Sähkökattilat ovat nousseet lyhyessä ajassa keskeiseksi osaksi suomalaisten kaukolämpöyhtiöiden tuotantostrategiaa. Calefan suunnittelupäällikkö Henri Vaaherma avaa, milloin sähkökattila on järkevä ratkaisu kaukolämmöntuotantoon.
Tiivistelmä: Sähkökattilat kaukolämmöntuotannossa
- Sähkökattila tuottaa lämpöä suoraan sähköstä ja se syötetään kaukolämpöverkkoon tai lämpövarastoon.
- Se soveltuu erityisesti kesäkuormaan ja sähkömarkkinoiden hyödyntämiseen.
- Sähkökattila lisää kaukolämmön joustavuutta, toimitusvarmuutta ja kustannusten hallintaa.
Sähkökattiloiden määrä kaukolämmöntuotannossa yli 40-kertaistunut
Sähkökattiloiden määrä suomalaisessa kaukolämmöntuotannossa on lisääntynyt 2020-luvun aikana räjähdysmäisesti. Energiateollisuus Ry:n kaukolämpötilaston mukaan vielä vuonna 2021 Suomessa sähkökattiloilla tuotettiin lämpöä vain 16 GWh verran. Vuoteen 2023 mennessä vastaava luku oli yli nelikymmenkertaistunut, kasvaen jo 746 GWh:iin.
Calefan suunnittelupäällikön Henri Vaaherman mukaan sähkökattiloiden yleistymisen taustalla on useita samanaikaisia muutoksia energiaympäristössä.
“Suomeen on rakennettu viime vuosina runsaasti tuulivoimaa, mikä on lisännyt sähkön hinnan vaihtelua. Tämä on avannut energiayhtiöille mahdollisuuden tuottaa lämpöä sähköllä silloin, kun sähkö on poikkeuksellisen edullista”, hän kertoo.
Samalla kaukolämmön tuotanto sähköistyy. Fossiilisiin polttoaineisiin perustuvia kattiloita poistetaan käytöstä, ja tilalle haetaan palamattomia tuotantomuotoja. Näin pyritään vastaamaan lämmöntuotannon päästövähennyspaineisiin.
Usein sähkökattilassa kiinnostaa myös sen tarjoama joustopotentiaali.
“Monille energiayhtiöille sähkökattila on tapa luoda tuloja sähkön reservimarkkinalla toimiessa. Jos sähkökattilalla halutaan hyödyntää edullisia sähkötunteja ja osallistua reservimarkkinoille, lämpövarasto on usein avainasemassa. Sen ansiosta tuotanto ei ole suoraan sidottu verkon hetkelliseen kulutukseen”, kertoo Vaaherma.
Lue lisää sähköisen lämmöntuotannon kokonaisuuden rakentamisesta.
Kaukolämmön kesäkuorma tehdään nyt sähkökattiloilla
Sähkökattila soveltuu kaukolämmöntuotannossa erityisesti kesäkuorman kattamiseen, jolloin niillä voidaan korvata pienet lämpölaitokset. Tällöin suuremmat lämpö- ja voimalaitokset on ajettu alas sekä sähkön hinta on alhainen.
Yhä useampi kaukolämpöyhtiö tavoitteleekin tilannetta, jossa kesäajan kaukolämpökuorma katetaan ilman polttoon perustuvaa tuotantoa. Tällöin polttavat laitokset voidaan sammuttaa kokonaan kesäkuukausien ajaksi.
“Sähkökattila on erityisen järkevä ratkaisu siinä vaiheessa, kun siirrytään fossiilisista polttoaineista vaihtoehtoisiin tuotantomuotoihin. Se on tärkeä osa energiaportfoliota sekä energiayhtiöissä että teollisuudessa”, kertoo Vaaherma.
Kaukolämmön peruskuorman kattamiseen Vaaherma suosittelee useimmiten lämpöpumppulaitosta, jolla voidaan tuottaa ympäristön lämmönlähteitä hyödyntäen hyvällä hyötysuhteella lämpöä.
“Usein järkevin kokonaisuus syntyy silloin, kun lämpöpumput kattavat peruskuormaa ja sähkökattila täydentää tuotantoa kulutushuippujen tarpeissa tai edullisina sähkötunteina”, Vaaherma sanoo.
Spot-hintojen hyödyntämisestä intra-day -markkinaan
Sähkökattilat ovat esimerkiksi polttoon perustuviin laitoksiin huomattavasti nopeammin säädettäviä ja joustavampia.
Tämä sama ominaisuus, joka mahdollistaa niiden monipuolisen käytön kaukolämmöntuotannossa, tekee niistä myös erinomaisia resursseja käytettäväksi osana sähkömarkkinaa.
“Kaukolämpöyhtiöt hyödyntävät sähkökattiloita markkinahintojen mukaan oikeastaan kolmella tavalla: liittymällä sähkön reservimarkkinoille sekä hyödyntämällä sähkön spot-hintoja. Sähköverkon tasevastaavat pääsevät hyödyntämään myös intra-day –markkinaa”, Vaaherma kuvaa.
Tuulivoiman ja muun uusiutuvan sähkön tulevaisuudessa yhä lisääntyessä sähkön hintojen päivittäiset vaihtelut tulevat todennäköisesti vain kasvamaan. Näin ollen sähkökattila tulee pysymään pitkään kannattavana investointina.
“Reservimarkkinoilla on huomioitava erilaisten sähkökattilatyyppien säätönopeudet. Vastuskattilat ovat säätönopeuden kannalta parempi vaihtoehto kuin elektrodikattila, jos tavoitellaan liittymistä nopeisiin reservituotteisiin kuten FCR-D. Tällöin puhutaan noin 7,5 s aktivointinopeudesta.”
Ylipäätään reservimarkkinoilla hinnat tulevat todennäköisesti laskemaan tarjonnan eli sähkökattilakapasiteetin lisääntyessä. Se on kuitenkin vain yksi tapa, jolla sähkökattilaa voidaan hyödyntää, eikä reservimarkkinoiden hintojen lasku poista sähkökattilan kannattavuutta kaukolämpöresurssina”, Vaaherma havainnollistaa.
3 tapaa hyödyntää sähkökattilaa markkinahinnan mukaan
- Reservimarkkinoille liittyminen
- Sähkön spot-hintojen hyödyntäminen lämmöntuotannossa
- Sähköverkon tasevastaavien osallistuminen intra-day –markkinaan.
Sähkökattilahankkeessa vesikemialla on väliä
Sähkökattilan mitoituksessa keskeistä on verrata sähkökattilan kapasiteettia korvattavan lämmöntuotannon kulutusprofiilin ja pysyvyyskäyriin. Näin voidaan varmistaa, että sähkökattila kattaa halutun lämpökuorman eri aikoina.
“Toisin kuin monissa muissa tuotantomuodoissa, sähkökattilan lievä ylimitoitus ei yleensä nosta investointikustannuksia merkittävästi, jos olemassa olevassa muuntaja ja sähköliittymä ovat riittäviä”, Henri Vaaherma kertoo.
Tämä mahdollistaa lisäkapasiteetin varaamisen tulevaisuutta varten, mikäli kaukolämpöverkon sähköllä tuotetun lämmöntarpeen odotetaan kasvavan.
“Sähkökattilan tehoa voidaan myös säätää hyvin joustavasti, ja sitä voidaan ajaa hyvin pienellä minimikuormalla. Käytännössä voidaan siis investoida isompaan yksikköön, koska se säätyy myös kesän pienempään tehontarpeeseen. Kannattaa myös huomioida sähkökattilatyyppien minimitehot, jotka eroavat vastus- ja sähkökattiloiden välillä. Lähtökohtaisesti vastuskattiloilla päästään pienemmälle minimiteholle”, Vaaherma sanoo.
Sähköliittymien, muuntajien ja sähkökeskusten suunnittelu on sähkökattilasuunnittelun peruskauraa. Mitä muuta kaukolämpöyhtiön sähkökattilahankkeessa sitten tulisi huomioida?
“Erityisesti suuremmissa elektrodikattiloissa vesikemia on kriittinen tekijä. Oikeanlainen vedenkäsittely vaikuttaa suoraan laitoksen käyttöikään ja toimintavarmuuteen. Toisin kuin lämpöpumpuille ja vastuskattiloille, elektrodikattiloille ei riitä kaukolämpöverkon laatuinen vesi”
Vaaherman mukaan vesikemiaan elektrodikattilaa varten tehtävät investoinnit maksavatkin itsensä takaisin muun muassa sähkökattilan elektrodien ja lämmönsiirtopintojen kunnossa pysymisellä. Samalla sähkökattilan käyttöikä ja kustannustehokkuus paranevat.
Huomioitavaa kaukolämpöyhtiön sähkökattilassa
- Mitoitus. Mitkä ovat korvattavan lämmöntuotannon pysyvyyskäyrät ja lämmön kulutusprofiili?
- Reservitekijät. Onko sähkökattialla tuotetun lämmön tarve kasvamassa tulevaisuudessa?
- Vesikemia. Onko elektrodikattilalle oikeanlainen vesikemia huomioitu entuudestaan?
- Sähkön saatavuus. Onko sähkön saatavuus ja sähköliittymän riittävä teho kartoitettu?
Missä kaukolämpö, siellä sähkökattila
Murroksessa oleva energiajärjestelmä tarvitsee uusia keinoja fossiilisen ja polttoon perustuvan energiantuotannon korvaamiseksi. Vaaherman mukaan sähkökattilat ovat tulleet tähän tehtävään jäädäkseen.
“Sähkökattilojen räjähdysmäisen kysynnän vuoksi myös teknologia on sähkökattiloiden osalta nykyään hyvällä tasolla”, hän kertoo.
Vaaherma myös uskoo, että kaukolämpöyhtiöt tulevat investoimaan sähkökattiloihin yhä tulevina vuosina.
“Sähkön reservimarkkinoiden tasaantuessakin sähkökattilassa on sen verran iso potentiaali kaukolämmöntuotannolle, ettei sitä kannata ohittaa”, hän toteaa.
Usein kysytyt kysymykset: sähkökattila kaukolämmössä
Mikä on sähkökattila ja miten se toimii kaukolämpöverkossa?
Sähkökattila tuottaa lämpöä kuumentamalla vettä sähköenergialla. Lämmin vesi syötetään suoraan kaukolämpöverkkoon tai varastoidaan lämpöakkuun myöhempää käyttöä varten.
Mitkä ovat sähkökattilan käyttökohteet?
Tyypillisesti sähkökattilaa käytetään kesäkuormaan ja edullisten sähkötuntien hyödyntämiseen. Peruskuorma tuotetaan usein lämpöpumpuilla tai muilla jatkuvammilla tuotantomuodoilla.
Miksi lämpöakku on tärkeä sähkökattilan rinnalla?
Lämpöakku mahdollistaa lämmön varastoinnin silloin, kun sähkö on edullista, ja lämmön purkamisen verkkoon kulutushuippujen aikana. Tämä lisää koko järjestelmän joustavuutta. Lisäksi lämpöakkua voidaan käyttää reservimarkkinoiden hyödyntämisessä.
Mitä pitää huomioida sähkökattilan mitoituksessa?
Keskeisiä tekijöitä ovat lämmöntarpeen pysyvyyskäyrät/kulutusprofiili, sähköliittymän kapasiteetti ja sähkökattilan rooli suhteessa muuhun tuotantoon.
Calefa tarjoaa sähkökattilaratkaisut kokonaistoimituksina osana AmbiHeat-konseptia.
Toimituksemme kattaa yhdellä sopimuksella kaiken suunnittelusta moduulitoimitettavaan kokonaisuuteen ja käyttöönottoon.
Tarvittaessa vastaamme myös oikeanlaisen vesikemian suunnittelusta ja toteutuksesta.
Kysy meiltä lisää sähkökattilahankkeesta:
Lari Heinonen
Myyntipäällikkö
040 5238591
lari.heinonen@calefa.fi
Petri Lång
Myyntipäällikkö
050 380 5378
petri.lang@calefa.fi
Petri Vuori
Toimitusjohtaja
040 553 4427
petri.vuori@calefa.fi
