Large-scale heat pumps in energy system : the role in decarbonization of district heat production and balancing energy production
Lepola, Ville (2025)
Diplomityö
2025
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025051240273
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025051240273
Tiivistelmä
This thesis studied the role of large-scale heat pumps can have as a part of district heating system. Large-scale heat pumps in heat production along with other technologies can decrease carbon dioxide emissions via more efficient energy usage and decreased primary energy usage.
In this study, EnergyPlan modelling tool was utilized to study how large scale heat pumps added to a district heating system affect the energy system as the capacity of variable renewable electrity was increased in the energy system. The heating system included combined heat and power plant (CHP) in addition to heat only boilers.
The research showed that utilizing heat pumps alongside wind power, it is possible to lower the use of fossil fuels as well as biomass. The results also showed that heat pumps can be seen as part of the system integration by consuming the excess electricity while transforming it into heat for carbon free district heating. Tämä tutkimus tarkasteli suurten lämpöpumppujen roolia osana kaukolämpöjärjestelmää. Suuret lämpöpumput lämmöntuotannossa yhdessä muiden teknologioiden kanssa voivat vähentää hiilidioksidipäästöjä tehokkaamman energian käytön ja vähentyneen primäärienergian käytön kautta.
Tässä tutkimuksessa käytettiin EnergyPlan-mallinnustyökalua selvittämään, miten kaukolämpöjärjestelmään lisättävät suuret lämpöpumput vaikuttavat energiajärjestelmään, kun ajallisesti vaihtelevan uusiutuvan sähkön kapasiteettia lisätään energiajärjestelmässä. Kaukolämpöjärjestelmä sisälsi yhdistetyn lämmön ja sähkön tuotantolaitoksen (CHP) lisäksi lämpökattiloita.
Tutkimus osoitti, että käyttämällä lämpöpumppuja yhdessä tuulivoiman kanssa on mahdollista vähentää fossiilisten polttoaineiden sekä biomassan käyttöä. Tulokset osoittivat myös, että lämpöpumput voidaan nähdä osana järjestelmäintegraatiota käyttäen ylimääräistä sähköä lämmön tuottamiseen hiilivapaata kaukolämpöä varten.
In this study, EnergyPlan modelling tool was utilized to study how large scale heat pumps added to a district heating system affect the energy system as the capacity of variable renewable electrity was increased in the energy system. The heating system included combined heat and power plant (CHP) in addition to heat only boilers.
The research showed that utilizing heat pumps alongside wind power, it is possible to lower the use of fossil fuels as well as biomass. The results also showed that heat pumps can be seen as part of the system integration by consuming the excess electricity while transforming it into heat for carbon free district heating.
Tässä tutkimuksessa käytettiin EnergyPlan-mallinnustyökalua selvittämään, miten kaukolämpöjärjestelmään lisättävät suuret lämpöpumput vaikuttavat energiajärjestelmään, kun ajallisesti vaihtelevan uusiutuvan sähkön kapasiteettia lisätään energiajärjestelmässä. Kaukolämpöjärjestelmä sisälsi yhdistetyn lämmön ja sähkön tuotantolaitoksen (CHP) lisäksi lämpökattiloita.
Tutkimus osoitti, että käyttämällä lämpöpumppuja yhdessä tuulivoiman kanssa on mahdollista vähentää fossiilisten polttoaineiden sekä biomassan käyttöä. Tulokset osoittivat myös, että lämpöpumput voidaan nähdä osana järjestelmäintegraatiota käyttäen ylimääräistä sähköä lämmön tuottamiseen hiilivapaata kaukolämpöä varten.