Pyydän anteeksi insinööreiltä ja muilta osaajilta. Yritän valtiotieteilijän lukio-opintojen tiedoilla laskea maalämmön ja kaukolämmön keskinäistä tehokkuutta. Lähtökohtanani on, että sähkö tehdään kivihiililauhteella, jonka hyötysuhde on 42% ja kaukolämpö voimalassa, jossa kivihiilen energiasta muuttuu sähköksi 34 % ja lämmöksi 56 %. Maalämpö muuttaa sähköä lämmöksi hyötysuhteella 1:3. Paljonko menee kivihiiltä siihen, että tuotetaan 1000 kWh lämpöä.
Maalämpötalo tarvitsee sähköä 333 kWh (1000/3 = 333) , jonka tuottamiseen tarvitaan 794 kWh kivihiiltä (333/0,42 = 794).
Kaukolämpövoimalassa pitää 1000 kWh:n lämpömäärän synnyttämiseksi polttaa kivihiiltä 1785 kWh:n edestä. (1000/0,56 = 1785)
Toisaalta samalla syntyy sähköä 607 kWh (0,34 x 1785 = 607), joka syrjäyttää vastaavan määrän lauhdesähköä. Se taas vähentää lauhdevoimaloissa kivihiilen tarvetta 1445 kWh:n edestä. (607/0,42 = 1445).
Niinpä kaukolämpötaloudessa 1000 kWh:n lämpömäärän tuottaminen aiheuttaa kivihiilen polttoa 340 kWh:n e4destä. (1785 – 1445 = 340)
Tämän mukaan maalämpötalo käyttää primaarienergiaa yli tuplasti sen minkä kaukolämpötalo. Laskelmasta puuttuvat siirtotappiot ja vähän muutakin ja voimalaitosten hyötysuhteet ovat muistinvaraisia. Ei kuitenkaan kannata rakentaa maalämpötaloja kaukolämpöverkon äärelle.
Johan Ode on alkanut vallan entisen keskikoulun fysiikkaa muistelemaan. No, oli sitten hyötysuhteet miten tahansa merkitty minkäkin Carnoon laskelmissa, niin kaiketi tärkein asia on se, että lämpölaskelmien myötä kotitaloudet saavat sen osan lämpöenergian tuotanosta, että Soininvaaroillakaan ei tarvitse ryhtyä soittelemaan mummon perään ja tilaamaan mummon ”villasukkatehtaalta” pässin pökkimiä Helsingin asuntoonsa.
Niin, on näitä maalampölämmitteisiä asuntoja tullut eteeni. Yksi vaikeimmista tapauksista oli muistaakseni kun vuonna 1986 taikka 6 lykkäsi kovat pakkaset eteen. Niin tässäpä pakkasessa sitten Porin kaupungin sähkölaitos putosi osaltaan pois verkosta -> hienot maalämpö omakotitalot jäätyivät, kun kun talokohtaiset pumput eivät pyörittäneet nestettä maalämpöputkistossa, kun sähvöä ei löytynytkään kaupungin verkosta pyörittämään sitä osaa maalampöjärjestelmäst, joka vaatii sähkön syöttönsä valtakunnan sähköverkosta taikka omalla tuottamallaan agregaatilla.
Nysväämisen ilosta:
Jos olisi pelkkää kaukolämpöä tuottava hiilivoimala jota on tehostettu maalämpöpumpulla?
Oletaan 100MW poltettavaa hiiltä,
34MW sähköä ja 56MW lämpöä.
Sähköllä pyöritetään maalämpöpumppua, eli 3*34MW = 102MW lämpöä.
Eli 100MW hiiltä tuottaa 158MW lämpöä.
Itseasiassa, jos kaksi kolmasoaa lämmitettävistä taloista on varustettu maalämpöpumpulla niin meillä on tällainen ”voimala”… Siis jos unohdetaani että sähkökin pitää jotenkin tehdä.
Pyyluoman ajatuksessa on se vika, ettei tuo alue toimi irrallaan, vaan kytkettynä pohjoismaiden tai oikeastaan jo koko Euroopan sähköverkkoon. Siksi vaihtoehto, että koko alua on kaukolämmössä on paljon edullisempi: se merkitsee suurempaa sähkön tuotantoa ja pienempää kulutusta ja näin piuenempää laudensähkön tarvetta.
Jos elettäisiin saarella keskellä Atlantia, Pyyluoma olisi oikeassa.
Talot lämpenee sillä, mikä on halvinta.
Suomessa on edelleen n. 250 000 öljylämmittäjää. Juuri nyt maksaa lämmitysöljy nesteeltä 1,0446 euroa litra. Ainakin tällä hetkellä suora sähkö on halvempaa, kuin öljy. Lähes jokaisella öljylämmittäjällä on vastukset kattilassaan. Koska suomeen ei tule ensi talveksi paria uutta ydinvoimalaa tulee sähkön hinta nousemaan öljyn hinnan tasolle.
Halvimmalla taitaa lämmittäjä päästä lämmittämällä puilla. Metsää omistamaton saa polttopuuta tienvarsipinosta samaan hintaan, kuin metsäteollisuus. Luulisi kelpaavan.
Pyyluoma:
”Eli 100MW hiiltä tuottaa 158MW lämpöä.”
Toisaalta jos tarvitaan 158 MW lämpöä, voitaisiin perustaan 282 MW:n kaukolämpövoimala, josta saataisiin 282*0.56 = 158 MW lämpöä ja 282*0.34 = 96 MW sähköä (ja loput 28 MW menee harakoille). Kun tuo 96 MW sähköä myytäisiin markkinoille, niin jossain voitaisiin sulkea 229 MW:n lauhdevoima (joka myös tuottaa 229*0.42 = 96 MW sähköä).
Tälla tapaa tavallaan saataisiin 282 – 229 = 53 MW:lla kivihiiltä 100 MW lämpöä. Tuplasti parempi hyötysuhde kuin sinun tavallasi.
Mahdollisuus tällaiseen kaupankäyntiin toki on vain niin kauan kun markkinoilla vielä tehdään sähköä kivihiililauhteella.
Mitenkäs kesät vaikuttavat laskelmiin? Silloinhan kaukolämmölle ei ole tarvetta, mutta sähkönkulutus ei taida erota ihan hirveästi talven kulutuksesta (mutua). Kulutushuippujen aikaan voimalaitokset ovat kuitenkin käytössä.
Tietenkin kaukolämpöä on järkevää ja pitäisikin käyttää siellä missä sitä on saatavilla.
Jos hiiltä tms. nyt väkisin halutaan polttaa, sitä kannattaa polttaa siten, että hyötyenergian määrä on mahdollisimman suuri kun lasketaan yli koko vuoden. Sähköä on halvempi (so. vähemmän häviöitä kilometrillä) siirtää kuin kaukolämpöä, joten jossain kohtaa näitä lämpöpumppuja kannattaa käyttää ennemmin kuin kaukolämpöä.
Minulla on omakotitalo, joka lämpiää toistaiseksi öljyllä. Kaukolämpöputki menee alle sadan metrin päässä, mutta sen vetäminen tänne investointeineen ei maksa nykyisellä nimelliskorkokannalla itseään takaisin koskaan, ero öljyyn/sähköön (on siellä meidän kattilassa kyllä sähkövastus, mutta en sitä ole vielä kytkenyt päälle) on edelleen niin vähäinen. Lämpöpumppu maksaisi itsensä takaisin verraten pian.
Olisin kiitollinen, jos joku saisi vinkattua vaikka valtiolle, että painostaisivat/tukisivat kuntia ja niiden sähkö/lämpölaitoksia helpottamaan lämmitysmuodon vaihtamista kaukolämpöön.
Sähköä on halvempi (so. vähemmän häviöitä kilometrillä) siirtää kuin kaukolämpöä, joten jossain kohtaa näitä lämpöpumppuja kannattaa käyttää ennemmin kuin kaukolämpöä.
Tästä päädymmekin siihen,mistä tämä energiakeskustelu alkoi eli pääministerin väitteeseen,että hajautuneessa yhdyskuntarakenteessa voidaan tulla toimeen yhtä poienillä hiilidioksidipäästöillä kuin tiiviissä…
Joku siellä maalla asuu kuitenkin, vaikka kaupungeissa tiiviimmin asuttaisiinkin. Jossain kohtaa niiden lämpövoimaloiden ympärillä kulkee raja, jonka toisella puolella lämmön pumppaaminen on halvempaa sähköllä maasta kuin kaukolämpönä putkia pitkin.
Tästä voidaan periaatteessa laskea optimi yhdyskuntarakenteelle. Tosin soisin siinäkin tapauksessa, että se lämpövoimala olisi ennemmin ydinvoimala. Semmoisen voisi rakentaa vaikka Tampereelle Pyhäjärven rantaan minun puolestani. Uimarannat olisivat sitten lämpimät kesät talvet ja koko kaupunki lämpenisi halvalla kaukolämmöllä. Vielä parempi paikka olisi tietenkin Helsingissä.
Olen ihan samaa mieltä, että sähköntuotannon ylituotteena syntyvä lämpö on järkevämpi lämmitysmuoto kuin maalämpö, ja yritin niin sanoakin. Paitsi jos lämmöntarve ylittäää sähkön tarpeen.
Näin voi käydä jos sähköä tehdään tuulella, vesivoimalla tai aurinkovoimalla jolloin ei synny hukkalämpöä. Samoin ydinvoiman hukkalämmön kayttö tuntuu olevan sen verran hankalaa, että sama koskee sitä. Tällaisessa tilanteessa olisi järkevää käyttää esimerkiksi isoja merilämpöpumppuja lämmön tuotantoon, mitään syytä hajauttaa näitä ei sinänsä ole. Lämmön varastoiminen on myös tietääkseni helpompaa kuin sähkön.
Riskiä sähkön ylituotannosta ei ihan välittömästi ole. Nytkin, keskellä kesää ja aikana lähellä lumien sulamista, Suomessa tuotetaan tuhannella megawatilla lauhdesähköä. Tosin Venäjän tuonnissa näyttää olevan jokin häikkä.
On tainnut tämä kysymyksenasettelu nyt reilu 10 vuotta myöhemmin vanhentua. Lauhdesähkön tuotannon osuus oli Suomessa vuonna 2019 enää 3 % sähköntuotannosta,keskittyen aika merkittävältä osin kylmpimpään talveen. Maalämpöpumppuja saa puolestaan jo 5,5:n vuosihyötysuhteella (reilun 10 vuoden takaisissa laskelmissa se oli vielä 3), ja poistoilmalämpöpumpuissakin, jotka yleistyvät nyt kovaa vauhtia huomattavasti halvemman investointikustannuksensa takia, lämmöntuottokyky on ilman porakaivoja hyvissä laitteissa jo 4,5. Kehitys kehittyy. Kivihiilipaikkakunnilla kaukolämpö ei vaikuta olevan enää tällä hetkellä kovin ympäristöystävällinen vaihtoehto lämpöpumpuilla tuotettuun lämmitykseen verrattuna.
Tervehdys!
Perusmatematiikka Soininvaaran laskelmassa toimii. Se mikä ei toimi on, että niin vuorokautisia kuin vuotuisia sähköntuotantomixin pysyvyyskäyriä tarkastellessa todetaan, että kaukolämmön vastapainesähköllä korvataan hiililauhdetta vain osan aikaa. Eli päästömielessä laskelma ei toimi kovin hyvin – sen sijaan huipputehon mitoituksessa esityksessä on paljon pohjaa. ( Tämän hetken lauhdevoimatuotanto on poikkeus tähän aikaan vuodesta ja riippumatta miten sähköä perustarpeeseen tuotetaan niin tarvitaan aina vahinkojen, huoltojen ym. varalta reservivoimaa, joka on lähes järjetön toteuttaa muutoin kuin fossiilisella lauhteella). Sinänsä olen kaukolämmön kannattaja vaikka sähköstä elantoni revinkin.
Minulla on sellainen käsitys, että vastapainesähköllä korvataan lauhdesähköä pääsääntöisesti. Ei kesällä, mutta ei kesällä lämmitetäkään muuta kuin pesuvettä. Vaikka Suomessa ei lauhdevoimaa tuotettaisikaan, jossain Pohjoissamaassa – yleensä Tanskassa – tuotetaan.
Jos O-H Kyllösellä on tästä muuta tietoa, kuulisin mielelläni.
Kysyin vuosi sitten energialaitokselta olisiko mahdollisuus saada kaukolämpöputkea asuinalueelleni koska muitakin ottajia on. Vastaus yksiselitteisesti että EI. Tilasin maalämpöpumpun ja porautin reiät kallioon. Sen jälkeen tuli kirje ”haluatteko liittyä kaukolämpöön?”. Aika kummallista energiapolitiikkaa Oulussa. Naapurit ottivat kaukolämmön. Maalämpörakennuskustannukset 16 kw pumpulle 18000 euroa. Saman olisi maksanut kaukolämpöliittymäkin asennettuna. Taloni koko 250 neliötä ja nyt on mennyt lämmitysenergiaa (sähkö) puolessa vuodessa 4000 kw. Että kannatti homma!
Eilisessä tai tämän päivän lehdessä oli suunnilleen seuraavan sisältöinen juttu: Tukholmassa monet kerostalot ovat siirtyneet maalämpöön, koskaa energiayhtiö Fortum (?, muistinko oikein) ottaa kaukolämmöstä niin suuren hinnan, että tämä todella kannattaa.
En lukenut tarkemmin, enkä ehtinyt ottaa talteen.
Helsingissä tällaista tietääkseni mikään kerrotatloyhtiä ei ole harkinnut. Muta enpä väitäkään mitään tietäväni.
Nyt tulee luultavasti tyhmä kysymys, mutta kysymys joka kuitenkin on vaivannut minua : eikö se ole ympäristöystävällistä, että pannaan talo maalämmölle ja hankitaan maalämmön pyörittämiseen tarvittava sähkö esim. tuulisähkönä. Annat kannusteita ei-fossiiliselle sähköntuotannolle, vältyt kivihiilen poltolta. Toinen vaihtoehto, että pannaan aurinkokennoja katolle tuottamaan sähköä maalämpöpumpulle.
Soveltuisiko tämä periaatteessa koko Helsingin kaupungin lämmitysratkaisuksi, vaiheittain toteutettuna? Vai nousisivatko kulut niin korkeiksi, että hanke kaatuisi poliittiseen mahdottomuuteensa? Vai tulisivatko jotkin tekniset esteet vastaan?
Kivihiilen/maakaasun tehtäväksi jäisi tässä kuviossa hoitaa reservivoiman tuotanto siihen saakka, kunnes uusiutuvan sähkön ennakoitavuus tai varastoitavuus paranisivat oleellisesti.
Soininvaaran laskelmat keskittyvät lillukanvarsiin, ja ovat liian yksinkertaistettuja ja hypoteettisiä.
Olennaisempaa on keskittyä oikeilla ratkaisuilla energian säästöön ja pitää huoli siitä, ettei asu liian leveästi.
Kaikkein tärkeintä on kuitenkin pitää huoli siitä, ettemme toiminnallamme (lue: kuluttamisella) tue elinkeinoelämää, joka aiheuttaa niin Suomessa kuin muuallakin kaikilla mittareilla mitattuna ylivoimaisesti suurimman ympäristökuormituksen.
Tuohon Tuomikosken kysymykseen odottelisin vastausta. Maalämpöä mutta sähkö uusiutuvalla energialla.
Toisaalta voihan sitä kombilauhdevoimalaa pyörittää muullakin kuin kivihiilellä. Vaasassa tehdään juuri (oikein) isoa kombilauhdevoimalaa (siis sähköä ja kaukolämpöä), joka pyörii hakkeella. Se korvaa vanhan hiilikäyttöisen kombilauhdevoimalan. Vaasassa on valtaosa taloista kaukolämmössä.
Osmo hei, miten voit laskea lämmön ja sähkön kilowatit sujuvasti yhteen? 1 kissa + 1 koira ei ole 2 kissaa tai koiraa, koska yksikkö ei tässä tapauksessa täsmää. Lämmön muuttaminen vertailukelpoiseksi sähkön kwh:ksi ei toimi sadan prosentin hyötysuhteella. Mainitsemilla siirtotappiolla on myös suuri rooli, tässähän laskeskellaan kaiken tapahtuvan tuotannon alkulähteellä.
Jännä, että tässä on saatu pitkähkö keskustelu aikaiseksi ilman, että kukaan kommentoi Osmon ilmeisesti muistikuviinsa perustuen esittämiä hyötysuhteita.
Nykyiset kaukolämpövoimalat on rakennettu sellaisiksi, että ne tuottavat sähköä noin 25% polttoaineen energiasta ja lämpöä asuntoihin asti toimitettuina noin 60%.
Nykyaikaiset nestepolttoaineita käyttävät lauhdevoimalat uusilla moottoritekniikoilla pääsevät yli 45% hyötysuhteeseen sähköntuotannossa. Tosin olemassa olevalla hiilivoimalakannnalla Osmon esittämä 42% lienee lähellä toteutuvaa. Lisäksi tällaisesta voimalasta saadaan kaukolämpöenergiaa reilu 5%.
Uusilla monivaihelämpöpumpuilla päästään 5:1 COPiin vanhojen pumppujen 3:1:n sijasta.
Miten laskelmat muuttuvat näillä arvoilla.
En tiedä muista voimaloista, mutta Helenin voimalat tuottavat sähköä 30 % ja lämpöä 60 %.
Juu, aivan ideaalipisteessä kyllä, todellisuus on suuren osan ajasta tätä huonompi. Lisäksi kaukolämmön siirtohäviöt ovat noin 7% ja sähkön noin 4%.
Rakennuskannan uudistuessa ja ilmaston lämmetessä lämmön tarve per koti tai per rakennusneliömetri alenee merkittävästi ja vuotuiset lämmitystunnit vähenevät. Toisaalta päästöttömän sähkön tuotantovaihtelut kaipaavat joustavaa kapasiteettia tai varastoja ja lämpövarastoon energiaa pumppaavat lämpöpumput voidaan älykkäässä sähköverkossa valjastaa kulutusajankohtaa siirtämällä toimimaan tässä tehtävässä.
Kyllä Helenin voimalat tuottavat koko ajan lähellä ideaalipistettä, koska sisossa järjestelmässä jokainen voimala voidfaan optimoida. Maakaasun osalta tilanne on vielä parempi.
Muut puhuvat lämpövarastoista ja siitä, mitä voisi tehdä. Helen tekee tuota kaikkea.
Juha Tuomikosken kysymyksiin odotan myös vastausta.
Viehättää kovasti ajatus paikallisesti tuotetusta energiasta= sähkö omalta (kerros)talon katolta ja sillä pyörisi moderni monivaihelämpöpumppu. Kun oma aurinko-/tuulivoima ei riitä, ostetaan tuuli-/vesisähköä vaikka Ruotsista/Norjasta jos kotimaista ei riitä.
Näissä energiakeskusteluissa oletetaan pohjoismaisen Nordpoolin sähkökaupasn toimivan ideaalisesti, siten että alueen halvin sähkö on aina ostettavissa. Näin olen itsekin ennen luullut. Tänä kesänä Suomeen on tuotu paljon sähköä, ja sähkön hinta on ollut Suomessa hetkittäin jopa 4-5 kertainen Ruotsiin verrattuna. Tämä johtuu ns. pullonkaulaongelmasta, maahamme voidaan tuoda vain tietty siirtolinjojen kapasiteetin mukainen määrä sähköä. Tällöin hinta muodostuu erilaiseksi eri maissa. Jos sähkön tuonti on vähäistä, ongelma lienee pienempi ja hinnat samaa tasoa. Tässä mielessä lisäkapasiteettia tai tehokkaampia siirtolimjoja kaibvataan.
Helenin 30% ja minun käyttämäni 25% tarkoittavat eri asioita, mutta tämä ero ei ole oleellinen (jos olet kiinnostunut ymmärtämään eron, voimme vaikka tavata kasvokkain ja voit ottaa mukaan vaikka jonkin Helenin höyrypannuninsinöörin, niin käyttämämme lukupohja on yhteinen).
Käytetään siis lukujasi. Kaukolämpöverkon häviöt ovat luokkaa 10%. Helenin toiminta-alueella ja hyväkuntoisessa verkossa vähemmän. Siten asuntoihin asti saadaan toimitettua 55% kivihiilen energiasta.
Laskelmasi menee silloin uusilla luvuilla seuraavasti:
Sähkö tehdään kivihiililauhteella, jonka hyötysuhde on 42% ja kaukolämpö voimalassa, jossa kivihiilen energiasta muuttuu sähköksi 30 % ja lämmöksi auntoihin 55 %. Maalämpö muuttaa sähköä lämmöksi hyötysuhteella 1:5. Paljonko menee kivihiiltä siihen, että tuotetaan 1000 kWh lämpöä.
Maalämpötalo tarvitsee sähköä 200 kWh (1000/5 = 333) , jonka tuottamiseen tarvitaan 476 kWh kivihiiltä (200/0,42 = 476).
Kaukolämpövoimalassa pitää 1000 kWh:n lämpömäärän synnyttämiseksi polttaa kivihiiltä 1818 kWh:n edestä. (1000/0,55 = 1818)
Toisaalta samalla syntyy sähköä 545 kWh (0,30 x 1818 = 545), joka syrjäyttää vastaavan määrän lauhdesähköä. Se taas vähentää lauhdevoimaloissa kivihiilen tarvetta 1299 kWh:n edestä. (545/0,42 = 1299).
Niinpä kaukolämpötaloudessa 1000 kWh:n lämpömäärän tuottaminen aiheuttaa kivihiilen polttoa 519 kWh:n e4destä. (1818 – 1199 = 519).
Lisäksi lauhdevoimalasta saadaan sen sijaintikylässä 5% kivihiilen energiasta kaukolämpöön. Siten maalämpöpumpputalo saa polkupyörätallinsa lämmityksen kaupan päälle.
Suurin muutos alkuperäisiin lukuihin vuodelta 2008 syntyy siitä, että maalämpöpumppujen COP-hyötysuhteet ovat parantuneet. Tämä onkin syy, miksi kestävän kehityksen kannalta tämäntyyppiset ratkaisut ovat mielekkäämpiä kuin klassiset keskitetyt kombi(naatti)voimalat.
Kaukolämpövoimalassa mahdollisuudet parantaa hyötysuhdetta nykyisestä ovat muutamia prosentteja, tai sitten itse voimaloissa pitää lähteä hyödyntämään lämpöpumpputeknologioita. Sen sijaan uusissa teknologioissa on tarjolla selvästi suurempia parannuspotentiaaleja.
Pohjoismaisten yhteisten energiamarkkinoiden synnyttyä markkinavoimat ovat saaneet aikaan muutoksen siinä, miten marginaalisähkö tuotetaan. Norjaan syntyi investointiboomi, kun maanomistajat rakensivat peräpeltojensa puroon viesvoimalaitoksen. Näiden tuottama sähkö on korvannut lauhdevoiman ja Suomessa on purettu vanhoha lauhdevoimaloita. Tästä taas on seurannut lisääntynyt sähkön tuonti ja maiden välisten runkolinjojen muuttuminen pullonkauloiksi.
Tilanteeseen on tulossa muutos, kun Ruotsin ja Liettuan välinen uusi linja valmistuu. Silloin sähkön vienti Suomesta Viroon loppunee ja täällä voitaneen jatkaa lauhdevoiman alasajoa.