Oulun ammattikorkeakoulu
ePooki 107/2020

Kotitalouksien pienvoimalahankkeen verkkoseminaarin satoa

Metatiedot

Nimeke: Kotitalouksien pienvoimalahankkeen verkkoseminaarin satoa

Tekijä: Ollila Heikki; Takalo Heidi; Kananen Markku

Aihe, asiasanat: kotitaloudet, sähkön ja lämmön yhteistuotanto

Tiivistelmä: Marraskuun 2020 alussa järjestetyssä verkkoseminaarissa esiteltiin H-CHP-hankkeen tuloksia. Hankkeen tavoitteena on luoda kotitalouksille kestävän kehityksen mukaisia pienimuotoisia lämmön- ja sähkön yhteistuotantoratkaisuja (CHP) pohjoisen periferian alueelle. Samalla on tarkoitus lisätä tietoisuutta uusiutuvien energialähteiden ratkaisuista ja niiden käytöstä syrjäisillä ja harvaan asutuilla alueilla. Oulun ammattikorkeakoulun energiatekniikan osaston tehtävänä on arvioida hankkeen tuloksia kokonaisvaltaisesti ja antaa teknistä asiantuntijatukea CHP-laitteiston rakentamiseen.

Julkaisija: Oulun ammattikorkeakoulu, Oamk

Aikamääre: Julkaistu 2020-12-15

Pysyvä osoite: http://urn.fi/urn:nbn:fi-fe2020120899787

Kieli: suomi

Suhde: http://urn.fi/URN:ISSN:1798-2022, ePooki - Oulun ammattikorkeakoulun tutkimus- ja kehitystyön julkaisut

Oikeudet: CC BY-NC-ND 4.0

Näin viittaat tähän julkaisuun

Ollila, H., Takalo, H. & Kananen, M. 2020. Kotitalouksien pienvoimalahankkeen verkkoseminaarin satoa. ePooki. Oulun ammattikorkeakoulun tutkimus- ja kehitystyön julkaisut 107. Hakupäivä 7.3.2021. http://urn.fi/urn:nbn:fi-fe2020120899787.

Kotitalouksien pienvoimalahankkeen tavoitteena on luoda kotitalouksille kestävän kehityksen mukaisia pienimuotoisia lämmön- ja sähkön yhteistuotantoratkaisuja (CHP) pohjoisen periferian alueelle. Tavoitteena on myös lisätä tietoisuutta uusiutuvien energialähteiden ratkaisuista ja niiden käytöstä syrjäisillä ja harvaan asutuilla alueilla. Oulun ammattikorkeakoulun energiatekniikan osaston tehtävänä on arvioida hankkeen tuloksia kokonaisvaltaisesti ja antaa teknistä asiantuntijatukea CHP-laitteiston rakentamiseen.

Vuonna 2017 alkaneen hankkeen tarkoituksena on edistää kotitalouksien yhdistettyjen lämmitys- ja sähköntuotantojärjestelmien (CHP) käyttöönottoa pohjoisen periferian alueella. Hankkeeseen osallistui kumppaneita Suomesta, Ruotsista, Islannista, Skotlannista ja Irlannista. Micro Combined Heat and Power System for Households (H-CHP) -hankkeen kotisivut. Hakupäivä 20.11.2020. http://h-chp.eu/ Kansainvälinen Interreg Northern Periphery and Arctic Programmen Northern Periphery and Arctic Program 2014–2020. Hakupäivä 20.11.2020. https://www.interreg-npa.eu/ rahoittaman Micro Combined Heat and Power System for Households (H-CHP) -hankkeen verkkoseminaari kokosi hankkeeseen osallistuneiden kumppanien tulokset tiiviiksi yhteenvedoksi. 

Marraskuun 2020 alussa järjestetyssä verkkoseminaarissa esiteltiin hankkeen tuloksia viiden näkökannan kautta:

  1. nykytilanteen kartoitus,
  2. sopivan CHP-laitoksen rakentaminen,
  3. pilotointi,
  4. arviointi ja
  5. tiedotus. 

Kaikki esitykset ja niihin liittyvät raportit tulevat hankkeen kotisivuille ladattaviksi kaikille kiinnostuneille. Micro Combined Heat and Power System for Households (H-CHP) -hankkeen kotisivut. Hakupäivä 20.11.2020. http://h-chp.eu/

Nykytilanteen kartoitus

Skotlannin luoteisosan saarella sijaitseva University of the Highlands and Islandsin Lews Castle College toi esiin verkkoseminaarissa CHP-laitosten yleisen toimintaperiaatteen ja hyödyt kotitalouksille. Teknologian käyttöön vaikuttavat paikalliset olosuhteet, kuten energian käyttömuodot ja määrät, säätilat, polttoaineiden saatavuus ja varastointi sekä lainsäädäntö ja tukimuodot, jotka vaihtelevat suuresti jopa hankealueen maiden sisällä. Kotitalouksien kannalta tärkeitä muuttujia ovat kiinteistön koko, eristys, lämmitysmuoto sekä asukkaiden lukumäärä. Näistä Lews Castle Collage on koonnut mittavan määrän tietueita hankealueelta. Tietoja hyödynnetään muun muassa heidän luomassa laskentamallissa, jonka avulla voidaan arvioida teknisesti ja taloudellisesti erilaisten kotitalouskäyttöön tarkoitettujen energiantuotantomenetelmien ja niiden yhdistelmien soveltuvuutta erilaisiin kohteisiin. 

Luulajan teknillisessä yliopistossa on kartoitettu kaupallisesti saatavilla olevia pieniä Kaymacor. 2020. ORC-laitostoimittajan www-sivut. Hakupäivä 20.11.2020. https://kaymacor.com/en Polttoaineina voidaan hyödyntää biokaasua, puupellettejä, -haketta ja -halkoja. Hankkeen johtopäätöksenä voidaan todeta, että kaikille näille laitoksille yhteistä on kotitalouksille epäedullinen kokoluokka, hinta ja sähkön- ja lämmöntuotantosuhde. Pienen mittaluokan CHP-laitoksen (< 50 kW) laitoskustannus yhtä kilowattia kohti on huomattavasti suurempi kuin isomman mittakaavan laitoksissa (>1 MW). Kotitalouksille soveltuvassa mittaluokassa CHP-laitoksen hankintakustannus on jopa kymmenkertainen perinteiseen lämmityskattilaan verrattuna. Siten CHP-laitokset eivät ole kustannustehokkaita kotitalouksien energiantuotantoon, ainakaan vielä.

Pienen mittakaavan CHP-laitosten kannattavuutta vähentää myös energiantuotannon pieni sähköntuotannon osuus. Laitokset tuottavat kymmeniä kilowatteja lämpöä, josta parhaimmillaan 10 % saadaan muunnettua sähköksi, lopun ollessa hyödynnettävää tai hukkalämpöä. Hyvin harvalla kotitaloudella on jatkuva tarve näin suurelle lämmöntuotannolle. Myös sähköntarve vaihtelee vuorokaudenkin sisällä niin suuresti, ettei ilman mittavia lämmön ja sähkön varastointijärjestelmiä laitosten kannattava käyttö ole mahdollista. 

CHP-laitoksen rakentaminen

Hankkeessa rakennettiin yksi ja tutkittiin kahta erilaista CHP-laitosta. Hanketta vetävän Oulun yliopiston FMT-tutkimusryhmän Micro Combined Heat and Power System for Households (H-CHP) -hankkeen FMT-tutkimusryhmän kotisivut. Hakupäivä 20.11.2020. https://www.oulu.fi/fmt/fi_h-chp.html tavoitteena oli rakentaa höyrykattilaan ja -koneeseen perustuva, puupellettejä polttoaineenaan hyödyntävä CHP-laitos, jonka osakokonaisuuksia Oamk mitoitti. Höyrykattila ja -kone saatiin hankkeen aikana toimimaan yksittäin, mutta kiinteistön lämmön- ja sähköntuotantoyksikön toteuttamisessa tekniset haasteet tulivat esteeksi. Tämä on harmi, sillä laitokseen liittyvät muut kokonaisuudet, kuten tehoelektroniikka sekä ohjaus- ja käyttöliittymä, ovat teknisesti valmiina. (Kuva 1.) 

Vaokuva höyrykattilaan ja -koneeseen perustuvasta CHP-laitoksesta.

KUVA 1. Höyrykattilaan ja -koneeseen perustuvan CHP-laitoksen koekäyttö (kuva: Markku Kananen)

Oulun yliopisto tutki myös kaupallisesti kotitalouksille saatavilla olevaa stirling-moottoriin perustuvaa CHP-yksikköä (Biogen Woodlog Gasifier) Microgen. 2020. Biogen Woodlog Gasifier. Hakupäivä 20.11.2020. https://www.microgen-engine.com/. Kyseessä on käytännössä perinteinen halkokattila, jonka palotilaan on sijoitettu stirling-moottori. Laitos tuottaa 22 kW lämpöä ja 1,05 kW sähköä täydellä teholla. Onnistuneiden koeajojen jälkeen yksikkö siirrettiin asennettavaksi Skotlannissa sijaitsevaan kotitalouteen käytännön testaukseen. (Kuva 2.)

Valokuva puuhalkoja käyttävän CHP-yksikön koekäytöstä.

KUVA 2. Puuhalko-CHP-yksikön koekäyttö (kuva: Markku Kananen)

Islannin yliopiston tuotanto- ja konetekniikan tiedekunta tutki henkilöauton peräkärryn päälle rakennettua, puun kaasutukseen perustuvaa CHP-laitosta (kuva 3). Tutkimus- ja esittelykäyttöön tarkoitettu laitos tuottaa 20 kW sekä lämpöä että sähköä. Laitos on koeajoissa todettu täysin toimivaksi kuivatulla hakkeella ja puupellettejä voidaan hyödyntää lisäpolttoaineena. Islannin yliopiston suurena tavoitteena on saada laitos toimimaan myös valituilla kotitalousjätteillä, jolloin puuttomilla syrjäisillä seuduilla sekä jätehuolto että energiantuotanto hoituisivat samalla. Tavoitteen saavuttaminen vaatii kuitenkin perusteellisia tutkimuksia ja lainsäädännön muutoksia ennen toteutumistaan.

Valokuva Islannin yliopiston CHP-laitoksesta.

KUVA 3. Islannin yliopiston CHP-laitos (kuva: Rúnar Unnþórsson)

Pilotointi

Edellä mainittu stirling-generaattorilla varustettu halkokattila asennettiin skotlantilaisen Tighean Innse Gallin (TIG) valitsemaan Skotlannin länsirannikon Ulko-Herbidien saariryhmällä sijaitsevaan kotitalouteen. Asennustyö oli vallitsevassa koronatilanteessa haastava, kun taloon rakennettiin samalla vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä ja laitetilat. Ammattitaitoisten asentajien saaminen paikanpäälle ei aina ollut mahdollista tarvitussa aikataulussa. Laitoksen käyttöönotto ja säätö on kuitenkin nyt käynnissä ja tuloksia toiminnasta odotetaan loppuvuoden aikana. TIG myös julkaisi verkkoseminaarin yhteydessä suurelle yleisölle tarkoitetun käyttöoppaan edellä mainituille energiantuotantolaitoksille. Opas on saatavissa hankkeen kotisivuilta. Northern Periphery and Arctic Program 2014–2020. Hakupäivä 20.11.2020. https://www.interreg-npa.eu/

Arviointi

Oamkin rooli hankkeessa on teknisen asiantuntijuuden lisäksi hankkeen jokaisen osakokonaisuuden arviointi. Arvioinnissa tarkastellaan teknisten aspektien ohella hanketta kestävän kehityksen, paikallisuuden ja sosioekonomisten näkemysten kannalta. Arviointi julkaistaan hankkeen loppuraportoinnin yhteydessä hankkeen kotisivuilla. Micro Combined Heat and Power System for Households (H-CHP) -hankkeen kotisivut. Hakupäivä 20.11.2020. http://h-chp.eu/

Tiedotus

Irlantilaisen Energy Actionin (EA) tiedotuksia hankkeen merkittävimmistä tapahtumista ja tuloksista on nähtävissä hankkeen kotisivuilta. Hanketta on esitelty useissa työpajoissa, seminaareissa ja konferensseissa. Verkkoseminaarin yhteydessä julkaistiin myös TIG:n laatima yhteisöopas, jossa läpikäydään hankkeen tavoitteet ja tuloksia. Englanninkielinen opas on saatavilla hankkeen kotisivuilta. Micro Combined Heat and Power System for Households (H-CHP) -hankkeen kotisivut. Hakupäivä 20.11.2020. http://h-chp.eu/

Verkkoseminaarin yhteenveto

Hankkeen viralliset tulokset, joista verkkoseminaari antoi hieman esimakua, tullaan julkaisemaan vuoden 2020 aikana. Toimivalla, kotitalouksille suunnatulla ja kestävään kehitykseen pohjautuvalla CHP-laitoksella on tarvetta hankealueen syrjäisillä ja harvaan asutuilla alueilla. Yhtenäiset suositukset laitteista eivät kuitenkaan ole mahdollisia johtuen erilaisista energian käyttömuodoista ja -tavoista, rakennuskannasta, sääolosuhteista, sekä polttoaineiden saatavuudesta. Lisäksi eri maiden ja alueiden lainsäädäntö asettaa erilaisia teknisiä vaatimuksia laitoksille. Vaikka lämmön ja sähkön yhteistuotanto on yksittäisille kotitalouksille sopivassa kokoluokassa erittäin haastavaa, on hankkeen tavoitteiden mukaisesti tietoisuus erilaisista mahdollisuuksista alueella lisääntynyt. Toivon mukaan tulevaisuudessa tätä tietoa hyödynnetään laajasti tarkasteltaessa kotitalouksien energiantuotantoa ja käyttöä.

Lähteet

    Kommentit

    blog comments powered by Disqus