reduction potential when part of the most emission intensive times of utilizing district heating is substituted by local geothermal energy potential according to the planned district heating production for years 2025 and 2035.
The answers for made research questions were provided by utilizing public data concerning for example building stock of Helsinki and datasets of Helen Oy including information about measured district heating consumption and planner energy production and emission occurring from it in the future. The theory part of the thesis was implemented mostly as a literary review. The results of the study showed that relation between local heat energy demand and geothermal energy potential varies between different ground depths and part of the city. Especially coverage rate was noted to be much smaller in the city center than in the outskirts. Emission calculation demonstrated that there could be achieved approximately 25 % emission reduction potential by utilizing geothermal energy potential locating at district heating account areas within depth of 300 meters in 2025 and 2035. Also, it was noted in this connection that there is still role for district heating in the future energy system. Diplomityö toteutettiin yhteistyönä ja toimeksiantona Helen Oy:ltä, joka etsii parhaillaan ratkaisuja korvata kivihiilen käyttö energiantuotannossa 2029 mennessä. Paikallisten ratkaisujen mahdollisuudet maa-lämmön hyödyntämistä koskien on todettu Helen Oy:n puolesta ja niitä on tarve selvittää enemmän. Työn tavoitteina oli selvittää Helsingin alueen geoterminen energiapotentiaali kolmelle syvyysasteelle suhteessa nykyiseen ja vuoden 2050 rakennuskannan lämmitysenergian tarpeeseen. Tavoitteena tämän lisäksi oli selvittää, kuinka paljon hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää, kun osa kaukolämmön käytön päästöintensiivisimmistä ajanhetkistä korvataan olemassa olevalla geoenergiapotentiaalilla vuosien 2025 ja 2035 suunnitellun kaukolämmön tuotantorakenteen ja päästöjen perusteella.
Asetettuihin tutkimuskysymyksiin vastattiin hyödyntämällä julkista Helsingin kaupungin dataa koskien mm. rakennuskantaa, sekä Helen Oy:n omaa dataa mitatuista kaukolämmön kulutuslukemista sekä ennusteita koskien energiantuotantoa ja sen päästöjä tulevaisuudessa. Työn teoriaosa toteutettiin pää asiassa kirjallisuuskatsauksena. Tutkimuksessa ilmeni, että lämmitysenergian tarve suhteessa paikalliseen geotermisen energian potentiaaliin vaihtelee tutkittavasta hyödyntämissyvyydestä ja kaupunginosasta riippuen. Eritysiesti keskusta-alueella kattoaste todettiin pienemmäksi kuin esikaupunkialueilla. Päästölaskentaosiossa todettiin, että kaukolämmön kulutusalueilla 300 metrin syvyydessä sijaitsevan geoenergiapotentiaalin päästövähennyspotentiaali on noin 25 % vuosina 2025 ja 2035. Tässä yhteydessä todettiin myös, että kaukolämmöllä tulee olemaan merkittävä rooli lämmitystarpeen kattamisessa yhä tulevaisuudessa.
The answers for made research questions were provided by utilizing public data concerning for example building stock of Helsinki and datasets of Helen Oy including information about measured district heating consumption and planner energy production and emission occurring from it in the future. The theory part of the thesis was implemented mostly as a literary review. The results of the study showed that relation between local heat energy demand and geothermal energy potential varies between different ground depths and part of the city. Especially coverage rate was noted to be much smaller in the city center than in the outskirts. Emission calculation demonstrated that there could be achieved approximately 25 % emission reduction potential by utilizing geothermal energy potential locating at district heating account areas within depth of 300 meters in 2025 and 2035. Also, it was noted in this connection that there is still role for district heating in the future energy system.
Asetettuihin tutkimuskysymyksiin vastattiin hyödyntämällä julkista Helsingin kaupungin dataa koskien mm. rakennuskantaa, sekä Helen Oy:n omaa dataa mitatuista kaukolämmön kulutuslukemista sekä ennusteita koskien energiantuotantoa ja sen päästöjä tulevaisuudessa. Työn teoriaosa toteutettiin pää asiassa kirjallisuuskatsauksena. Tutkimuksessa ilmeni, että lämmitysenergian tarve suhteessa paikalliseen geotermisen energian potentiaaliin vaihtelee tutkittavasta hyödyntämissyvyydestä ja kaupunginosasta riippuen. Eritysiesti keskusta-alueella kattoaste todettiin pienemmäksi kuin esikaupunkialueilla. Päästölaskentaosiossa todettiin, että kaukolämmön kulutusalueilla 300 metrin syvyydessä sijaitsevan geoenergiapotentiaalin päästövähennyspotentiaali on noin 25 % vuosina 2025 ja 2035. Tässä yhteydessä todettiin myös, että kaukolämmöllä tulee olemaan merkittävä rooli lämmitystarpeen kattamisessa yhä tulevaisuudessa.