Geolämmön potentiaali Helsingissä

/in , /by

Timo Kalema                                                                                                                                               11.3.2021

Helsingin kaupunki on tilannut Geologian tutkimuskeskukselta  mielenkiintoisen tutkimuksen Helsingin geoenergiapotentiaali (2019). Siinä on arvioitu Helsingin kaupungin geoenergiapotentiaalia ja esitetty lämpökaivojen mitoitustietoa. Laskentatulokset perustuvat elementtimenetelmällä tehtyihin laskelmiin /1/.

Raportissa tulee esille, että alimitoitetut lämpökaivot voivat johtaa maaperän liialliseen jäähtymiseen niin, että ne pahimmassa tapauksessa muuttuvat käyttökelvottomiksi. Lämpökaivoissa lämmön talteenottoputket ovat veden täyttämissä porausrei’issä. Jos niiden lämpötila laskee alle 0 oC:n, tämä vesi jäätyy ja veden sisällä oleva lämmön talteenputkisto voi hajota. Siksi lämpökaivojen oikea mitoitus on tärkeää, jotta geolämpöä voitaisiin pitää uusiutuvana energiana. Tarkastelujakson pituus esimerkeissä on 50 vuotta.

Pientalojen lämmityksessä selviää laskelmien mukaan hyvin yhdellä kaivolla. Esimerkin mukaan yhdestä lämpökaivosta voidaan saada pituusyksikköä kohti vuodessa geolämpöä Helsingissä noin 110 kWh/m. Tällöin esim. 150 m syvästä kaivosta saadaan lämpöä 16,5 MWh/a ja 300 m syvästä kaivosta 33 MWh/a.

Laajemmin geolämmön potentiaalia tutkittiin sijoittamalla 25 lämpökaivoa 20 m päähän toisistaan 5*5-hilaan ja laskelmalla paljonko maasta voidaan ottaa lämpöä ilman kaivon jäätymisvaaraa. Tällöin kaivokentän yksittäisestä kaivosta saatava energia on vain noin 30 % edellä mainitusta arvosta eli noin 30 kWh/m. Tämä asia pitää ottaa huomioon kerrostalojen lämpökaivojen mitoituksessa. Naapurissa olevan kerrostalon lämpökaivokentän vaikutus voi ulottua 100 – 150 metrin päähän.

Laajamittaisesti maasta voidaan ottaa geolämpöä vuodessa maapinta-alaa kohti 130 – 770 MWh/ha kaivojen syvyyksillä 150 – 1000 m tai kaivon syvyyttä kohti noin 30 kWh/m.

Kuvat 1 ja 2 esittävät yksittäisen lämpökaivon ja 5*5-hilaan, 20 metrin päähän toisistaan sijoitettujen lämpökaivojen ympäristöönsä aiheuttamaa lämpötilakenttää, kun kriteerinä on se, että kaivon reunan lämpötila ei saa laskea 50 vuodessa alle 0 oC:n

  1. Helsingin geoenergiapotentiaali. Geologian tutkimuskeskus. Espoo 2019. https://www.hel.fi/static/liitteet/kaupunkiymparisto/julkaisut/julkaisut/Helsingin_geoenergiapotentiaali_luonnos.pdf.

Porareian lampotilakentta

Porareikien 25 lampotilakentta

 

Uusiutuvan energian käyttöönotto voi olla hidasta

/in , /by

Timo Kalema       25.1.2021

St1:n omistaja ja johtaja Mika Anttonen ottaa tiukasti kantaa Suomen ilmastopolitiikkaan Maaseudun tulevaisuuden haastattelussa https://www.maaseuduntulevaisuus.fi/tal…/artikkeli-1.1298249. Hänen mielestään päästöjen vähentäminen ei ole eri maiden välinen kauneuskilpailu, vaan että päästöjä pitää vähentää globaalisti verottamalla hiilen käyttöä tai vaatimalla hiilipäästöjen kompensointia esim. metsäistutuksilla. Päästövähennykset pitäisi tehdä globaalisti mahdollisimman kustannustehokkaasti.

Anttonen esittää myös oudolta tuntuvan mielipiteen, että Suomen ei tule pyrkiä ilmastopolitiikassa teknologiajohtajaksi, koska se tulisi Suomelle kalliiksi. Siitä miten ja mitä uutta teknologiaa otetaan käyttöön ei kukaan voi tietää etukäteen ja siksi kannattaa olla varovainen.

Uuden teknologian hitaasta käyttöönotosta ovat esimerkkinä lämpöpumput. Tein itse lämpöpumpuista diplomityön Teknilliseen korkeakouluun vuonna 1975. Tällöin lämpöpumput olivat tulossa Suomeen ja siksi diplomityökin tehtiin. Lämpöpumppujen tekniikka oli silloin täysin toimivaa. Nykyhetkeen verrattuna tietysti pumppujen hyötysuhteet ovat parantuneet ja maalämpöpumpuisssa on siirrytty vaakaputkistoista pystyputkiin.

Suomen lämpöpumppuyhdistyksen (Sulpu) tilaistoista näkyy, että Suomessa meni noin 30 vuotta ennenkuin lämpöpumppuja alettiin ottaa laajamittaisesti käyttöön. Energia-alan muutokset voivat olla hyvin hitaita ja edelläkävijyys voi olla riski.

Tieto ilmastotoimien nettopäästöistä ja nettoenergiasta parantaa tuloksia.

Kerrostalolämpöpumppujen kannattavuus

/in , , , /by

Markus Kolehmainen ja Mikko Vuorenmaa tekivät tänä keväänä Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa (pääaine Energia- ja ympäristötekniikka) kandityöt kerrostalolämpöpumppujen kannattavuudesta ja niillä saatavasta energiansäästöstä ja päästövähennyksistä. Lämpöpumppujen ominaisuuksia arvioitiin toteutuneiden kohteiden mukaan, joista oli mittaus- ja kustannustietoa. Tarkastelussa oli mukana sekä maalämpöpumppu että poistoilmalämpöpumppu.


Markus Kolehmaisen työn aihe on
Kerrostalojen lämpöpumppujen sähköntarpeen ja kannattavuuden suunnittelulaskelmat ja toteumat


ja Mikko Vuorenmaan työn aihe on
Maalämpöpumppujen ja kaukolämmön hiilidioksidipäästöjen ja kokonaiskustannusten vertailu pienessä kerrostalossa Helsingissä ja Oulussa


Markus Kolehmainen analysoi työssään vuonna 2012 maalämpöön siirtynyttä, Helsingissä sijaitsevaa kerrostaloa ja vuonna 2013 poistoilmalämpöpumpun käyttöön ottanutta, Jyväskylässä sijaitseva kerrostaloa. Näissä taloissa lämpöpumppuinvestoinneilla on saavutettu noin 30–50 % vuosittaiset säästöt lämmityskustannuksissa. Toteutuneiden kulutustietojen perusteella laskettujen kustannusten nykyarvojen mukaan molemmat lämpöpumppuinvestoinnit vaikuttavat kannattavilta.


Mikko Vuorenmaa vertaili maalämpöpumppu- ja kaukolämmitystä Helsingissä ja Oulussa. Oulussa kaukolämmön hinta on selvästi halvempi kuin Helsingissä. Nykyisillä energian hinnoilla maalämpöön siirtyminen on kannattavaa Helsingissä, mutta ei Oulussa johtuen Oulun edullisesta kaukolämmön hinnasta. Kuitenkin maalämpöön siirtymisen kannattavuus on talokohtaista, joten tuloksia ei voi yleistää liikaa. Hiilidioksidipäästöt vähenevät lämpöpumppulämmityksessa noin kolmasosaan kaukolämmön päästöistä.

Timo Kalema

 

Kandityöt ovat alla linkkeinä

eng_2019_kolehmainen_markus

Kandityo-2019_vuorenmaa_mikko