Kannattavuuden kehittyminen hukkalämmön hyödyntämisessä : case Riihimäen jäähalli
Lönni, Sauli (2025)
Diplomityö
2025
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025100299294
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025100299294
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä tutkittiin hukkalämmön hyödyntämisen kannattavuudessa tapahtunutta kehitystä vuoden 2019 jälkeen, jotta saatiin aikaan vertailutilanne ennen koronapandemiaa ja energiakriisiä seurannutta voimakasta energian hintojen nousua.
Hukkalämpöä syntyy mm. teollisuuden prosesseissa, kaupan alalla kylmäjärjestelmissä, datakeskuksien jäähdytysjärjestelmissä ja jäähallien kylmäkoneissa. Valtaosa syntyneestä hukkalämmöstä on matalan lämpötilan hukkalämpöä (<100°C), ja tämän vuoksi sen hyödyntäminen vaatii usein lämpötilan korottamista lämpöpumpun tai sähkökattilan avulla. Tämän vuoksi kaukolämpöverkkoon lämpöä tuottavien lämpöpumppujen ja sähkökattiloiden siirtäminen sähköveroluokkaan II on ollut hyödyllistä kannattavuuden parantamisessa. Lisäksi energian hintojen nopea nousu kannustaa korvaamaan ostoenergiaa omalla hukkalämmöllä.
Hukkalämmön hyödyntämisen kannattavuuden kehitystä tutkittiin tarkemmin esimerkkitapauksen kautta. Esimerkkitapauksena toimi Riihimäen jäähalli, jossa suunnitellaan lauhdelämmön tehokkaampaa hyödyntämistä omiin lämmitystarpeisiin ja sähkön säästöä mm. ilmankuivausjärjestelmän vaihtamisen kautta. Tutkimuksessa havaittiin, että investoinnin korollinen takaisinmaksuaika eri skenaarioiden välillä energiatuen (20 %) kanssa on 3,0–5,5 vuotta lyhyempi vuoden 2025 energian hintatasoilla verrattuna vuoden 2019 energian hintatasoihin. This master’s thesis studies development of profitability in the utilization of waste heat after the year 2019. This provides a benchmark situation before the Covid-19 pandemic, and the energy crisis caused by the war between Russia and Ukraine.
Waste heat is generated e.g. in industrial processes, in refrigeration systems in grocery stores, in cooling systems of data centers and in ice arena refrigeration units. Most of the waste heat is in low temperatures (<100°C), and therefore utilizing it requires often raising the temperature with a heat pump or an electric boiler. For this reason, transferring heat pumps and electric boilers that supply heat to district heat network to electricity tax class II has been beneficial in improving profitability of investments related to utilizing waste heat. In addition, the rapid rise in energy prices encourages replacing purchased energy with self-produced waste heat.
The development of the profitability of waste heat utilization was examined in more detail through a case study. The case in question was the ice rink in Riihimäki, where more efficient use of waste heat is planned, along with electricity savings through e.g. replacing the air dehumidification system. The study found out that, depending on the scenario, the discounted payback period of the investment with energy aid (20 %) is 3.0 to 5.5 years shorter with 2025 energy price levels compared to 2019 energy price levels.
Hukkalämpöä syntyy mm. teollisuuden prosesseissa, kaupan alalla kylmäjärjestelmissä, datakeskuksien jäähdytysjärjestelmissä ja jäähallien kylmäkoneissa. Valtaosa syntyneestä hukkalämmöstä on matalan lämpötilan hukkalämpöä (<100°C), ja tämän vuoksi sen hyödyntäminen vaatii usein lämpötilan korottamista lämpöpumpun tai sähkökattilan avulla. Tämän vuoksi kaukolämpöverkkoon lämpöä tuottavien lämpöpumppujen ja sähkökattiloiden siirtäminen sähköveroluokkaan II on ollut hyödyllistä kannattavuuden parantamisessa. Lisäksi energian hintojen nopea nousu kannustaa korvaamaan ostoenergiaa omalla hukkalämmöllä.
Hukkalämmön hyödyntämisen kannattavuuden kehitystä tutkittiin tarkemmin esimerkkitapauksen kautta. Esimerkkitapauksena toimi Riihimäen jäähalli, jossa suunnitellaan lauhdelämmön tehokkaampaa hyödyntämistä omiin lämmitystarpeisiin ja sähkön säästöä mm. ilmankuivausjärjestelmän vaihtamisen kautta. Tutkimuksessa havaittiin, että investoinnin korollinen takaisinmaksuaika eri skenaarioiden välillä energiatuen (20 %) kanssa on 3,0–5,5 vuotta lyhyempi vuoden 2025 energian hintatasoilla verrattuna vuoden 2019 energian hintatasoihin.
Waste heat is generated e.g. in industrial processes, in refrigeration systems in grocery stores, in cooling systems of data centers and in ice arena refrigeration units. Most of the waste heat is in low temperatures (<100°C), and therefore utilizing it requires often raising the temperature with a heat pump or an electric boiler. For this reason, transferring heat pumps and electric boilers that supply heat to district heat network to electricity tax class II has been beneficial in improving profitability of investments related to utilizing waste heat. In addition, the rapid rise in energy prices encourages replacing purchased energy with self-produced waste heat.
The development of the profitability of waste heat utilization was examined in more detail through a case study. The case in question was the ice rink in Riihimäki, where more efficient use of waste heat is planned, along with electricity savings through e.g. replacing the air dehumidification system. The study found out that, depending on the scenario, the discounted payback period of the investment with energy aid (20 %) is 3.0 to 5.5 years shorter with 2025 energy price levels compared to 2019 energy price levels.