Älykkäät vähähiiliset kaukolämpöverkot tukemassa energiasysteemien murrosta

Mikko Wahlroos

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Lämmitys ja jäähdytys vastaavat noin 50% EU:n kokonaisenergiankulutuksesta. Euroopan komissio on alkanut korostaa lämmitys- ja jäähdytyssektoria julkaisemalla lämmitystä ja jäähdytystä koskevan EU:n strategian. Kaukolämpö (KL) on eräs tehokkaimmista lämmitysmenetelmistä erityisesti kylmemmillä ja tiivisti asutetuilla alueilla. KL:llä tuotetun lämmityksen määrä on pysynyt melko vakaalla tasolla viimeisen vuosikymmenen. Nykyään KL tuotetaan pääasiallisesti fossiilisilla polttoaineilla ja KL-tuotannon päästöjen vähentämiseksi nykyiset KL-järjestelmät kohtaavat murroksen kohti vähähiilisiä sekä kustannustehokkaampia järjestelmiä. Tässä väitöskirjassa tutkitaan älykkyyden lisäämistä kaukolämmityksessä sekä arvioidaan uusien tuotantomuotojen käyttöönottoa KL-verkoissa. Tässä kontekstissa älykkäillä KL-verkoilla tarkoitetaan kustannustehokkaita, vähäpäästöisiä verkkoja, joissa mahdollistetaan kuluttajien oman lämmöntuotannon myyminen KL-verkkoihin. Tässä väitöskirjassa mallinnetaan lämpöpumppujen, aurinkolämmön, sekä datakeskusten hukkalämmön lisäämistä olemassa oleviin KL-verkkoihin Suomessa. Tämän lisäksi työssä tutkitaan mahdollisuuksia matalammille lämpötiloille KL:n lämmönjakelussa ja KL-tuotannon dynaamiselle hinnoittelulle, sekä arvioidaan biomassaan pohjautuvan yhteistuotannon (CHP) tulevaisuutta Euroopassa. Tämän väitöskirjan tulokset osoittavat, että vähäpäästöisempien lämmöntuotantomenetelmien lisääminen KL-verkkoihin vähentää erityisesti CHP-laitosten sekä lämpökattiloiden lämmöntuotantoa. Matalammat käyttötunnit CHP-laitoksilla heikentävät laitosten kannattavuutta, minkä vuoksi CHP-tuotannon tulevaisuus on epävarmalla pohjalla. Tällä hetkellä vaikuttaa, että biomassa-CHP:n osuus ei tule kasvamaan merkittävästi EU:ssa ja biomassaa tullaan käyttämään vähemmän energiatehokkaasti. Tulosten perusteella lämpöpumput sekä datakeskusten hukkalämpö soveltuvat hyvin vähäpäästöisen tuotannon lisäämiseen ja molempien tuotantomuotojen käyttötunnit voisivat olla korkealla tasolla nykyisissä järjestelmissä. Datakeskukset pystyvät toimimaan tasaisina lämmöntuottajina, mutta hukkalämmön hyödyntämiselle on yhä useita, pääasiallisesti liiketoimintamalleihin liittyviä, esteitä. Mikäli vaihtoehtoinen tuotantokapasiteetti ei ole KL-verkon haltijan omistuksessa, KL-tuotannon hinnoittelu vaatii uudelleenarviointia. Kolmannen osapuolen tuottaman lämmön myynti KL-verkkoon tulisi olla läpinäkyvää sekä ennustettavaa, jotta kolmansien osapuolien on helpompi arvioida investointien kannattavuus. Aurinkolämmön hyödyntäminen nykyisissä suuren kokoluokan KL-verkoissa ei vaikuta erityisen kannattavalta Suomessa nykyisillä hinnoilla. Matalammat lämmönjakelun lämpötilat parantaisivat lämpöpumppujen kannattavuutta ja lisäisivät sekä aurinkolämmön että hukkalämmön hyödyntämispotentiaalia.
Julkaisun otsikon käännösÄlykkäät vähähiiliset kaukolämpöverkot tukemassa energiasysteemien murrosta
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Syri, Sanna, Vastuuprofessori
  • Syri, Sanna, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8495-4
Sähköinen ISBN978-952-60-8496-1
TilaJulkaistu - 2019
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • kaukolämpö
  • lämmöntuotanto
  • energiatehokkuus
  • datakeskus
  • lämpöpumppu
  • yhdistetty sähkön- ja lämmöntuotanto
  • joustavuus
  • kaksisuuntaiset lämpömarkkinat

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Älykkäät vähähiiliset kaukolämpöverkot tukemassa energiasysteemien murrosta'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä