Lämpöpumppujen, sähkökattiloiden ja hukkalämmön hyödyntäminen yleistyy nopeasti osana lämmöntuotannon sähköistymistä. Samalla yhä useampi energiayhtiö ja teollisuuslaitos pohtii, miten tuotettu lämpö saadaan käyttöön mahdollisimman tehokkaasti.
Haasteena on usein se, että lämmön tuotanto ja kulutus eivät tapahdu samaan aikaan. Erityisesti teollisuudessa tuotantoprosessit voivat synnyttää runsaasti hukkalämpöä tiettyjen työvaiheiden aikana, vaikka lämmön tarve ajoittuisi aivan eri hetkeen. Ilman varastointia osa energiasta jäisi hyödyntämättä.
Lämpövaraston eli lämpöakun avulla lämpö voidaan ottaa talteen silloin, kun sitä syntyy, ja käyttää myöhemmin esimerkiksi rakennusten lämmitykseen, prosessilämmöksi tai kaukolämmön tuotantoon. Näin muuten hukkaan menevä energia saadaankin osaksi hyödyllistä energiavirtaa.
”Lämpövaraston avulla lämpöä voidaan tuottaa silloin, kun sähkö on halpaa, ja hyödyntää myöhemmin tarpeen mukaan”, sanoo Lari Heinonen, Calefan myyntipäällikkö.
Sähkön hinnan vaihtelu lisää lämpövarastojen kiinnostavuutta
Viime vuosien suuret sähkön hinnanvaihtelut ovat nostaneet lämpövarastot uuteen rooliin. Hukkalämmön hyödyntämisen lisäksi ne mahdollistavat lämmöntuotannon ajoittamisen sähkömarkkinan mukaan.
Lämpövaraston ansiosta lämpöä voidaan tuottaa edullisina sähkötunteina ja hyödyntää myöhemmin silloin, kun sähkö on kalliimpaa. Tämä auttaa alentamaan tuotetun lämmön kustannuksia ja lisää samalla energiaverkon tarvitsemaa kulutusjoustoa.
”Jos varasto on ladattu silloin, kun sähkö on ollut halpaa, voidaan lämmöntuotantoa vähentää tai keskeyttää hintapiikin aikana ja käyttää lämpöä varastosta”, Heinonen kuvailee.
Sama logiikka toimii sekä lämpöpumppujen että sähkökattiloiden yhteydessä. Mitä enemmän sähkön hinta vaihtelee, sitä merkittävämmäksi lämpövaraston rooli voi muodostua.
Lämpöä voidaan varastoida jopa vuodenaikojen yli
Usein lämpövarastoinnista puhuttaessa ajatellaan suuria vesivaraajia, jotka tasaavat tuotannon ja kulutuksen eroja tuntien tai päivien mittakaavassa. Lämpöä voidaan kuitenkin varastoida myös huomattavasti pidemmiksi ajoiksi.
Yksi esimerkki tästä on Kingspanin Paraisten tehdas, jossa tuotannon hukkalämpöä varastoidaan maakaivoihin myöhempää käyttöä varten. Varastoitua lämpöä hyödynnetään kylminä vuodenaikoina, viikonloppuisin ja tuotantoseisokkien aikana.
Hukkalämpö voidaankin nähdä energiavarantona sen sijaan, että se olisi vain tuotannon sivuvirta.
Hukkalämmön varastoinnin myötä ostoenergian tarve vähenee ja paikallinen energiaomavaraisuus kasvaa. Paraisten kohteessa hukkalämmön ja maalämmön hyödyntäminen vähentää ostoenergian tarvetta jopa 70 prosenttia.
Lämpövarastojen käyttömahdollisuudet laajenevat jatkuvasti
Lämpövarastojen sovellukset eivät rajoitu vain kaukolämpöverkkoihin, teollisuuslaitoksiin tai kiinteistöihin. Tulevaisuudessa vastaavia ratkaisuja voidaan nähdä myös täysin uusissa käyttökohteissa.
Yksi kiinnostava tulevaisuuden sovelluskohde löytyy meriliikenteestä. Heinonen kertoo käyneensä keskusteluja ratkaisusta, jossa laivojen moottorien tuottamaa hukkalämpöä varastoitaisiin jo merimatkan aikana myöhempää käyttöä varten.
Satamassa alusten moottoreiden käyttöä rajoitetaan yhä useammin päästösyistä. Tällöin varastoitua lämpöä voitaisiin hyödyntää esimerkiksi lämmitykseen ja höyryn tuotantoon tilanteissa, joissa maasähkö on kallista tai sitä ei ole saatavilla riittävästi.
Vaikka tällaiset ratkaisut ovat toistaiseksi vielä suunnittelu- ja konseptitasolla, ne havainnollistavat hyvin lämpövarastojen perusideaa: energiaa ei tarvitse käyttää silloin, kun se syntyy, vaan se voidaan siirtää ajallisesti sinne, missä siitä saadaan suurin hyöty.
Lämpövarastot ovat osa sähköistyvää energiajärjestelmää
Lämpövaraston tärkein tehtävä ei ole muuttaa lämpöpumpun toimintaperiaatetta vaan tehdä koko energiajärjestelmästä joustavampi.
Kun lämmön tuotantoa voidaan siirtää ajallisesti, voidaan hyödyntää enemmän hukkalämpöä, reagoida paremmin sähkön hinnan vaihteluihin ja vähentää energiakustannuksia. Samalla sähköjärjestelmä saa lisää kaivattua kulutusjoustoa.
”Kun puhutaan lämpövarastoista, keskeinen hyöty liittyy ennen kaikkea tuotannon kustannuksiin ja kulutusjoustoon”, Heinonen kiteyttää.
