Lauri Ville
Kaukolämpö on tapa jakaa voimalaitoksissa syntynyt lämpö eristettyjä putkia pitkin asukkaiden ja yritysten käyttöön. Kaukolämmön kautta lämmitetään esimerkiksi asuintiloja sekä kotitalouksien käyttövettä. Lämpö tulee yleensä voimalaitoksesta, joka tuottaa samanaikaisesti sekä lämpöä että sähköä polttamalla fossiilisia polttoaineita tai biomassaa. Tämä ei kuitenkaan ole ainoa kaukolämmön tuotantotapa. Kaukolämpöä tuotetaan myös maalämmöllä, lämpöpumpuilla, aurinkoenergialla sekä jätteenpoltolla.
Tutkimusten mukaan kaukolämpö yhdistettynä muihin lämmönlähteisiin on tehokkain lämmöntuotantotapa. Kaukolämmön ja lämmön varastoinnin yhdistelmä on nykypäivänä laajasti tunnustettu teknologia, joka auttaa hallitsemaan sähköverkon uusiutuvaa energiaa. On myös todistettu, että kaukolämpölaitokset tarjoavat korkeamman tehokkuuden ja hallitsevat tuotannon saasteita tehokkaasti.
Kaukolämmön eri sukupolvet
Kaukolämpö perustui alunperin höyryn jakelujärjestelmiin, jotka kehitettiin Yhdysvalloissa 1870-luvun lopulla. Yli vuosisadan ajan höyryn jakelu oli ainoa tunnistettu teknologia. Kun kaukolämmön tarve kasvoi, insinöörit alkoivat etsiä vaihtoehtoisia tuotantotapoja veden hyödyntämisestä.
Tutkijat luokittelevat kaukolämpöjärjestelmien kehityksen sukupolvien mukaan. Olemme parhaillaan kaukolämpöjärjestelmien neljännessä sukupolvessa, jonka katsotaan kattavan vuodet 2010-2050. Tälle sukupolvelle on ominaista, että tuotanto tulee ensisijaisista lähteistä käyttäen uusiutuvaa energiaa sekä lämpöenergian varastoinnin ja lämmönlähteiden kierrätyksen yhdistelmiä, kuten hukkalämmön hyödyntämistä lämpöpumppujen kautta. Tutkijoiden mukaan parhaillaan kehitettävät kaukolämpöjärjestelmät kuuluvat jo alan viidenteen sukupolveen.
Viidennen sukupolven kaukolämpö ja -jäähdytysjärjestelmät tulevat olemaan hajautettuja ja kaksisuuntaisia, joissa lämpötilat ovat lähellä maan lämpötilaa käyttäen lämpimän ja kylmän virtauksen vaihteluita. Viidennen sukupolven kaukolämpö kehittää korkealaatuisia teknisiä ratkaisuja, kuten lämpöpumppuja ja lämmön varastointi tankkeja. Pystyäksemme luomaan kestäviä lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiä, on olennaista investoida energiatehokkuuteen, joka puolestaan johtaa kokonaistarpeen laskuun. Toinen kehityskohde on fossiilisten polttoaineiden korvaaminen kestävämmillä energialähteillä.
Miten kaukolämpöjärjestelmä toimii?
Voimalaitos tarjoaa kaukolämmölle kuuman veden. Se voidaan tuottaa fossiilisilla polttoaineilla tai uusiutuvilla energialähteillä kuten aurinkoenergialla, maalämmöllä, biomassalla, jätteenpoltolla tai biokaasulla. Jakeluputkisto välittää energian kuumana vetenä käyttäjille. Suljetussa putkistossa vähäenerginen vesi palautuu voimalaitokseen sen jälkeen, kun käyttäjät ovat saaneet siitä lämpöenergian.
Lämpökeskukset ovat rakennusten tiloja, joista energia toimitetaan asukkaille. Asiakkaat on kytketty kaukolämpöön ala-asemien kautta. Jokaisella ala-asemalla on kaksi lämmönvaihdinta, yksi tilan lämmitykseen ja toinen kotitalouksien käyttöveden lämmitykseen. Painejärjestelmä kuljettaa lämmön joko puhallinkonvektoreihin, lämpöpattereihin tai lattialämmitykseen.
Kaukolämpö teknologioiden innovaatiot
Verrattuna ensimmäisiin kaukolämpöjärjestelmiin yli sata vuotta sitten, järjestelmien tehokkuus on parantunut huomattavasti. Lämmönlähteet ja lämmön tuotantotavat ovat monipuolistuneet ja mahdollisuudet liittyä lämpöverkkoon ovat parantuneet. Araner keskittyy toiminnassaan kaukolämmön tehokkuuden parantamiseen sekä kehittämään entistä matalamman lämpötilan verkkoja, hukkalämmön talteenottoa, edullisten sähköenergiakausien hyödyntämistä ja lämpöenergian varastointia. Kaksi kehityslinjaa ovat lämpöpumput ja lämmön varastointi
Lämpöpumput kaukolämmössä
Lämpöpumput käyttävät sähköä erottaakseen lämmön ilmaisista, uusiutuvista matalan lämpötilan lähteistä korkealla tehokkuudella. Lämpöpumppujen käyttö soveltuu parhaiten matalan lämpötilan tarpeisiin ja voi tuottaa uusiutuvaa ja tehokasta lämpöä alhaiseen hintaan.
Araner haluaa toiminnassaan vähentää fossiilisten polttoaineiden osuutta. Korkealuokkainen lämpöpumpputeknologia on kaukolämpöjärjestelmissä tehokas, koska se hyödyntää toiminnassaan ennen kokemattomia lähteitä, kuten teollisuuden jätevesiä, pohjavettä, ilmaa ja merivettä. Lämmön kierrätys minimoi hiilidioksidi päästöjä ja vähentää energiamaksuja. Toimiakseen optimaalisesti kaukolämpöjärjestelmä tarvitsee suuren lämpöpumppujärjestelmän. Saatavilla olevasta lämmönlähteestä riippuen kyseeseen voi tulla ilmalämpöpumppu, maalämpöpumppu tai vesilämpöpumppu.
Lämmönvarastointi kaukolämmössä
Lämmönvarastoinnilla on tärkeä rooli kaukolämpöjärjestelmissä, koska se tasapainottaa lämmön tarvetta. Lämmön varastoinnilla saavutetaan seuraavat kolme hyötyä:
- Kerää lämpöenergiaa matalan kulutuksen kausina, jota voidaan taas käyttää korkean kulutuksen kausina
- Auttaa käyttämään uusiutuvia lämmönlähteitä, kuten aurinkoenergiaa tehokkaammin
- Säilöö ylijääneen lämpöenergian niin, ettei hävikkiä synny ja sitä voidaan käyttää korkean kulutuksen kausina
Araner pystyy arvioimaan ja uudistamaan jo toimivia kaukolämpöjärjestelmiä niin, että niiden koko potentiaali tulee tehokkaaseen käyttöön. Lämmön varastoinnin suunnittelussa on suositeltavaa toteuttaa kuormitusprofiili ja lämmöntuotannon taloudellinen katsaus, jotta voidaan saavuttaa optimaalinen tasapaino tarpeen ja tuotannon välillä.
