Lämmön varastointiratkaisujen kartoitus ja niiden teknistaloudelliset arviot Pori Energia Oy:n kaukolämpöverkossa

Abstract

Kandidaatintyön tavoitteena on esitellä erilaisia vaihtoehtoja lämmön varastoimiseksi ja kuinka ne soveltuvat lämmön lyhytaikaisvarastointiin. Työssä valitaan sopivin tekniikka kaukolämpöakulle ja mitoitetaan kaukolämpöakku Porin kaukolämmön runkoverkkoon. Soveltuvimmaksi lämmön varastointimenetelmäksi valitaan tuntuvan lämpöenergian varastointi eristettyyn terässäiliöön, joka täytetään vedellä. Kaukolämpöakun lämpökapasiteetiksi valitaan 400 MWh ja purku- ja lataustehoksi 30 MW. Tällöin kaukolämpöakun vesitilavuus on 10000 m3. Kaukolämpöakku kytketään suoralla kytkennällä kaukolämpöverkkoon.

Työn laskentaosuudessa simuloidaan Excelissä kaukolämpöakun käyttöä vuoden 2021 datan mukaan. Excel-simuloinnilla selvitetään kaukolämpöakun mahdollisuuksia korvaamaan Puuvillan lämpölaitos ja vähentämään apukattilan käyttöä. Työssä arvioidaan kaukolämpöakun käytöllä saavutettavaa taloudellista säästöpotentiaalia, mikä syntyy lisääntyneestä sähköntuotannosta ja vähentyneestä varalämpölaitoksen ja apukattilan käytöstä. Sähkön hintana käytetään vuoden 2021 Nord Pool spot -sähköpörssin hintoja. Kaukolämpöakun käytöllä olisi voitu vähentää öljyn käyttöä 3353 MWh.

My bachelor’s thesis aims to present different options for storing heat and demonstrate suitability for short-term heat storage. In my thesis I select the most suitable technology for a district heating storage and lay out dimensions for a district heating battery into Pori’s district heating frame network. The most appropriate method of storing heat is the storage of sensible thermal energy in an insulated steel tank filled with water. The district heating battery has a thermal capacity of 400 MWh and a discharge and charging capacity of 30 MW. In this case, the water volume of the district heating battery is 10000 m3. It is directly connected to the district heating network.

A calculation part of my thesis simulates the use of a district heating battery according to 2021 data. An Excel simulation investigates the possibilities of a district heating battery to replace the Puuvilla’s heat only boiler and reduce the use of the auxiliary boiler. I assess the economic savings potential due to use of the district heating battery. Savings are a result of increased electricity production and reduced use of the Puuvilla’s heat only boiler and auxiliary boiler. The price of electricity is the Nord Pool Spot market prices for 2021. A district heating battery could reduce the use of light fuel oil by 3353 MWh.