Ei-polttoon perustuvat lämmöntuotantoteknologiat kaukolämmön tuotannossa case Leppävirta
Virtanen, Veli-Matti (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020073147884
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020073147884
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää ei-polttoon perustuvien lämmöntuotantoteknologioiden hyödyntämistä Savon Voiman kaukolämpöverkossa Leppävirralla. Teknologioita tutkitaan kirjallisuustutkimuksen avulla, ja niistä valitaan parhaiten Leppävirran kaukolämpöverkkoon soveltuvia ratkaisuja tarkempaan tutkimukseen. Tutkimuksessa tarkastellaan hukkalämmön, kiinteistökohtaisesta jäähdytyksestä saatavan lämmön sekä ilman ja vesistön lämmön hyödyntämistä lämpöpumpuilla kaukolämpöverkossa.
Tutkimuksessa tarkasteltiin eri teknologioiden hyödyntämistä kaukolämmön tuotannossa kustannusanalyysin avulla, ja eri teknologioiden vaikutuksia ympäristöön pohdittiin. Eri lämmönlähteillä ja lämpöpumppusovelluksilla tuotetun lämmön kustannuksia verrattiin lämpökattilan lämmöntuotannon vähentymisestä saatuihin tuloihin, kuten polttoainesäästöön. Vuosittaista tulosta, eli ei-polttoon perustuvan lämmöntuotantomenetelmän käytöstä saadun rahallisen säästön avulla määritettiin investoinnin kannattavuus 25 vuoden tarkastelujaksolle kahdella eri tavalla; ei-polttoon perustuvilla teknologioilla tuotetaan kaikki kesäaikainen kaukolämpö, sekä vaihtoehtoa, jossa teknologioiden käyttöaikaa kasvatetaan mahdollisimman suureksi.
Tutkimuksen lopputulos on, että Leppävirralla hukkalämmön hyödyntäminen on tarkastelluista teknologioista kannattavin. Muut teknologiat eivät ole tällä hetkellä kannattavia, mutta mikäli tulevaisuudessa biopolttoaineen hinta nousee voimakkaammin kuin sähkön hinta, teknologioista tulee kannattavia lämmöntuotantomenetelmiä. The aim of this study was to examine the use of different non-combusted heat production technologies in Savon Voima’s district heating network in Leppävirta. Different technologies are examined with literature study, and the most suitable options for Leppävirta district heating network are chosen for more in-depth examination. The chosen technologies are waste heat, combined heating and cooling of real estate and air-to-water and water-to-water heat pumps using ambient air and ambient water as heat sources.
Using different technologies in district heating network were studied from the aspect of cost analysis and the effects to the environment from using different technologies were considered. The cost analysis was carried out for each heat source and heat pump application using the costs of heat production using different technologies and comparing them to the benefits of using them, for example fuel savings. The profit of using non-combusted heat production was used to determine profitability over 25 year for each technology in two ways; non-combusted heat production is used to produce all of the district heat during summertime, and another option, where operating time of technology is maximized.
The outcome is that using waste heat is the best option for using non-combusted heat production in Leppävirta. Other technologies are not profitable at the moment, but if the price of fuel increases more than the price of electricity in future, the technologies will become profitable ways to produce district heating.
Tutkimuksessa tarkasteltiin eri teknologioiden hyödyntämistä kaukolämmön tuotannossa kustannusanalyysin avulla, ja eri teknologioiden vaikutuksia ympäristöön pohdittiin. Eri lämmönlähteillä ja lämpöpumppusovelluksilla tuotetun lämmön kustannuksia verrattiin lämpökattilan lämmöntuotannon vähentymisestä saatuihin tuloihin, kuten polttoainesäästöön. Vuosittaista tulosta, eli ei-polttoon perustuvan lämmöntuotantomenetelmän käytöstä saadun rahallisen säästön avulla määritettiin investoinnin kannattavuus 25 vuoden tarkastelujaksolle kahdella eri tavalla; ei-polttoon perustuvilla teknologioilla tuotetaan kaikki kesäaikainen kaukolämpö, sekä vaihtoehtoa, jossa teknologioiden käyttöaikaa kasvatetaan mahdollisimman suureksi.
Tutkimuksen lopputulos on, että Leppävirralla hukkalämmön hyödyntäminen on tarkastelluista teknologioista kannattavin. Muut teknologiat eivät ole tällä hetkellä kannattavia, mutta mikäli tulevaisuudessa biopolttoaineen hinta nousee voimakkaammin kuin sähkön hinta, teknologioista tulee kannattavia lämmöntuotantomenetelmiä.
Using different technologies in district heating network were studied from the aspect of cost analysis and the effects to the environment from using different technologies were considered. The cost analysis was carried out for each heat source and heat pump application using the costs of heat production using different technologies and comparing them to the benefits of using them, for example fuel savings. The profit of using non-combusted heat production was used to determine profitability over 25 year for each technology in two ways; non-combusted heat production is used to produce all of the district heat during summertime, and another option, where operating time of technology is maximized.
The outcome is that using waste heat is the best option for using non-combusted heat production in Leppävirta. Other technologies are not profitable at the moment, but if the price of fuel increases more than the price of electricity in future, the technologies will become profitable ways to produce district heating.