Transition towards carbon neutral district heating by utilising low-temperature heat

Julkaisun otsikon käännös: Siirtymä hiilineutraaliin kaukolämpöön hyödyntämällä matala lämpötilaista lämpöä

Pauli Hiltunen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Lämmitys- ja jäähdytyssektorin energiankulutus kattaa yli puolet Euroopan unionin kokonaiskulutuksesta. Tästä syystä lämmityksen päästöjen vähentäminen on erityisen tärkeää, jotta ilmastonmuutosta saataisiin hillittyä ja päästäisiin EU:n ilmastotavoitteisiin. Lisäksi vuonna 2022 alkanut Ukrainan sota on lisännyt entisestään paineita vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista energiantuotannossa. Vanhan olemassa olevan infrastruktuurin muuttaminen hiilineutraaliksi saattaa kestää vuosikymmeniä, ja muutos todennäköisesti tapahtuu askel kerrallaan. Tässä väitöskirjassa tutkittiin Espoon kaukolämmön siirtymää hiilineutraaliin tuotantoon. Erityisesti tutkittiin Espooseen suunnitellun datakeskuksen hukkalämmön käytön roolia siirtymässä ja sähköistetyn kaukolämmön tuotannon mahdollisuuksia selvitä sähkön hinnan noususta. Väitöskirjassa tutkittiin myös kaukolämmön paluuveden sisältämän lämmön hyödyntämistä Tallinnan teknillisen yliopiston kampuksen lämmityksessä. Kaukolämpöverkon paluuvettä voidaan hyödyntää uusilla ja kunnostetuilla alueilla, joissa rakennusten lämmitysjärjestelmät soveltuvat matalammille lämpötiloille. Ratkaisua on tutkittu yhtenä vaihtoehtona siirtymäajalle matalan lämpötilan kaukolämpöverkkoihin. Paluuveden lämmön hyödyntäminen laskee paluulämpötilaa koko kaukolämpöverkossa, mikä puolestaan vähentää lämpöhäviöitä ja parantaa energiantuotannon hyötysuhdetta. Kaukolämmön tuotannon sähköistäminen vähentää polttoaineiden kulutusta ja voi auttaa tasapainottamaan sähkömarkkinoita, joissa on suuri osuus vaihtelevaa tuotantoa kuten tuuli- tai aurinkovoimaa. Lisäksi yhteiskunnan digitalisoituminen lisää IT-sektorin jo ennestään suurta energiantarvetta. Datakeskusten jäähdytys tuottaa suuria määriä hukkalämpöä, mitä voidaan hyödyntää kaukolämmön tuotannossa. Tämän väitöskirjan tulokset osoittavat, että kaukolämpö on ympäristöystävällinen vaihtoehto maakaasulla lämmitetylle kampukselle vähentäen hiilidioksidipäästöjä ja primäärienergian kulutusta. Hyödyntämällä kaupungin kaukolämpöverkon paluuveden lämpöä kampuksen lämmityksessä päästöjä ja primäärienergian kulutusta voidaan vähentää vielä enemmän, ja kaukolämpöjärjestelmän sähkön- ja lämmöntuotannon hyötysuhteet paranevat. Datakeskusten hukkalämpö tarjoaa taloudellisesti kannattavan vaihtoehdon fossiilisille polttoaineille perustehon tuotantoon, mutta hukkalämpökuorman ja lämmönkulutuksen epäsuhdan takia huipputehon saavuttaminen hukkalämmön avulla on vaikeaa. Koska datakeskusten hukkalämmön lämpötilaa pitää nostaa  lämpöpumpuilla, sähkön hinnalla on suuri merkitys hukkalämmön kannattavuuteen. Toisaalta lämpöpumput osoittautuivat olevan kannattavia korkeillakin sähkönhinnoilla, jos polttoaineiden hinnat ovat myös korkealla, kuten loppuvuonna 2021 tapahtui.
Julkaisun otsikon käännösSiirtymä hiilineutraaliin kaukolämpöön hyödyntämällä matala lämpötilaista lämpöä
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Syri, Sanna, Vastuuprofessori
  • Syri, Sanna, Ohjaaja
  • Volkova, Anna, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1749-3
Sähköinen ISBN978-952-64-1750-9
TilaJulkaistu - 2024
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • kaukolämpö
  • lämpöpumput
  • hukkalämpö
  • datakeskukset
  • energiatehokkuus

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Siirtymä hiilineutraaliin kaukolämpöön hyödyntämällä matala lämpötilaista lämpöä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä