ABB:n Porvoon-tehtaalle haettiin kustannustehokasta tapaa pienentää hiilijalanjälkeä.
– Lähtökohtana energiansäästöhankkeissa on yleensä se, että investointi saatavaan hyötyyn nähden on maltillinen. Nyt tavoiteltiin hiilineutraaliutta, mikä tarkoitti, että teollisuuskiinteistön kaukolämmön kulutus haluttiin minimoida, kertoo Granlund Oy:n energiatehokkuushankeosaston johtaja Tuomo Niemelä.
Kunnianhimoisena tavoitteena oli vähentää Porvoon-tehtaan kaukolämmön kulutusta ja lämmitysenergian tarvetta lämpöpumpuilla jopa 95 prosenttia.
Hukkalämmön talteenotto ja maalämpö – tässä järjestyksessä
– Hiilineutraalius ja kustannustehokkuus ovat lähtökohtaisesti toisensa poissulkevia. Erityisesti silloin, kun lähdetään hakemaan todella vähähiilistä ratkaisua. Lähdimme etsimään keinoja, joilla tavoite saavutettaisiin, Niemelä kuvailee hankkeen lähtökohtia.
Keskiössä oli lämmitysenergian kulutuksen minimointi. Kaukolämmön kulutus piti saada lähes nollille. Tätä kautta lämpöpumppujärjestelmä valikoitui houkuttelevaksi ratkaisuksi, mutta ei suinkaan ainoaksi.
– Porvoon-tehtaan tuotantoprosesseista vapautuu paljon hukkalämpöä, mikä otettiin huomioon hankkeessa. Vasta kun hukkalämpö on kerätty talteen, aletaan miettiä, mitä ja kuinka paljon muita energialähteitä tarvitaan. Optimointi oikeassa järjestyksessä on tärkeää.
Granlund suunnitteli hukkalämmön talteen ottavan energiankierrätysjärjestelmän. Kun järjestelmä saatiin mitoitettua, alettiin suunnitella, kuinka paljon maalämpökaivoja vielä tarvittiin. Näin hanke saatiin taloudellisesti järkeväksi.
Tavoitteena sähkölaskun minimointi
Porvoossa kaukolämpö on jo suhteellisen vihreää. Kaukolämmön tuotannossa käytetään paljon uusiutuvaa energiaa.
– Jos hanke olisi toteutettu Helsingissä, vaikutukset olisivat olleet eri luokkaa, koska kaukolämpöenergian päästökerroin on Helsingissä Porvoota korkeampi, Niemelä muistuttaa.
CO2-päästöt laskettiin toki Porvoon tehtaalla ennen ja jälkeen muutosta, mutta Porvoon pilottihanketta tarkasteltiin ostoenergian kulutuksen näkökulmasta.
– Oleellisena kriteerinä oli ostoenergian kulutuksen minimointi, eli kuinka paljon hankkeella saatiin pienennettyä kaukolämmön osuutta megawattitunteina. Lämpöpumppu kuluttaa vähän sähköä, mutta se säästetään jäähdytykseen käytetyssä sähkössä. Tästä muodostuu ostoenergian kokonaissäästö, Niemelä korostaa.
Suunnittelu tuotannon mukaan
ABB:n Porvoon-tehtaan tuotantolaitoksen prosessien sisäistäminen ja ymmärtäminen on ensiarvoista. Tehtaan tuotantoprosessi luo muutoksille reunaehtoja. Erityisesti hukkalämpövirtojen ymmärtäminen oli keskeistä.
– Kun ymmärtää prosessin, ymmärtää myös, että prosessi tarvitsee paljon vesijäähdytystä. Lisäksi tehtaalla on runsaasti paineilman käyttöä. Molemmista syntyy merkittävästi hukkalämpöä, jota voi ja kannattaa kerätä talteen.
Tuotantoa Porvoon-tehtaalla pyöritetään 5/24, eli viitenä arkipäivänä kolmessa vuorossa.
– Jos tuotanto olisi 7/24, konsepti perustuisi kokonaan hukkalämmön talteenottoon ja energian kierrätykseen. Hukkalämpöä tulee tällöin niin paljon, että se riittää tehtaan omiin tarpeisiin. Maalämpökaivot olisivat tällöin vain varana tai lisänä, Niemelä muistuttaa.
Energian myyntikin tehtaalta olisi ollut mahdollista, mutta sitä ei toteutettu.
– Kesällä, keväällä ja syksyllä energiaa olisi riittänyt myyntiin asti. Porvoon-tehtaalle ei kuitenkaan nyt toteutettu niin sanottua kaksisuuntaista järjestelmää. Tällä olisi ollut mahdollista tehostaa hiilineutraaliutta, koska energian myynnistä saa CO2-päästöissä hyvitystä.
Ratkaisu löytyi helposti
Ratkaisujen löytäminen oli helppoa, sillä Granlund on toteuttanut vastaavanlaisia hankkeita muun muassa kauppakeskuksiin ja toimistorakennuksiin.
Konsepti, jota Granlund käytti ABB:n Porvoon-tehtaaseen, soveltuu melkein mihin tahansa kiinteistöön. Pääosin tekniikka ja sen soveltamiskohteet olivat hyvin tiedossa jo projektin alussa.
– Kyse on lähinnä teknologian soveltamisesta uuteen hankkeeseen. Ensiksi on selvitettävä, miten hukkalämpöä voi kierrättää, ja toiseksi, miten ulkoinen energiantuotanto ratkaistaan. Tällä tarkoitetaan sitä, tuleeko kohteeseen maalämpökaivoja, ilma-vesilämpöpumppuja vai aurinkopaneeleja.
Tehdaskiinteistö on erittäin potentiaalinen energiansäästökohde, koska siellä on paineilman jäähdytystä, mikä tuottaa jatkuvasti hukkalämpöä.
Porvoon-kiinteistön energiankierrätys tuo jo noin 60–65 prosenttia kokonaislämmön tarpeesta. Hukkalämmön kierrätyksellä ja maalämmöllä katetaan lämmitystarpeesta jopa 97 prosenttia, talvesta riippuen.
Aurinkopaneelien osuus energiantuotannossa on 5–7 prosenttia.
– Tehtaalle ei voitu asentaa kovin suurta aurinkosähköjärjestelmää tilanpuutteen vuoksi, ja tämän lisäksi kiinteistö on erittäin intensiivinen sähkönkulutuksen osalta, sillä tuotanto tarvitsee paljon sähköä.
Haasteena tilanpuute
Projektissa pyrittiin välttämään uusien teknisien tilojen rakentamista, mikä aiheutti omat haasteensa projektissa. Niemelän mukaan nykyiset tekniset tilat riittivät säästöhankkeeseen nipin napin.
Toisena haasteena Niemelä näkee maalämpökaivojen sijoituksen. Ne oli porattava järkevästi ja sijainnin kannalta optimaalisesti. Tähän ratkaisu löytyi projektin aikana helposti.
Keskeisin haaste oli aurinkosähkö. Tehdasrakennuksen katon kantavuus ei riittänyt, vaikka aurinkopaneelien sijoituspaikaksi oltiin alun perin mietitty kattoa.
– Katon kantavuus riitti lumikuormaa varten, mutta ei enää aurinkopaneeleille, jotka jouduimme siirtämään maantasolle.
Lyhyt takaisinmaksuaika ja ROI yli 10 %
Hanke on taloudellisesti kannattava. ABB hyötyy selvästi aiempaa pienemmän energialaskun muodossa.
– Tässä ei saatu ainoastaan CO2-päästöjä alaspäin, vaan energiakustannukset laskivat merkittävästi, erityisesti lämmitykseen käytetty kaukolämpö.
Lämmitykseen käytetty energia saadaan nyt jäähdytysverkostosta. Kaikki energia, joka otetaan jäähdytysverkostosta, alentaa samassa suhteessa vedenjäähdytysjärjestelmien käyntiä. Tällöin ei tarvitse pyörittää jäähdytyskoneita, Niemelä jatkaa.
– Porvoon-tehtaan investointi on kannattava. Sen takaisinmaksuaika on vain 6–7 vuotta. Takaisinmaksuaikaan vaikuttaa luonnollisesti sähkön hinta. Jos investoinnin takaisinmaksuaika olisi kymmenen vuotta, sijoitetun pääoman tuotto olisi noin kymmenen prosenttia, Niemelä toteaa.
– Jo ensimmäisenä vuonna on säästetty merkittävästi, enemmän kuin hankkeen alkuvaiheessa laskettiin. Suurin säästö tulee kaukolämmöstä, mutta lämpöpumput käyttävät sähköä, mikä on otettava huomioon laskelmia tehdessä. Kiinteistö kuuluu teollisuuden sähköveroluokkaan 2, jolloin sähköenergian kokonaishinta on lähellä kaukolämpöenergian hintaa.
Energiansäästöprojekti kannattaa soveltaa kiinteistöön, jossa on samanaikaista lämmitystä ja jäähdytystä erityisesti talvella. Tällaiset olosuhteet realisoituvat teollisuudessa, kauppa- ja logistiikkakeskuksissa, sairaaloissa sekä toimisto- ja liikerakennuksissa.
– Meillä on vastaavanlaisia energiansäästöohjelmia suunnitteilla muun muassa sairaalakiinteistöihin ja logistiikkakeskuksiin, jotka ovat hyvin potentiaalisia kohteita energiankierrätysjärjestelmien näkökulmasta.
