Lämpö kesästä talveen

Olet täällä

Uutta energiassa –juttusarjassa kerrotaan uusista teknologioista ja toimintamalleista olla energiayrittäjä. Jos sinulla on mielessäsi jokin uusi energiainnovaatio, josta haluaisit kuulla lisää, vinkkaa siitä meille! Juttuehdotuksia voi lähettää hanketiimille osoitteeseen iida.hollmen@bioenergia.fi  
 

Lämpö kesästä talveen 

Lämmön kausivarastointijärjestelmällä lämmityskustannukset laskevat lähelle nollaa. Varastoitava lämpöenergia saadaan aurinkokeräinkatosta, joka toimii keräimen lisäksi vesikattona tai vaihtoehtoisesti teollisuuden hukkalämpöä keräämällä. Järjestelmää voidaan käyttää myös viilennykseen. Heliostoragen perustaja Mats Manderbacka on käynnistänyt lämpöenergian varastoimiseen keskittyvän yrityksen ja tähtää patentoiduilla ratkaisuilla myös kansainvälisille markkinoille. 

Kerro itsestäsi ja miten päädyit perustamaan Heliostoragen?  
Olen Mats Manderbacka ja päätoimeni on tällä hetkellä HUR Oy:n toimitusjohtajana. Olen pohtinut miten ratkaista lämmön ja viilennyksen tarpeen ristiriitaa: talvella tarvitaan lämmitystä ja kesällä puolestaan jäähdytystä. Jos talven kylmä ja kesän lämpö voitaisiin varastoida ja ottaa käyttöön toisella vuosipuoliskolla, niin maailman energiaongelmat olisi ratkaistu. Heliostorage perustettiin ratkaisemaan tämä ongelma.
 
 
Miten toiminta on saanut alkunsa? 
Olen seurannut pitkään lämpöenergian varastointiin liittyviä teknologioita. Vuonna 2008 hankin itselleni lämpöpumpun ja samassa yhteydessä asensin autotallin katolle itse suunnittelemani, alumiiniprofiileista rakennetun aurinkokeräimen. Normaali lämpöpumppuasennus ottaa kalliosta lämpöä ympäri vuoden, jolloin sisään tulevan veden lämpötila vaihtelee Suomessa noin neljästä asteesta muutamaan miinusasteeseen kevättalvella. Kuitenkin Suomessakin ulkolämpötila on tätä lämpimämpää kahdeksan kuukautta vuodessa. Kytkin kattokeräimen yhteen porakaivon kanssa niin, että aina kun ulkona on lämpimämpää kuin kalliossa, niin katto esilämmittää lämpöpumpulle tulevaa vettä. Näin saadaan pumpun hyötysuhde nostettua paljon paremmaksi. 
 
Karkeasti vuosisykli toimiin niin, että maalis-, loka- ja marraskuussa lämpöpumppu ottaa lämpönsä katolta ja huhtikuusta syyskuuhun katto tuottaa suoraan tarvittavan lämmityksen ja käyttöveden sekä syöttää samalla ylijäämälämmön porakaivoon. Näin ollen porakaivon lämpötila saadaan tuntuvasti nostettua ja kerätty lämpö hyödynnetään talvikuukausina. 
 
Järjestelmä toimi niin hyvin, että toisen vuoden elokuussa lämpöpumppu lakkasi toimimasta, kun kallion lämpötila nousi yli pumpun 15 asteen maksimin. Tällöin tajusin, että tällä järjestelmällä voisi olla kaupallisiakin ulottuvuuksia ja muutama vuosi myöhemmin lähdin palkkaamaan työntekijöitä kehittämään tästä kaupallisen tuotteen. Tällä hetkellä meitä on yhtiössä kahdeksan henkilöä.
 
Miten lämmön kausivarastointi toimii käytännössä? 
Me siirrämme lämmön kesästä talveen. Järjestelmässämme on kolme komponenttia eli 1) lämmön lähde, joko aurinkokeräinkatto tai hukkalämpö teollisuudesta, 2) ohjain, joka valvoo lämmön lähdettä ja ohjaa lämmön varastointia ja käyttöä sekä 3) varsinainen maanalainen lämmön varasto, joka tehdään joko poraamalla tai maahan kaivamalla. Poraamme 10–50 metriin ja lämmitämme lämpökentän keskiosaa parhaimmillaan noin 70 asteeseen. 
 
Merkittävintä tässä on, että kun maaperä saadaan lämmitettyä riittävän lämpimäksi, lämmön saa palautettua kiertovesipumpulla eikä siihen välttämättä tarvita lämpöpumppua. Tämä on täysin päästötöntä ja materiaalienkin puolesta ympäristöneutraali ratkaisu. Toki samaa järjestelmää voidaan käyttää tehostamaan lämpöpumpun toimintaa tai elvyttää jäätyneitä porakaivoja.
 
 
Ratkaisunne sopii monenlaisiin kohteisiin. Millaisia ratkaisuja olette tehneet tähän mennessä? 
Chydenius instituutin kanssa toteutettiin EU-rahoitteisen EVAKOT-kehityshankkeen puitteissa Finn Springin juomatehtaaseen 500 MWh järjestelmä 2018 ja se lämpeni kompressoreiden hukkalämmön ison tehon vuoksi jo kahdessa vuodessa tarvittavaan lämpötilaan. Meidän arviomme on, että yleensä kestää 2–4 vuotta saada maaperä riittävän lämpimäksi, mutta se riippuu täysin käytettävästä lämmönlähteestä. Finn Springin järjestelmä on käyttöönotettu ja kausivarastointimoodissa eli lämpö ei talven aikana koskaan tipu alle 30 asteeseen. Järjestelmät mitoitetaan niin, että energiatarve riittää keskiverto suomalaisen talven ajaksi, mutta jos talvi on paljon kylmempi, pitää käyttää lopputalvesta varalämmönlähdettä. Aurinkopaneelikatto tuottaa kuitenkin riittävästi lämpöä maaliskuun alusta lokakuun loppuun asti.  
 
Kaustisen Evankelisen opiston järjestelmä puolestaan toteutettiin yhteistyössä St1:n kanssa. Opiston järjestelmässä on 600 neliötä aurinkokeräinkattoa ja 37 kaivon varasto. Yhtenä kohteena meillä on omakotitalo, joka saatiin viime syksynä valmiiksi. Siitä ei ole vielä mittaustuloksia. Tarkoitus on saada ensi kesänä ensimmäinen täysi lataussykli käyntiin ja sen jälkeen voimme arvioida onnistumista. Tavoitteena tässä on lämmittää maaperää vähintään 40 asteeseen tänä kesänä. 
 
Parhaillaan meillä on kolme isompaa hanketta menossa. Suomessa kaksi maatilaa, joista toisessa niistä on kolme omakotitaloa ja konehalli samassa järjestelmässä. Tässä korvataan hakepoltinta edullisemmalla ratkaisulla. Lisäksi olemme tekemässä Kiinaan 1 GW:n isoa varastoa, jonka pitäisi valmistua elokuun loppuun mennessä. Ihanneasiakkaamme olisi kattoremonttia vailla oleva kohde, joka haluaa päästä öljylämmityksestä eroon. 
 
Meillä on myös yksi kylmävarastointikohde, Kruunupyyn jäähalli, jonne on tallennettu kuluneen talven pakkaset. Keinotekoisesti tehty ikirouta käytetään suuren energiapiikin tekemiseen, jolla jää muodostetaan jäähalliin kesän jälkeen. Tämä on ensimmäinen tällainen ratkaisu maailmassa. Laskelmat osoittaisivat, että saadaan syksyn kulutuspiikkiä laskettua huomattavasti ja varmaa tietoa saadaan ensi syksynä. Tähän kohteeseen on suunniteltu kaksi lämpökenttää: toinen kylmä ja toinen lämmin. 
 
 
 
 
 
Millaiset kustannukset ja takaisinmaksuaika ratkaisulla on? 
Investointikustannus on noin 1–2 €/kWh koko järjestelmälle asennettuna ja käyttöönotettuna, ja tuotetun energian hinta on sen jälkeen 3 €/MWh. Energian tuotantokustannus saadaan nollaan, kun käytetään aurinkosähköä kiertovesipumpun pyörittämiseen. Pyrimme aina hinnoittelemaan ratkaisumme niin, että takaisinmaksuaika on alle 10 vuotta. 
 
Valitettavasti asiakkaat yleensä katsovat vain investointikustannusta ja takaisinmaksuaikaa ymmärtämättä alhaisen energian tuotantokustannuksen merkitystä. Tämän vuoksi meillä on myös rahoituskumppaneita, jotka rahoittavat koko järjestelmän asiakkaalle. Tällöin asiakas ei maksa investoinnista vaan energiankulutuksesta ja silti yhä vähemmän kuin öljystä tai sähköstä 
 
 
Miten näet ratkaisun soveltuvan maatiloille tai maaseudun energiayrittäjälle? 
Navetoissa on yleensä isot kattopinta-alat ja usein maaseutuyrittäjä asuu maatilan vieressä ja lämmittää talonsa hakkeella tai öljyllä. Talvella navetan aurinkokeräinkatolla voitaisiin tehdä keinotekoinen ikirouta maavarastoon ja käyttää sitä kesällä maidon jäähdyttämiseen. Samalla katolla voitaisiin kesän aikana varastoida aurinkolämpö toiseen varastoon, josta se käytettäisiin maanviljelijän lämmitystä tarvitsevien kiinteistöjen lämmittämiseen talvella. Maaseudulla on yleensä innovatiivisuutta ja kokeilunhalua, joten uskomme, että maaseudulta meille löytyisi ennakkoluulottomia asiakkaita. 
 
Jos kattopinta-alaa on runsaasti, lämpöenergiaa tulee varmasti paljon yli sen, mitä maanviljelijä itse tarvitsee ja ylijäämälämpöä voi myydä naapureille. Lämmön siirtäminen on toki hiukan hankalampaa kuin sähkön siirtäminen. Toisaalta aurinkokeräimen tuottaman lämmön myymistä naapurille ei säädellä eikä veroteta samalla tavoin kuin sähkönmyyntiä. Varastoitu aurinkoenergia on varastoinnin jälkeen ilmaista. 
 
Järjestelmämme ovat kooltaan aika kompakteja. Lämpövaraston voi tehdä maatilan peltoon eikä se millään tavalla vaikuta pellon tuottavuuteen maan alle jäädessään. 30-50 m halkaisijaltaan oleva alue riittää aika pitkälle. Finn Springin 500 MWh varasto on ohrapellon alla. 
 
Järjestelmämme etuna on myös sen helppohoitoisuus. Maan alla ja katolla ei ole liikkuvia osia, vaan kaikki liikkuvat osat ovat ohjaimessa. Me teemme asiakkaan kanssa huolto- ja ylläpitosopimuksen järjestelmään ja meillä on etäyhteys kaikkiin toimittamiimme järjestelmiin. Mahdolliset putkiongelmat, kuten vuodot ja venttiiliviat, ovat paikallisen putkimiehen korjattavissa. 
 
 
Millaisia tulevaisuuden suunnitelmia teillä on? 
Meillä on kasvupyrähdys päällä, joten merkittävin juttu on nyt hakea sijoittajia kasvun rahoittamiseen. Maat, joissa on kylmät talvet ja kuumat kesät, ovat ne mihin me nyt tähtäämme. Suomi on pikkuisen liian pohjoisessa tätä teknologiaa varten. Kiina on tällä hetkellä maailman johtava vähähiilistä teknologiaa kehittävä ja käyttävä maa, joten se on meidän ensisijainen kohteemme tällä hetkellä.  
  
Lue lisää 
EVAKOT-hanke Energiaoivalluksia-webinaarissa: tallenne ja esityskalvot
Ajanohtaista tiedote IRENAn raportti lämpövarastoinnista ja sen innovaatioista Lämpövarastoinnin merkitys kasvaa
 
Kuvat: Heliostorage ja Robert Wiklund (toinen kuva)