Ei hukkalämpöä vaan hyötylämpöä

Salla Sorokin
Teollisuus innostui energiankierrätyksestä ja sille on hyvä syy. Kuka voisi vastustaa 60–80 prosenttia pienempää lämpölaskua?

Energiankierrätys on teollisuuden uusi muotitermi. Se tarkoittaa sellaisen lämpöenergian uusiokäyttöä, joka muutoin menisi haaskuuseen eli useimmiten taivaalle tai viemäriin. Vaikka termi on uusi, idea sinänsä on vanha. Onhan esimerkiksi poistoilmaan sitoutunutta lämpöä ja teollisten prosessien lauhdelämpöä hyödynnetty vuosikymmeniä. Potentiaali on massiivinen: Suomessa syntyy Motivan mukaan 16–23 Twh teknisesti hyödynnettävissä olevaa ylijäämälämpöä vuodessa. Energiamäärä vastaa parinkymmenen Helsingin kaukolämmön kulutusta.

Teollisuudessa kustannusten säästö on perinteisesti ollut tärkein syy tehostaa energiankäyttöä. Takaisinmaksuaikoja on syynätty tarkkaan, niin kuin pitääkin. Kun energian hinta nousee, raha puhuu entistä isommin. Lisäksi valtion tukipotti energiaremonteille kasvaa. Mutta rahan rinnalle on tullut uusia motiiveja.

Teollisuus istuu jo tukevasti ilmastokelkassa. Yritykset julkaisevat kilpaa erittäin kovia tavoitteita CO2-päästöjen leikkaamisesta ja jopa hiilineutraaliudesta. Draiverina on brändietu, EU-lainsäädäntö sekä kasvava paine rahoittajien suunnalta.

Kun yksittäisen tehtaan tai suurkiinteistön energiavirtoja ja päästöjä auditoidaan, usein paljastuu, että nimenomaan energiankierrätys tarjoaa suurimmat säästöt. Hukkalämmön lähteistä varsinkin kylmäenergiaa tuottavat koneet ovat vielä suurelta osin valloittamaton valtakunta.

Hyvä esimerkki on eteläsuomalainen yritys, joka kiinnitti huomiota datasalien jäähdytykseen. Käytössä oli vedenjäähdytyskoneita ja talvella lisäksi vapaajäähdytys, joka hyödynsi ulkoilmaa. Tilojen lämmitykseen kului noin 2500 MWh kaukolämpöä vuodessa. Kohteeseen asennettiin teollisuuslämpöpumppu, joka ottaa talteen jäähdytyksen paluuveden lämmön (14–16 °C) ja siirtää sitä lämmitykseen. Seurauksena kaukolämmön kulutus tippui 2000 MWh eli 80 prosenttia. Hiilidioksidipäästöt putosivat 250 tonnia vuodessa. Se näyttää hyvältä vastuullisuusraportissa.

Suurten teollisuuslämpöpumppujen hyötysuhteet, toiminta-alueet ja toimintavarmuus ovat kehittyneet viime vuosina nopeasti. Niillä pystytään hyödyntämään yhä haaleampia hukkalämmön lähteitä. Lämpöpumpuista saa myös irti paljon korkeampia lämpötiloja kuin ennen. Ne soveltuvat entistä paremmin lämmitykseen, kuumuutta vaativiin prosesseihin ja kaukolämmön tuottamiseen. Kehitys jatkuu edelleen, ja sitä kannattaa seurata.

Lämpöpumput mahdollistavat fiksun energiankierrätyksen kohteissa, joissa sitä ei vielä hetki sitten voinut kuvitella. Vuoden 2021 alusta voimaan tullut sähköveron alennus tekee lämpöpumppujen käytöstä entistä edullisempaa.

Energiankierrätyksen edellytykset vaihtelevat kohdekohtaisesti. Muutamat nyrkkisäännöt auttavat hahmottamaan siihen liittyvää potentiaalia:

  1. Energiankierrätys onnistuu parhaiten, kun lämmön synty ja hyötykäyttö ovat samanaikaisia.
  2. On hyvä, että lämmön lähde ja uusiokäyttö sijaitsevat fyysisesti lähellä toisiaan, jotta lämpöä ei hupene pitkien siirtojen vuoksi.
  3. Energiankierrätyksen kannattavuus on sitä parempi, mitä lähempänä lämmönlähteen lämpötila on tarvittavan lämpöenergian lämpötilaa.

Eräs ammoniakkikylmälaitos halusi leikata öljyn kulutusta lämmityksessä ja tuotantoprosessissa. Öljyä kului lähtötilanteessa 240 m3 vuodessa. Ammoniakin kuumakaasulinjan lauhduttimien yhteyteen asennettiin LTO-vaihdin, jonka kautta kulkee koko laitoksen kuumakaasuvirtaus. Ylijäämälämpö siirtyy teollisuuslämpöpumpulle, joka jalostaa siitä kuumaa, noin 85-asteista vettä lämmittämään tiloja ja prosesseja. Öljyn kulutus putosi noin 60 prosenttia, CO2-päästöt 340 tonnia vuodessa.

Ennenkin on osattu. Olen työssäni nähnyt uskomattoman hienoja energiankierrätysjärjestelmiä, jotka ovat melkein yhtä vanhoja kuin minä itse. Niitä vain kutsuttiin eri nimellä. Mieleen on jäänyt erityisesti Pohjois-Suomessa sijaitseva 1980-luvulla rakennettu tehdas. Jo tehtaan suunnitteluvaiheessa oli pantu merkille, että prosessien jäähdyttämiseen tarvittavat vedenjäähdytyskoneet tuottavat runsaasti lauhdelämpöä. Se päätettiin ohjata suoraan kiinteistön lämmitykseen. Näin saatiin tehdas, jossa lämpöpatterit naksahtavat päälle vasta kun ulkona on enemmän kuin kymmenen astetta pakkasta.

Yli kolmenkymmenen vuoden aikana on säästetty valtavasti energiaa verrattuna siihen, että hukkalämpö olisi päästetty harakoille. Tehtaassa ei oikeastaan ollut lainkaan hukkalämpöä, vaan arvokas sivutuote, jonka kaukaa viisas omistaja hoksasi ottaa hyötykäyttöön.

Joskus on kannattavinta varastoida ylijäämälämpö maan sisään. Eräässä suuressa toimistorakennuksessa siirryttiin kaukolämmöstä maalämpöön. Samalla selvitettiin, voiko ilmanvaihdon suuren vedenjäähdytyskoneen tuottaman lämmön käyttää hyödyksi. Jäähdytyksen hukkalämpöä syntyy lähinnä kesällä, joten ainakaan tilojen lämmitykseen sitä ei voinut suoraan käyttää.

Geoenergiakentän EED-simuloinnilla (Earth Energy Design) saatiin lupaavat tulokset ylijäämälämmön hyödyntämisestä maalämpökaivoissa. Sitten porattiin koekaivo, ja simuloinnin tulos varmistettiin TRT-testillä ennen energiakaivokentän lopullista mitoitusta. Vedenjäähdytyskoneen lauhdepuolelle rakennettiin lämmöntalteenotto, joka ottaa lämmönsiirtonesteenä toimivasta glykolista lämmönsiirtimen välityksellä lämpöä maalämpönesteeseen.

Injektoitu lämpö säilyy maaperässä pitkään, joten maalämpökentän regeneroiminen kesän aikana vähentää lämmityskuluja talvella. Regenerointi nostaa kentän lämpötilaa, joten kaivoista lämpöpumpulle menevän liuoksen lämpötila nousee, mikä puolestaan parantaa pumpun hyötysuhdetta. Ratkaisu myös alentaa maalämmön investointikustannuksia: kaivokentän kokoa saatiin pienennettyä 35 prosenttia.

Ehkä tulevaisuudessa hukkalämpö jää sanana pois käytöstä. On vain hyötylämpöä, raaka-ainetta, joka on aivan liian arvokasta tuhlattavaksi. Haluan uskoa siihen, että tulevaisuudessa ajatellaan, että on hölmöläisten hommaa tuoda kallista lämpöä taloon yhdestä luukusta ja puhaltaa sitä pihalle toisesta.

Uusissa teollisuuslaitoksissa ja suurkiinteistöissä asiat ovat jo hyvällä mallilla, ja sivutuote-energia otetaan usein hyötykäyttöön. Nykyisissä laitoksissakin on tehty jo paljon. Parannettavaa riittää silti vielä.

Kirjoittaja on kylmätekniikan DI ja tiiminvetäjä, joka auttaa LeaseGreenin teollisuusasiakkaita muuttamaan hukkalämmön hyödyksi.

Takaisin ylös