Jättimäisillä luolalämpövarastoilla joustavuutta ja lisää uusiutuvaa energiaa

Helen suunnittelee jättimäisiä luolalämpövarastoja Mustikkamaan alle ja Kruunuvuorenrannan alle. Mutta onko kyseessä samanlaiset hankkeet? Ja miten ihmeessä varastoilla tuotetaan uusiutuvaa energiaa?

Helenillä on käynnissä kaksi suurta luolalämpövarastohanketta, toinen Mustikkamaalle ja toinen Kruunuvuorenrantaan. Jättimäisen, maanalaisen luolalämpövaraston rakentamisesta Helsingin Mustikkamaalle tehtiin investointipäätös keväällä. Kruunuvuorenrannan varaston toteutettavuutta vielä selvitetään.

Molemmissa kohteissa on kyse suurten käytöstä poistettujen tyhjien öljyluolien uusiokäytöstä ja hyödyntämisestä lämmön varastointiin. Molemmissa varastointiaineena toimii lämmin vesi. Äkkiseltään hankkeet vaikuttavatkin kovin samanlaisilta ja voivat mennä helposti sekaisin. Mustikkamaan ja Kruunuvuorenrannan lämpövarastoilla on kuitenkin eri toteutustapa ja ennen kaikkea eri käyttölogiikka.

Mustikkamaa: Kaukolämpöä varastoon

Mustikkamaan luolat toimivat valmiin tuotteen, kaukolämmön, varastoina. Luoliin varastoidaan kaukolämpöä käytettäväksi toisena hetkenä. Varausta purettaessa lämpö voidaan hyödyntää sellaisenaan kaukolämpönä meitä helsinkiläisiä lämmittämään. Mustikkamaan lämpövaraston käyttölogiikka perustuu jatkuvaan kaukolämmön lataamiseen ja purkamiseen vaihtelevaa kysyntää tasaamaan. Lämmön varastoinnin avulla saadaankin kaivattua joustoa järjestelmään.

Kylmimpinä talvivuorokausina lämmöntarve vaihtelee vuorokauden sisällä päivän kulutushuippujen ja öiden pienemmän kulutuksen välillä jopa 500 MW. Lataamalla varastoa öisin, kun tuotantoa on paremmin tarjolla, ja purkamalla sitä päivän huipputunteina, voidaan vähentää erillisten huippulämpökeskusten käyttöä.

Näin voidaan lisätä mahdollisimman tehokkaiden ja ympäristöystävällisten tuotantotapojen hyödyntämistä muuta tuotantoa korvaamaan.

Hukkalämmöt pystytään hyödyntämään varmemmin

Helenillä on jo maanpäälliset lämpövarastot sekä Salmisaaren että Vuosaaren voimalaitosten yhteydessä. Nämä ovat kooltaan yhteensä noin kuudesosan Mustikkamaan luolalämpövarastosta ja riittävät vuorokauden sisäisten kysyntähuippujen leikkaamiseen.

Suomen suurimman luolalämpövaraston, Mustikkamaan, avulla päästään vuorokausihuippujen tasaamisesta viikkotasoiseen tuotantorakenteen optimointiin. Lämpövaraston suuren energiasisällön (noin 4 vuorokautta täydellä purkuteholla) ansiosta laitosten käyttösyklejä voidaan optimoida uudella tavalla ja valita parhaat ja ympäristöystävällisimmät tuotantotavat.

Kesäisten hukka- ja kierrätyslämpöjen hyödyntäminen lisääntyy Helenissä jatkuvasti, ja muulle lämmöntuotannolle jää tällöin entistä pienempi osuus. Kesäisin hukkalämpöjen alkaessa täyttää lämmön tarvetta, luolalämpövarasto mahdollistaa muun tuotantolaitoksen jaksottaisen käytön.

Lämmön tarpeeseen nähden hieman liian suuren laitoksen lämpöä voidaan ajaa vaikka viikon ajan luolavarastoon. Sen jälkeen laitos otetaan pois käytöstä ja puretaan viikon päivät varastosta sinne aiemmin tuotettua lämpöä. Näin voidaan valita optimaalisempi tuotantotapa, ja hukkalämmöt pystytään hyödyntämään varmemmin.

Joustoa sähköjärjestelmään

Lämpövaraston avulla voidaan myös optimoida sähkön- ja lämmöntuotantoa paremmin erikseen. Perinteisesti yhteistuotantovoimalaitosten tuotanto vaihtelee lämmöntarpeen mukaan, ja sähköä tulee tämän mukaan.

Lämpövaraston avulla yhteistuotantolaitoksia pystytään käyttämään paremmin sähköntarpeen mukaan. Tämä tuo sähkömarkkinoille kaivattua sähköntuotannon reagointikykyä ja joustoa uusiutuvien sääriippuvaisten tuuli- ja aurinkovoiman lisääntyessä. Yhteistuotannon toimiminen joustona ja yhteistuotannon maksimointi on energiatehokasta koko järjestelmän kannalta.

Miten energiavarasto voi lisätä uusiutuvaa energiaa?

Miten pelkkä lämpövarasto voi lisätä uusiutuvan energian ja hukkalämpöjen tuotantoa? Hyvä kysymys, sillä Mustikkamaan luola itsessään ei tuota mitään, vaan toimii vain varastona. Vastaus tuli oikeastaan edellä. Suuren lämpövaraston avulla tuotantoa voidaan optimoida eri tavalla ja mahdollistaa haluttujen tuotantotapojen suurempi hyödyntäminen muita tuotantotapoja korvaamaan.

Näin voidaan lisätä uusiutuvaa energiaa ja vähentää esimerkiksi kivihiilen ja öljyn käyttöä.

Kruunuvuorenranta

Kruunuvuorenranta: Kesää talven varalle

Kruunuvuorenrannan lämpövarasto olisi lajissaan maailman ensimmäinen: kallioluolia on tarkoitus käyttää energian kausivarastona, jossa hyödynnetään ilmaista kausittaista energialähdettä eli kesäisin lämpenevää merivettä. Lämpövarasto ladataan meriveden lämmöllä, ja lämpötila on siten huomattavasti alhaisempi kuin Mustikkamaan luolissa.

Lämmön hyödyntämiseen täytyykin käyttää lämpöpumppuja. Voidaan sanoa, että "kesää tuodaan varastoon", ja ratkaisulla haetaan lämpöpumpuille ekologista lämmönlähdettä käytettäväksi talvella. Kun Mustikkamaan luolat ovat kaukolämmön ”lopputuotevarastoja” ja osallistuvat tuotannon optimointiin jatkuvasti, toimivat Kruunuvuorenrannan luolat lämmöntuotannon ”raaka-ainevarastoina” vuosisyklillä.

Kruunuvuoren ratkaisu liittyy alueen kokonaisuuteen, ja ratkaisulla voidaan tuottaa noin kolmasosa alueen lämmöntarpeesta. Lämmöntuotantoteho on huomattavasti Mustikkamaan tehoa pienempi. Hankkeen toteutettavuutta selvitetään ja pyritään ratkomaan toteutukseen liittyviä haasteita yhdessä muiden alueen toimijoiden kanssa.

Faktat

 

Mustikkamaa

Kruunuvuorenranta

Tilavuus

260 000 m3

Noin 300 000 m3

Varastoitava   energia

Kaukolämpö

Meriveden   lämpö

Toimintalämpötila

45 - 100 °C

2 - 24 °C

Energiasisältö   / Vuosituotanto

Energiasisältö 11,6 GWh,

Vuosituotanto n. 140 GWh

Vuosituotanto noin 6-7   GWh

Teho

120 MW lataus ja purkaus

noin 3 MW purkaus

Perustoiminta-ajatus

Jatkuva tuotannon optimointi:

- Kulutuksen tasaaminen
- Tuotantokoneiston optimaalisempi käyttö.
- Lämmön- ja sähköntuotannon parempi optimointi erikseen

- Ilmaisen uusiutuvan lämmönlähteen kausivarasto.
- Kesäisen meriveden lämpö käytetään talvella lämpöpumppujen lämmönlähteenä.
- Alueellinen ratkaisu, n. 1/3 alueen lämmöntarpeesta.

Hankkeen tilanne

TEM:n myönteinen energiatukipäätös. Investointipäätös   tehty, lopullinen toteutussuunnittelu käynnistetty. Suunnitelman mukainen valmistuminen 2021.

Toteutettavuusselvitys käynnissä.

Timo Arponen

Timo Arponen

Timo Arponen on voimalaitoksen vieressä varttunut, kehitysasioiden parissa työskentelevä energia-alan asiantuntija. Hän tietää, ettei sähköä tule töpselistä, ellei joku sitä sinne laita.

Kirjoittajat

Uutta voimaa -blogia kirjoitetaan eri puolella Heleniä - siellä missä maailman parasta kaupunkienergiaa tuotetaan, suunnitellaan ja kehitetään. Tutustu kirjoittajiin

Vuosiarkisto

Aiheeseen liittyviä artikkeleita

Viisi ratkaisua ilmastoneutraaliin tulevaisuuteen

Isoa ja globaalia ilmastohaastetta ei ratkaista millään yksittäisellä teknologialla tai teolla. Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi tarvitaan meidän kaikkien panosta.

Kilpailua kaukolämpöön? Tervetuloa!

Asiantuntijaryhmä ehdottaa kaukolämpöverkkojen avaamista kilpailulle. Helen näkee kilpailun tervetulleena. Uskomme, että lämpöverkot avataan 5-10 vuoden sisällä. On hyvä pohtia, mikä on järkevin tapa toteuttaa avaaminen, jotta päästöjen vähentämisen lisäksi huolehditaan myös toimitusvarmuudesta.

Energiavarastot ovat tärkeä osa energiajärjestelmää

Tulevaisuuden energiajärjestelmä tarvitsee lisää joustoa. Sitä saadaan esimerkiksi kasvattamalla varastointimahdollisuuksia. Helenin syksyn sidosryhmätilaisuudessa energian varastointia käsiteltiin eri näkökulmista.