Aluelämpöverkostojen yhdistäminen - kustannustarkastelu

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli tarkastella kahden Lappeenrannan Energiaverkot Oy:n aluelämpöverkoston yhdistämisestä aiheutuvia kustannusvaikutuksia. Työssä selvitettiin mahdollisuuksia muuttaa Vipelentien aluelämpöverkoston putkisto muoviputkistosta teräsputkistoksi ja samalla yhdistää lämpöverkosto lähellä sijaitsevaan Rauhan aluelämpöverkostoon. Aihetta haluttiin tarkastella, koska matalalämpöperiaatteella toimiva Vipelen lämpöverkosto ei toiminut ongelmitta. Haasteena oli muoviputkiston lävitse pääsevän hapen aiheuttama korroosio putkiston metalliosille. Lisäksi ajoittain huippukulutusaikoina veden lämpötila oli matalalämpöverkostossa liian alhainen, jotta lämpöenergiaa olisi siirtynyt kulutuskohteisiin riittävästi. Lämpöverkostojen yhdistäminen ja Vipelen lämpöverkoston uudistaminen muoviputkesta teräsputkeksi toisi ongelmiin ratkaisuja ja samalla pystyttäisiin jakamaan Vipelentien aluelämpökeskuksen laitteistolla lämpöenergiaa laajemmalle alueelle.

Opinnäytetyön tutkimusongelmat olivat seuraavat: Mikä olisi kustannus Vipelen matalalämpöverkon uudistamiselle muoviputkesta teräsputkeksi ja liittämiselle Rauhan alueen kaukolämpöverkostoon? Millainen olisi kustannusvaikutus, kun aikaisemmin maakaasulla tuotettua lämpöenergiaa korvataan maalämpöpumpuilla tuotetulla lämpöenergialla?

Tutkimusongelmia lähestyttiin perehtymällä kaukolämmityksen perusteisiin, kaukolämpöjärjestelmissä käytettävien muoviputkistojen käyttäytymiseen ja selvittämällä Vipelentien ja Rauhan aluelämpölaitoksien energiankulutukset ja -kustannukset. Tutkimustietoa etsittiin alan kirjallisuudesta, opinnäytetyön toimeksiantajalta ja yhteistyökumppaneilta. Saatujen tietojen perusteella laskettiin mahdollisesti saatavat vuosittaiset säästöt korvattaessa Rauhan aluelämpölaitoksessa tuotettua lämpöenergiaa Vipelen aluelämpölaitoksen tuottamalla lämpöenergialla. Verkostomuutoksesta tehtiin osaluettelo ja laskettiin mahdollinen investointikustannus. Investoinnin kannattavuutta tarkasteltiin nykyarvomenetelmän ja takaisinmaksuaika-menetelmän avulla.

Tarkastelu osoitti, että lämpöpumppu- ja aurinkoenergiajärjestelmällä olisi järkevää tuottaa lämpöenergiaa mahdollisimman paljon. Suurimmat säästöt tulivat kuitenkin kaasukondenssikattilan paremmasta hyötysuhteesta ja sitä kautta pienemmästä maakaasun kulutuksesta. Investointi voisi olla kannattava kohtuullisella maksuajalla varsinkin kaasukondenssikattiloiden lämpöenergian tuotantomäärää nostettaessa.

The objective of the theses was to analyze the cost effects of the combination of two district heating networks at Rauha, Lappeenranta. The thesis explored possibilities to transform the piping of Vipele low temperature district heating network from plastic piping to steel piping and the same time connect the heating network to the nearby Rauha district heating network. The review was necessary because of the problems of Vipele low temperature district heating network. The plastic piping of the heating network was diffused by oxygen causing corrosion to the steel parts of the piping. In addition, occasionally at peak consumption times the water temperature of the low temperature heating network was so low that there was not enough thermal energy for all properties in the area. The capacity of the Vipele district heating plant would be enough, but the plastic network does not withstand the required water temperature.

The study was started by studying the basics of district heating, the behavior of district heating plastic piping and exploring the energy consumption and energy costs of Vipele and Rauha district heating plants. Research information was sought in the literature, from the commissioner of the thesis and partners. On the basis of the information received, the potential annual savings were calculated when replacing thermal energy produced by the Rauha district heating plant with thermal energy produced by the Vipele district heating plant. A list of the parts of the heating network change was made and the possible investment cost calculated. The profitability of the investment was examined using the present value method and the payback method.

The examination discovered that thermal energy production with existing heat pump and solar energy system is an advantageous option. However, the major savings were achieved with the efficiency of Vipele district heating plants gas condensing boiler and the small amount of consumed natural gas. The investment of changing Vipele low temperature district heating network from plastic piping to steel piping and connecting to Rauha district heating network would be profitable with a reasonable payment period especially when increasing the heat output of gas condensing boilers.