Possibilities of district heating and ground source heat combination in Helsinki area
Merinen, Sonja (2021)
Diplomityö
Merinen, Sonja
2021
School of Energy Systems, Ympäristötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021113057891
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021113057891
Tiivistelmä
The total GHG emissions of Helsinki city in year 2020 were 2360 t CO2 from which half were from heating. Most of the heating in Helsinki area is produced by Helen Oy. The goal of Helen Oy is to be carbon neutral by the end of year 2030. District heating grid is a great platform for future energy solutions. This thesis is made for Helen Oy. The aim of this master’s thesis is to analyze district heating and ground source heat combination that has CO2-optimization as well as additional heating system attached to it. The case area is Vattuniemi area from Helsinki city. The research questions are answered by comparing different kind of set ups of the district heating and ground source heat combination and finding limitations and observations with using the Tableau Simulation Tool. Nine energy clusters were made from Vattuniemi area and simulated together from the year 2025 to year 2075. Based on the simulations done, a CO2-optimized district heating and ground source heat combination in a cluster-based energy system with waste heat recovery from ventilation exhaust air and cooling service utilization has the smallest environmental impact compared to the other set ups simulated. It reduces CO2-emissions almost 47% compared to ordinary way optimized district heating and ground source heating system. Also, with power dimensioned ground source heat pump results are better in every mean compared to energy dimensioned heat pump results. Added waste heat recovery from ventilation exhaust air improves the systems energy coverage, decreases CO2-emissions, and reduces ground source heating well impact on each other. Helsingin kaupungin kokonaispäästöt vuonna 2020 olivat 2360 t CO2, josta puolet olivat lämmityksen aiheuttamia. Suurin osa Helsingin alueen lämmityksestä on Helen Oy:n tuottamaa. Helen Oy:n tavoite on olla hiilineutraali vuoteen 2030 mennessä. Kaukolämpöverkko on mainio alusta tulevaisuuden energiaratkaisuille. Tämä diplomityö on tehty Helen Oy:lle ja työn tavoitteena on analysoida CO2-ohjatun kaukolämmön ja maalämmön yhdistelmän mahdollisuuksia, jossa on lisälämmön lähde. Tutkimus alue on Vattuniemi Helsingin alueelta. Tutkimuskysymyksiin vastataan vertaamalla erilaisia kaukolämmön ja maalämmön yhdistelmä kokoonpanoja, joiden aukkokohtia ja rajoitteita etsitään Tableau simulation toolin avulla. Yhdeksää muodostettua energia klusteria tutkitaan Vattuniemen alueelta, joita simuloidaan vuodesta 2025 vuoteen 2075. Simulaation mukaan CO2-optimoitu kaukolämmön ja maalämmön yhdistelmä korttelitason energiajärjestelmässä hukkalämmön talteenotolla ja vapaajäähdytyksellä on pieni päästöisin vaihtoehto. Tavallisella tavalla simuloituun kaukolämmön ja maalämmön yhdistelmään verrattuna, se vähentää CO2-päästöjä jopa 47 %. Tehomitoitetulla maalämpöpumpulla saadaan paremmat tulokset kaikilla osa-alueilla verrattuna energia mitoitettuun maalämpöpumppuun. Systeemiin lisätty ilmanvaihdon jäteilman lämmöntalteenotto lisälämmönlähteenä parantaa systeemin energiapeittoa, pienentää päästöjä ja maalämpökaivojen vaikutusta toisiinsa.