15 vaihtoehtoa hiilineutraalin kaukolämmön toteutukseen

Pohdin työkseni, miten korvaamme kivihiilen lämmöntuotannossa ja saavutamme hiilineutraaliuden vuoteen 2035 mennessä.

Energialähteiden hyödynnettävyys

Kuva avautuu suurempana klikkaamalla.

Vaihtoehtoja on, mutta asia ei ole niin yksinkertainen kuin saattaisi näyttää. Energialähteisiin liittyy ominaisuuksia, jotka vaikuttavat niiden hyödynnettävyyteen. Tällaisia ovat esimerkiksi:

  • Potentiaali: voidaanko hyödyntää isossa vai pienessä mittakaavassa, tarvitaanko muita ratkaisuja rinnalle
  • Teknologian kypsyys: onko vielä toteutettavissa
  • Hyödynnettävyys: onko saatavissa myös talvella (kaupungin lämmittämisessä olennaista)
  • Päätösmahdollisuus: onko Helenillä päätösmahdollisuus vai onko riippuvainen muiden tekemistä ratkaisuista
  • Kokonaiskustannukset: onko kilpailukykyistä?

Kaikki tähtää viime kädessä päästöjen vähentämiseen. Siksi energialähteen päästövähennyspotentiaali on olennaista. Mikä tuotantomuotojen kokonaisuus saavuttaa juuri Helsingin järjestelmässä parhaan lopputuloksen? Ilmastonmuutos on meille tärkeä haaste, ja etsimme parhaita ratkaisuja hiilineutraaliin lämmitykseen. Tämän vuoksi on välttämätöntä panostaa riittävän kattavaan selvitystyöhön.

Tarkastelen seuraavassa eri lämmönlähteitä, jotka on esitetty yllä olevassa kuvassa. Kuvaan on upotettu yllä mainitut dimensiot pysty- ja vaaka-akselille sekä energialähteitä kuvaavien pallojen kokoon ja värin tummuuteen.

Aurinkolämpö: auringon energiaa on saatavilla runsaasti alkukeväästä syksyyn, mutta hyödynnettävyys on heikkoa talvella, kun lämmöntarve on suurinta. Siksi aurinkolämpö edellyttää jonkun muun tuotantomuodon talviajalle, ja tämä tuotantomuoto on tyypillisesti käytettävissä kesälläkin, jolloin uhkana on tuplainvestointi. Aurinkolämpökeräimiä on pilotoitu Helsingissä Sakarinmäen koululla, jonne rakennettiin hybridijärjestelmä.

Merivesilämpöpumput, vesi rannasta: talvella merivesi on rannikolla liian kylmää lämpöpumpuilla lämmittämiseen. Testaamme Helenissä tätäkin ratkaisua siten, että Vuosaareen parhaillaan rakennettava lämpöpumppu käyttää kesällä meriveden lämpöä, talvisin Vuosaaren voimalaitoksen hukkalämpöjä.

Kiinteistöjen jäähdytys: Helen kerää jäähdytyksen avulla hukkalämpöjä talteen toimisto- ja asuinrakennuksista, kauppakeskuksista, sairaaloista ja konesaleista. Jopa presidentinlinna, eduskuntatalo ja Ateneumin taidemuseo pidetään viileinä kaukojäähdytyksen avulla. Näillä hukkalämmöillä tuotetaan lämpöpumppujen avulla kaukolämpöä. Tämä on kasvava lämmön lähde, mutta potentiaali on Helsingin lämmöntarpeeseen nähden rajallinen.

Teollisuuden hukkalämmöt: Helsingissä ei ole kovin paljon hyödyntämätöntä hukkapotentiaalia, kun teollista toimintaa on vähän. Potentiaalisia kohteita kartoitetaan ja kaikki kannattaa hyödyntää. Pauligin kahvipaahtimon hukkalämmöt kierrätetään kaukolämpöverkkoon, määrä riittää 1000 kerrostalokaksioon. Helen ostaa kaukolämpöä julkisen ja läpinäkyvän hinnoittelumallin, Avoimen kaukolämmön, kautta.

Poistoilmalämpöpumput: poistoilmalämpöpumput ovat potentiaalinen hajautetun tuotannon pienimuotoinen ratkaisu kiinteistötyypeissä, jotka tähän rakenteellisesti ja teknisesti soveltuvat. Toteutetaan yleensä muun kiinteistöremontin yhteydessä.

Maalämpö: Maalämpö on hyvä vaihtoehto erityisesti haja-asutusalueilla, mutta vähän haasteellisempaa tiiviisti rakennetussa kaupungissa, jossa maanalaiset tilat on hyödynnetty muuhun infraan. Helsingissä keskustan alla risteilevät energia- ja metrotunnelit, kaupungissa on myös oma maanalainen rakentamiskaava. Helen rakentaa maalämpöpilotteja yhdessä asiakkaiden kanssa sekä Helsingissä että muualla Suomessa.

Konesalit: Asiakkaiden konesaleja on jo nyt Helenin jäähdytysverkossa, ja lukumäärä on kasvussa. Uutta laajamittaisempaa konesalirakentamista ja -liiketoimintaa varten tarvitaan yhteistyökumppaneita, kaavoitusratkaisuja ja yhteistyötä. Konesalit ovat hyvä esimerkki siitä, että energiayhtiö ei voi yksin päättää merkittävästä konesalilämmön hyödyntämisen lisäämisestä.

Pienydinreaktorit, SMR: Mielenkiintoinen mahdollisuus, jota parhaillaan selvitämme yhteistyökumppanien kanssa.Ydinvoiman rakentamisessa on omat haasteensa sekä lainsäädännöllisestä että yhteiskunnallisesta näkökulmasta. Toisaalta potentiaali on valtava ja on siksi merkittävä mahdollisuus ilmastotalkoissa. Vaikka ydinteknologia on ollut kaupallista tekniikkaa jo vuosikymmeniä, lähelle asutusta sijoitettavat pienydinreaktorit eivät ole vielä siinä kypsyydessä, että ehtisivät kivihiilen korvaamisen aikatauluun. Tänä syksynä USA:ssa saatiin toimilupa ensimmäiselle laitokselle, eli tekniikka on vähitellen kaupallistumassa.

Kilpilahden hukkalämmöt: Kilpilahden alueella Porvoossa syntyy Nesteen ja Borealiksen laitoksilla prosessien hukkalämpöjä yhden suuren ydinvoimalan verran. Hanke on mielenkiintoinen mahdollisuus, ja edellyttää suuren lämpöpumppulaitoksen ja pitkän lämmön siirtoyhteyden rakentamista. Toisen selvitysvaiheen tuloksia tutkitaan parhaillaan selvityshankkeessa mukana olevissa yrityksissä (Neste, Borealis, Helen, Fortum ja Keravan Energia).

Merivesilämpöpumput, vesi kaukaa: potentiaalinen vaihtoehto Salmisaaren kivihiilen korvaamiseen, jota tutkitaan Helenissä parhaillaan. Suomenlahden rannikko on matala pitkälle avomerelle saakka, ja rannikkoalueen vesi jäähtyy talvella liian kylmäksi. Esiselvitysvaiheessa hahmotelmana on usean sadan megawatin suuruinen merivesilämpöpumppulaitos Salmisaaren voimalaitoksen alueelle, ja sieltä rakennettaisiin 15 - 20 kilometrin ottoputki meriveden hyödyntämiseen, tavoitteena saada vähintään + 2-asteista merivettä myös sydäntalvella. Näin pitkän ottoputken tekniikkaa ei ole aiemmin testattu.

Geolämpö: Helsingissä selvitetään parhaillaan mahdollisuuksia geolämmön hyödyntämiseen. Haasteena kovassa kallioperässä on ollut poraamisen kustannusten kasvu. Selvitämme parhaillaan erilaisia teknologisia ratkaisuja maalämpöratkaisuista keskisyviin geotermisiin kaivoihin. Alkuvaiheessa geotermisessä kyseessä olisivat kokoluokaltaan korttelitason ratkaisut.

Jäteveden lämpö: Helsingissä puhdistetun jäteveden hukkalämpö otetaan talteen ja kierrätetään kaukolämpöverkkoon Katri Valan lämpö- ja jäähdytyslaitoksella. Laitosta laajennetaan parhaillaan jo 6. ja 7. lämpöpumpulla. Samalla tehostetaan lämmöntalteenottoa, jotta uusille lämpöpumpuille riittää lämmönlähdettä. Kuudes lämpöpumppu korvaa suljettavan Hanasaaren voimalaitoksen tuotantoa. Seitsemäs lämpöpumppu on ensimmäinen investointi, jolla korvataan jo Salmisaaren kivihiilen tuotantoa 10 %. Se saadaan tuotantokäyttöön jo vuona 2023, jolloin voimme vähentää Salmisaaren kivihiilen käyttöä. Erinomainen lämmön lähde, mutta lisäämismahdollisuudet nyt toteutuksessa olevien investointien jälkeen ovat rajalliset.

Biolämpölaitokset: Suomen talvessa tarvitaan vielä polttamalla tuotettua lämpöä, näin myös Helsingissä. Kivihiilen käytön loppuessa tavoitteemme on siirtyä ei-polttaviin ratkaisuihin, mutta ihan pelkästään näiden varaan ei pääkaupunkia voida vielä jättää. Sen vuoksi rakennamme Vuosaareen biolämpölaitoksen, joka turvaa lämmityksen talvella. Lämpölaitoksesta rakennetaan energiapihi siten, että jopa savukaasuista otetaan hukkalämmöt talteen. Näin käytetty polttoaine hyödynnetään maksimaalisesti.  

Biokaasu: Biokaasua voidaan tuottaa esimerkiksi biojätettä mädättämällä, biomassaa termisesti kaasuttamalla tai tulevaisuudessa vedystä ja talteen otetusta hiilidioksidista. Biokaasu ohjautuu lämmöntuotannon sijaan pääosin liikenne- ja teollisuussektoreille, koska siellä on parempi maksukyky biokaasusta.

Sähkökattilat: Lämmityskin sähköistyy vääjäämättä sitä mukaa kun fossiilisista luovutaan ja uusiutuvaa, edullista sähköä on yhä enemmän tarjolla. Sähköä tullaan tulevaisuudessa tarvitsemaan paljon, sen vuoksi myös Helen investoi uusiutuvaan tuulivoimaan. Mahdollista on myös tehdä lämmitystä sähkökattiloilla erityisesti silloin kun sähkön markkinahinta on alhainen. Toisaalta usein kylmään aikaan talvella, ja erityisesti huippupakkasilla, sähkön hinta on korkea. Tällöin myös sähkön saatavuus voi olla tiukoilla, ja sähkön käyttäminen suoraan lämmitykseen ei ole järkevää.

Vaihtoehtoja on paljon, mutta yhtä itsestään selvää voittajaa ei ole. Todennäköisesti ratkaisu tulee koostumaan useiden hankintalähteiden yhdistelmästä, hyödynnetään sekä pieniä että suuria ratkaisuja. Kokonaisuuden arviointi on tärkeää, yksi ratkaisu vaikuttaa seuraaviin. Täytyy huomioida päästötavoite, lämmön toimitusvarmuus sekä tulevaisuuden toimintaympäristön, markkinoiden ja teknologian kehittyminen. Eikä kustannuksia sovi unohtaa.

Helen luopuu kivihiilestä viimeistään 2029, käytön vähentäminen tapahtuu vaiheittain. Suurin pudotus kivihiilen käytössä tulee jo lämmityskaudella 2022-2023, kun Hanasaari siirtyy varakäyttöön - silloin kivihiilen käyttö jo puolittuu ja päästöt vähenevät merkittävästi. Hanasaaren voimalaitoksen korvaavat ratkaisut ovat jo toteutuksessa: lämpöpumppuja, lämmön varastointia, lämpökauppaa naapuriyhtiöiden kanssa sekä biolämpölaitos. Salmisaaressa kivihiili korvataan muilla ratkaisuilla, todennäköisesti merkittävin osin lämpöpumpuilla, mutta myös muita mahdollisuuksia selvitetään. Se, että selvitysvaiheen aikana jonkin energialähteen toteuttamisedellytykset todetaan riittämättömiksi, ei ole välttämättä lainkaan huono asia. Päinvastoin, parempi selvittää laajalti, ja toteuttaa sitten ne parhaat ja myös tulevaisuudessa elinkelpoisimmat ratkaisut.

Janne Rauhamäki

Janne Rauhamäki

Janne Rauhamäki kehittää Helenissä tulevaisuuden energiaratkaisuja. Hänellä on neljännesvuosisadan kokemus eri energianhankintamuotojen teknistaloudellisesta arvioinnista ja toimintaympäristön muutosten seurannasta. Päivittäisen työn innoittajana hänellä on tavoite Helenin ilmastoneutraalista energiantuotannosta.