HotLevel® -kuumalämpöpumppu mullisti energiantuotannon

Erikoislämpöpumppu tuottaa jopa +130°C lämpötiloja hyvällä hyötysuhteella, myös matalistakin lämmönlähteistä. 

Tässä on työkalu hiilineutraalisuuteen

Maailman johtavaa lämpöpumpputeknologiaa edustava HotLevel®-kuumalämpöpumppu tuottaa energiaa kannattavasti kauko- ja aluelämpöverkkoon sekä teollisuuden tarpeisiin. HotLevel® on AmbiHeat®-lämpöpumppulaitosten sydän.

HotLevel®

  • Lämpötehot 100…1000 kW
  • Lämmönlähde +20…+90°C
  • Lämmöntuotto +90…+130°C
  • Hyvä säädettävyys
  • Korkea COP, 3-7
  • Helppokäyttöinen automaatio, mahdollisuus kytkeä erilaisiin väyliin
  • Erinomainen toimintavarmuus
  • Tehdastestattu

Lämmitysenergian hinta
kuumalämpöpumpulla tuotettuna

Hotlevel fi 1@3x

Kuumalämpöpumpun COP

 
 
Hotlevel fi 2@3x

Suomi suuntaa lämpöpumppuihin

Vastuullisuus on tällä hetkellä kaikkien huulilla, kun yhteiskunta hakee voimakkaasti keinoja vähentää CO2-päästöjä päästäkseen EU:n asettamiin tavoitteisiin. 

Maailmalla on tehty useita tutkimuksia, joissa hukkalämmön tehokkaampi käyttö nähdään merkittävänä keinona parantaa energiatehokkuutta.

Työ- ja elinkeinoministeriö nimesi marraskuussa 2018 energia­tehokkuus­työryhmän selvittämään mahdollisuuksia tehostaa energia­tehokkuustoimia vuosina 2021–2030. Hukkalämmön tehokkaampi hyödyntäminen nousi esille keskeisenä toimenpiteenä.

Motiva julkaisi viime syksynä Energiaviraston rahoittamana esiselvityksen yli­jäämä­lämmön potentiaalista teollisuudessa. Selvityksessä arvioitiin, että tällä hetkellä Suomen teollisuuden tekninen potentiaali eli nykytekniikalla kannattavasti hyödynnettävissä oleva lämpömäärä olisi 16 TWh/a. Motivan aikaisempi katselmus vuodelta 2010 arvioi ylijäämälämmön kannattavasti hyödynnettäväksi lämpömääräksi 4–5 TWh/a.

Kehittynyt teknologia on muuttanut arviota positiiviseen suuntaan. Uudet kuuma­lämpö­pumput, jotka tuottavat yli 100 °C lämpöä hyvällä hyöty­suhteella, nähdään mullistajina matala­lämpöisen yli­jäämä­lämmön hyödyntämisessä.

Kuumalämpöpumpusta odotetaan korvaajaa fossiilisten poltto­aineiden käytölle energian­tuotannossa. Hallituksen ehdotus siirtää kauko­lämpö­verkkoon lämpöä tuottavat lämpö­pumput edullisempaan sähkö­vero­luokkaan II ja laskea veron määrää lähemmäksi EU:n vaatimaa minimitasoa nähdään myös parantavan lämpöpumppujen kannattavuutta sekä yli­jäämä­lämmön hyödyntämisen edellytyksiä.

Suomalainen teollisuus aikoo saavuttaa hiilineutraalisuuden muita ennen

Suurimmat energiankäyttäjät Suomessa ovat metsä­teollisuus, kemian­teollisuus ja metalli­teollisuus, jotka käyttivät vuonna 2017 yli 89 % teollisuuden käyttämästä energiasta. Lukuisat kotimaisen teollisuuden toimijat ovat ilmoittaneet tavoitteekseen täyden hiili­neutraalisuuden jo ennen EU:n asettamaa takarajaa. Esimerkiksi Kiilto Oy on julistanut olevansa kokonaan hiili­neutraali vuoteen 2028 mennessä.

Myös lähes neljääsataa suomalaista yhtiötä edustava Kemian­teollisuus ry on aloittanut kunnian­himoisen Responsible Care -ohjelman, johon osallistuvat yritykset aikovat saavuttaa hiili­neutraalisuuden vuoteen 2045 mennessä. Lupausten toteuttaminen vaatii järeitä toimenpiteitä. Kasvi­huone­päästöjen leikkaamisessa pääroolia näyttelee kehittynyt teknologia ja energiankierrätys.

Kaikki lähtee hyvin pitkälle siitä, että kertaalleen ostettu energia kierrätetään, jolloin uutta energiaa ei tarvitse tuottaa niin paljoa. Kannattavasti hyödynnettäviä hukkalämmön lähteitä löytyy lähes kaikista paikoista, joissa energiaa käytetään runsaasti. Uunien ja moottorien ohella hukkalämpöjä voidaan kerätä vaikkapa poistoilmoista ja lauhdevesistä.

Ylijäämälämpö suositellaan ensi­sijaisesti hyödynnet­täväksi tuotanto­laitoksen omissa prosesseissa tai kiinteistöissä. Mikäli se ei ole mahdollista, lämpö suositellaan myytäväksi saman  teollisuusalueen toiselle toimijalle tai paikkakunnan kauko­lämpöverkkoon.

Teollisuus ja kauko­lämpö­yhtiöt joutuivat aikaisemmin tuottamaan tarvitsemansa korkeat lämpötilat polttamalla, sillä kaupallisessa lämpö­pumppu­teknologiassa haamuraja kummitteli pitkään 70 asteen tienoilla. Viime vuosina tekniikassa on kuitenkin tapahtunut läpimurto kuuma­lämpö­pumppujen muodossa.

Energiankayttö Suomessa
Teollisuuden osuus Suomessa käytetystä energiasta on 46 %. Teollisuuden ylijäämälämpöä kannattaa hyödyntää etenkin rakennusten lämmityksessä, johon käytetään toisiksi eniten energiaa.

Lämpöä puoli-ilmaiseksi

Kuumalämpöpumppuja on maailmalla jonkin verran kehitelty ja tutkittu niihin liittyviä hyötyjä. Suomalainen Calefa julkisti syksyllä 2018 ensimmäisen kaupalliseen käyttöön soveltuvan Hot- Level®-kuuma­lämpö­pumpun, joka tuottaa jopa 130 °C:een lämpö­tiloja.

Suomalaisinnovaatiolla yli sadan asteen lämpötilanostot voidaan tehdä erittäin energia­tehokkaasti. Kuuma­lämpö­pumppu hyödyntää 10–60 asteen hukka­lämmön­lähteitä ja tuottaa niistä jopa 130 °C lämpöä. Hyvänä esimerkkinä tästä on datakeskus Yandex, jossa 17-asteisesta hukka­lämmöstä tuotetaan COP 2,75 -hyötysuhteella 105-asteista lämpöä kauko­lämpö­verkkoon.

Käytännössä se tarkoittaa sitä, että yhdellä kilowatilla sähkö­energiaa pystytään tuottamaan 2,75 kilowattia lämpö­energiaa. ”Kuumalämpöpumpun tuottamat yli 100 asteen lämpötilat sopivat kauko­lämpö­verkkoon ja moneen prosessiin priimaenergiana”, kertoo Calefan toimitus­johtaja Petri Vuori.

Tällaisia prosesseja teollisuudessa ovat esimerkiksi kuivaukset, haihduttamiset, pesuvedet, lämpökäsittelyt, steriloinnit, pastöroinnit ja tislaus.

Kuumalämpöpumppu syntyi teollisuuden tarpeisiin

“Olemme nähneet kentällä, että matalia hukka­lämmön­lähteitä on todella paljon. Samaan aikaan teollisuudessa on tarpeita tosi kuumille lämpötiloille sekä toisaalta myös jäädytykselle. Nämä yhtälön osa­tekijät haluttiin saada pelaamaan yhteen”, Petri Vuori kertoo kuuma­lämpöpumpun suunnittelusta.

”Teemme paljon kehitystyötä tällä saralla, koska markkinoilta ei löytynyt valmistajia, jotka pystyvät tuottamaan tällaisia lämpötiloja”, hän sanoo.

Motivan esiselvityksessä teollisen hukkalämmön hyödyntämisessä haasteina nähdään teollisuus­prosessien monimutkaisuus sekä investointien suuri koko ja pitkät takaisinmaksuajat. ”Meillä tyypillisesti järjestelmän takaisin­maksu­ajat liikkuvat 2–5 vuodessa. Meistä ne eivät ole mitenkään erityisen pitkiä verrattuna tyypillisiin tuotannon investointeihin”, Petri Vuori kommentoi.

Calefa hyödyntää lämpöpumppuja ja kuuma­lämpö­pumppuja hukkalämmön uusiokäyttö­järjestelmissä, joita se toimittaa räätälöityinä kokonais­toimituksina teollisuudelle. Kokonais­toimitusten takana on näkemys toiminta­varmuuden takaamisesta, joka teollisuuden järjestelmissä on erityisen tärkeää.

”Rakennamme mahdollisimman optimaalisesti toimivia järjestelmiä, jotka hoitavat samalla niin lämmitys- kuin jäähdytys­tarpeet”, Vuori sanoo.

Vanhassa maailmassa lämpö tuotettiin polttamalla ja kylmä erillisellä jäähdytys­laitteistolla. Lämpöpumppu­järjestelmissä jäähdytys saadaan ilmaiseksi samalla, kun lämpö tuotetaan hyvällä hyöty­suhteella. Kun samalla saadaan tuotettua tarvittava jäähdytys sekä lämpö, energia­kuluissa muodostuu iso säästö. Energian­säästöä ei siis voida laskea pelkän lämmityksen kautta, koska myös jäähdytyksellä on rahallinen arvo.

Teksti: Paula Harmaala KylmäExtra 1/2020