Kaukolämmön tuotanto muuttuvassa energiaympäristössä
Kauppila, Camilla (2023)
Diplomityö
2023
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230911122364
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230911122364
Tiivistelmä
Meneillään oleva energiamurros ajaa energian käyttäjät ja tuotantoyritykset irtaantumaan vanhoista käytännöistä. Siirtymä kohti puhtaampaa energiantuotantoa vaikuttaa energiajärjestelmien rakenteeseen ja toimintaan. Diplomityön tavoitteena on tutkia uuden kaukolämmön tuotannon muutoksia ja löytää ratkaisuja kaukolämmön tuotannon ongelmiin. Lisäksi tutkimuksessa käsitellään kaukolämpöverkon rajoitteita ja kaukolämpöakun potentiaalia.
Tampereen Sähkölaitos Oy:n nykyisillä ja tulevilla investoinneilla tuetaan tuotannon haasteissa ja tavoitellaan hiilineutraaliutta. Toimintaympäristön muutokset vaikuttavat sallittuihin tuotantovaihtoehtoihin. Tutkimustulosten perusteella kaukolämpöakulla on merkittävä rooli uuden tuotannon ongelmien ratkaisuissa. Siirtorajoite ja -kapasiteettiongelmissa hyödytään kaukolämpöakusta, sähkökattilasta, tuotannon hajauttamisesta, putkien suurentamisesta, lisäpumppaamoista ja ajolämpötilan nostosta. Tuotannon säätöongelmia ratkaistaan kaukolämpöakulla, lisäjäähdytyksellä ja kaukolämpöveden priimauksella. Kaukolämpöakusta on hyötyä myös vuodenaikojen vaihteluissa. Pakkasilla kaukolämpöakusta lähtevä vesi voidaan joutua priimaamaan kaukolämpöverkkoon sopivaksi. Priimaus tapahtuu sähkökattilalla, jos sähkö on edullista. Toinen vaihtoehto on investoida uusi maakaasu- tai pellettikattila.
Jatkotoimenpiteenä kannattaa tutkia enemmän verkon menoveden lämpötilan mahdollista alentamista hajauttamalla tuotantoa. Menoveden lämpötilan laskemista pitää pohtia jokaisessa tuotantolaitoksessa saavuttaakseen täyden hyödyn. Lisäksi on suotavaa tutkia verkoston säädön parantamista muuttuvissa tilanteissa. Yksittäisten ratkaisujen ohella on hyvä pohtia, että kuinka kaukolämpöjärjestelmästä saadaan yhä joustavampi ja tehokkaampi. The ongoing energy revolution is driving energy users and production companies to break away from old practices. The transition towards cleaner energy production affects the structure and operation of energy systems. The aim of the thesis is to study changes in the production of new district heat and to find solutions to the problems of district heat production. In addition, the research discusses the limitations of the district heating network and the potential of the district heating battery.
Tampereen Sähkölaitos Oy's current and future investments support production challenges and aim for carbon neutrality. Changes in the operating environment affect the permitted production options. Based on the research results, the district heating battery plays a significant role in solving the problems of new production. Transfer limitation and capacity problems benefit from a district heating battery, an electric boiler, decentralization of production, enlarging pipes, additional pumping stations, and raising the running temperature. Production adjustment problems are solved with district heating battery, additional cooling, and district heating water priming. The district heating battery is also useful during seasonal changes. In freezing weather, the water from the district heating battery may have to be primed to fit the district heating network. Priming takes place with an electric boiler if electricity is affordable. Another option is to invest in a new natural gas or a pellet boiler.
As a follow-up measure, it is worth investigating the possible lowering of the temperature of the network's outgoing water by spreading the production. Lowering the temperature of the outgoing water must be considered in the production plant to achieve the full benefit. In addition, it is desirable to study the improvement of network regulation in changing situations. Along with individual solutions, it is good to think about how to make the district heating system more and more flexible and efficient.
Tampereen Sähkölaitos Oy:n nykyisillä ja tulevilla investoinneilla tuetaan tuotannon haasteissa ja tavoitellaan hiilineutraaliutta. Toimintaympäristön muutokset vaikuttavat sallittuihin tuotantovaihtoehtoihin. Tutkimustulosten perusteella kaukolämpöakulla on merkittävä rooli uuden tuotannon ongelmien ratkaisuissa. Siirtorajoite ja -kapasiteettiongelmissa hyödytään kaukolämpöakusta, sähkökattilasta, tuotannon hajauttamisesta, putkien suurentamisesta, lisäpumppaamoista ja ajolämpötilan nostosta. Tuotannon säätöongelmia ratkaistaan kaukolämpöakulla, lisäjäähdytyksellä ja kaukolämpöveden priimauksella. Kaukolämpöakusta on hyötyä myös vuodenaikojen vaihteluissa. Pakkasilla kaukolämpöakusta lähtevä vesi voidaan joutua priimaamaan kaukolämpöverkkoon sopivaksi. Priimaus tapahtuu sähkökattilalla, jos sähkö on edullista. Toinen vaihtoehto on investoida uusi maakaasu- tai pellettikattila.
Jatkotoimenpiteenä kannattaa tutkia enemmän verkon menoveden lämpötilan mahdollista alentamista hajauttamalla tuotantoa. Menoveden lämpötilan laskemista pitää pohtia jokaisessa tuotantolaitoksessa saavuttaakseen täyden hyödyn. Lisäksi on suotavaa tutkia verkoston säädön parantamista muuttuvissa tilanteissa. Yksittäisten ratkaisujen ohella on hyvä pohtia, että kuinka kaukolämpöjärjestelmästä saadaan yhä joustavampi ja tehokkaampi.
Tampereen Sähkölaitos Oy's current and future investments support production challenges and aim for carbon neutrality. Changes in the operating environment affect the permitted production options. Based on the research results, the district heating battery plays a significant role in solving the problems of new production. Transfer limitation and capacity problems benefit from a district heating battery, an electric boiler, decentralization of production, enlarging pipes, additional pumping stations, and raising the running temperature. Production adjustment problems are solved with district heating battery, additional cooling, and district heating water priming. The district heating battery is also useful during seasonal changes. In freezing weather, the water from the district heating battery may have to be primed to fit the district heating network. Priming takes place with an electric boiler if electricity is affordable. Another option is to invest in a new natural gas or a pellet boiler.
As a follow-up measure, it is worth investigating the possible lowering of the temperature of the network's outgoing water by spreading the production. Lowering the temperature of the outgoing water must be considered in the production plant to achieve the full benefit. In addition, it is desirable to study the improvement of network regulation in changing situations. Along with individual solutions, it is good to think about how to make the district heating system more and more flexible and efficient.