Teollisuudessa, kuten kaikessa energian käytössä, syntyy aina hukkalämpöä. Työ- ja elinkeinoministeriön selvitysten mukaan Suomessa sitä menee hukkaan vielä noin 35 TWh.
Suurien energiamäärien käytöstä syntyy aina hukkalämpöä
Energia ei koskaan häviä, vaan se ainoastaan muuttaa muotoaan. Tämä pätee kaikkialla maailmassa, myös teollisuudessa. Mikäli prosessi kuluttaa paljon energiaa, syntyy siitä myös hukkalämpöä hyödynnettäväksi.
“Jotta hukkalämmön hyödyntäminen on teollisella tasolla kannattavaa, tulisi hukkalämmön lähteen olla teholtaan mielellään yli 100 kW”, arvioi Calefan energia-asiantuntija Antti Porkka.
Käytännössä tämä tarkoittaa teollisuuskohdetta, jonka energian käyttö on lähemmäs 1000 MWh vuosittain. Hukkalämmön talteenoton ratkaisut voidaan kuitenkin räätälöidä kohteen tarpeet huomioiden. Toisinaan potentiaalia hukkalämmön talteenotolle voi löytyä yllättävistäkin kohteista.
Yleisimmät kohteet hukkalämmön talteenotolle:
1. Hukkalämmön talteenotto jätevedestä
Keskimääräinen suomalainen käyttää noin 100 litraa lämmintä vettä jokaisella suihkukerralla. Kun kaikki kuntalaisten käyttämä lämmin vesi kerätään viemäriverkoston kautta jätevedenpuhdistamolle, syntyy valtavasti hukkalämpöä talteenotettavaksi.
Kunnallisesta jätevedestä talteen otettava hukkalämpö kattaa yli 10 prosenttia Suomen valjastamattomasta hukkalämpöpotentiaalista. Jäteveden epäpuhtauksien huomioiminen on Antti Porkan mukaan yksi useimmin esitetyistä kysymyksistä liittyen lämmöntalteenottoon jätevedestä.
“Jätevedessä on tietenkin erilaisia epäpuhtauksia, jotka tulee ottaa huomioon myös hukkalämmön talteenotossa. Oikeilla ratkaisuilla prosessi saadaan mahdollisimman huoltovapaaksi”, Porkka kertoo.
Työn kustannus on usein murto-osa lämmöstä saatavaan hyötyyn nähden. Oikeilla valinnoilla jäteveden talteenoton puhdistusratkaisujen huoltoväli saadaan venytettyä puolesta vuodesta jopa vuoteen.
Tutustu Lahti Energian ratkaisuun jäteveden hukkalämmön talteenotossa.
2. Hukkalämmön talteenotto kuivausprosessista
Euroopan teollisuudessa käytettävästä energiasta 10 % käytetään erilaisiin teollisuuden kuivausprosesseihin. Taloudellisesti tämä vastaa jopa 40 miljardin euron energiakustannuksia vuosittain.
Suomessa tyypillisimpiä kuivausprosesseja ovat esimerkiksi sahojen puutavaran kuivaukset sekä paperikoneiden kuivausprosessit. Esimerkiksi sahatavaran kuivausprosessissa syntyy yleensä noin 50–60 –asteista hukkalämpöä, joka voidaan ottaa talteen ja käyttää uudelleen.
Kuivausprosessin talteenotettu hukkalämpö voidaan joko käyttää uudelleen kuivausprosessissa tai jalostaa vastaamaan kiinteistön tai sahan muuhun lämmöntarpeeseen.
Esimerkiksi 1 MW lämpöpumpputoteutuksella voidaan teollisen kuivausprosessin 50-asteinen hukkalämpö jalostaa yli 100-asteiseksi lämmöksi, jolloin se täyttää myös teollisen käytön korkeat lämpötilavaatimukset.
Tutustu UPM Timberin Korkeakosken sahan hukkalämmön talteenottoon.
3. Hukkalämmön talteenotto jäähdytyksestä
Erilaiset jäähdytysprosessit ovat erinomaisia kohteita hukkalämmön talteenotolle. Perinteisesti esimerkiksi elintarvikealalla ja lääketehtaissa syntyy prosessijäähdytyksen yhteydessä runsaasti hukkalämpöä, jolle voidaan löytää rahanarvoinen käyttökohde sen sijaan, että energiaa hukataan ulkoilmaan.
Antti Porkan mukaan talteenotetulle hukkalämmölle on useita käyttökohteita.
“Mikäli talteen otettua hukkalämpöä ei voida suoraan ohjata tuotantoprosessissa käytettäväksi, ovat myös kiinteistön lämmitys tai lämmön myyminen kaukolämpöverkkoon hyviä vaihtoehtoja hukkalämmön hyödyntämiseksi”, Porkka toteaa.
Esimerkiksi Turun Orionin tehdasalueen neljän hehtaarin kiinteistöt lämpiävät prosessijäähdytyksestä talteen otetulla hukkalämmöllä. Tämä vähentää tehdasalueen lämmityksen ostoenergiantarvetta lähes 70 %.
Tutustu Orionin tehtaan Euroopan laajuisesti palkittuun ratkaisuun
Viime aikoina myös datakeskusten jäähdytyksessä syntyvän hukkalämmön talteenotto on yleistynyt Suomessa. Hukkalämmön talteenotto on mahdollista toteuttaa tehokkaasti sekä öljy- että vesijäähdytteisissä serverisaleissa.
“Useimmiten datakeskuksista talteenotettu hukkalämpö myydään paikalliseen kaukolämpöverkkoon. Myös muut ratkaisut ovat kuitenkin mahdollisia, riippuen lähiympäristön mahdollisuuksista ja datakeskuksen sijainnista”, Porkka kertoo.
Esimerkiksi suomalainen Minersloop on kehittänyt dataservereiden jäähdytystä öljyaltaissa, jolloin myös hukkalämpö saadaan lämpöpumppujen avulla talteen jopa COP-kertoimella 5. Myös Kankaanpäässä hyödynnetään datakeskuksesta saatavaa hukkalämpöä Vatajankosken kaukolämpöverkossa jopa 70–85-asteisena kaukolämpövetenä.
Tutustu Minersloopin datasalin hukkalämmön talteenottoon.
Näin Vatajankoski hyödyntää datakeskuksen hukkalämpöä kaukolämpöverkossa
4. Hukkalämmön talteenotto savukaasuista
Teollisuuden uuneissa ja voimalaitoksissa muodostuu savukaasua, jossa on suuri hukkalämmön hyödyntämispotentiaali. Tämä lämpö voidaan ottaa talteen lämmönvaihtimilla tai savukaasupesurilla.
Hukkalämpöä ilmasta ja savukaasuista otettaessa lämmönvaihtimet voidaan tehdä pestäviksi tai vaikeissa tapauksissa käyttää savukaasupesuria tai VOK-polttolaitosta. Näin voidaan hallita prosessissa syntyviä epäpuhtauksia, samalla hukkalämpö talteen ottaen.
Esimerkiksi Ekovillan Kouvolan tehtaalla eristeiden valmistusprosessissa käytetään korkealämpötilaista uunia, jonka käytöstä syntyneet savukaasun hukkalämmöt lauhdutettiin aikaisemmin taivaalle.
Nykyisin Ekovillan uunin käytöstä syntyvä hukkalämpö kerätään talteen uusiokäyttöjärjestelmän avulla. Samalla kerätään talteen myös tehtaan pölynpoiston yhteydessä syntyvä hukkalämpö.
Energian uudelleenkäyttö vähentää sekä lämmityskustannuksia että tehtaan CO2-päästöjä. Esimerkiksi Ekovillan hukkalämmön talteenottojärjestelmä vähentää CO2-päästöjä 250 000 kiloa joka vuosi. Samalla tehdaskiinteistöjen lämmityskustannukset ovat talvikuukausina jopa puolittuneet.
Matalalämpöinen hukkalämpö voidaan jalostaa yli 100-asteiseksi
Hukkalämmön talteenotto tarjoaa lukuisille teollisuusalan yrityksille mahdollisuuden parantaa resurssi- ja kustannustehokkuuttaan. Calefan energia-asiantuntija Antti Porkka muistuttaa, että myös matalalämpöisen hukkalämmön hyödyntäminen on mahdollista.
“Mikäli hukkalämpö ei ole lähtötilanteessa riittävän kuumaa, voidaan energia puristaa tarvittavaan lämpötilaan lämpöpumppujen avulla”, Porkka kertoo.
Porkka myös huomauttaa, että maapalolla on enemmän keskittynyttä lämpöenergiaa kuin keskimäärin muualla avaruudessa. Oikeilla ratkaisuilla ja työkaluilla se kaikki voidaan hyödyntää tehokkaasti.
“Jokaiseen hukkalämpökohteeseen löytyy nykyteknologialla kannattava ratkaisu. Yhdessä voimme muuttaa Suomessa hukkaan menevän 35 TWh lämpöenergiaa hyödyksi.”
