Hiilineutraalin energian varastointi

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin osana SMARTrenew-hanketta, jossa Oulun ammattikorkeakoulu on yhteistyökumppanina. Hankkeessa pyritään parantamaan pohjoisten haja-asutusalueiden energiavarmuutta uusiutuvan energian, energianvarastoinnin ja älykkäiden energiaratkaisujen keinoin kartoittamalla ja jakamalla hankepartnereiden tietotaitoa ja hyviä käytäntöjä aiheeseen liittyen. Tämän työn tarkoituksena oli koota jo olemassa olevia ja kehitteillä olevia tekniikoita. Kirjallisuuskatsauksessa esitellään hiilineutraaleja energiantuotantotapoja, joilla voidaan vaikuttaa ilmaston lämpenemiseen.

Power-to-x-menetelmä perustuu aurinko- tai tuulienergian varastoimiseen kemiallisiin sidoksiin. Soletair ja Lappeenrannan teknillisen korkeakoulu ovat kehitelleet kokeellisen pilottilaitoksen, jolla pystytään hyödyntämään teollisuudesta muodostuvien savukaasujen hiilidioksidipäästöjä. Tekniikalla tuotettujen polttoaineiden etuna on hiilen kiertokulun jatkaminen eli tuotettuun polttoaineeseen käytetään jo ilmakehässä olevaa hiiltä. Tällä tekniikalla pystytään tuottamaan muun muassa metaania, metanolia, dimetyylieetteriä sekä ammoniakkia, joita voidaan käyttää liikenteen polttoaineena, voimalaitosten energianlähteenä sekä kemianprosesseissa.

Energian kulutuksesta syntyvien päästöjen määrästä yksi neljännes muodostuu kiinteistöjen lämmityksestä. Suomessa jo toiminnassa olevien maalämpökaivojen käyttö on osoittautunut hyväksi ja toimivaksi järjestelmäksi. Jotta maalämpöjärjestelmää pystytään hyödyntämään tehokkaammin, on kehitelty entistä tehokkaampia menetelmiä. Nykyiset käytössä olevat järjestelmät vaativat varsinkin isoille kiinteistökomplekseille lämpökaivokentän, jotta riittävä lämpöteho saadaan koko kiinteistölle. Uudella QHeatin kehitteillä olevalla syvälämpöjärjestelmän yhdellä kaivolla voidaan lämmittää jopa 10 000 kerrosneliötä. Koekaivaukset suoritetaan Espoon Koskelan tehdasalueella. Keski-Euroopassa sekä Tanskassa ja Ruotsissa on käytössä lämpöenergian varastointijärjestelmistä (TES) erilaisia variaatioita, joilla lämmitetty vesi varastoidaan joko kokonaan tai osittain maaperään. Kiinteistöjen lämmitystekniikoiden kehitys kohti hiilineutraalia ilmastoa on jo hyvässä vauhdissa. Suurimpana energiankuluttajana on teollisuus, johon Power-to-X -tekniikalla pystyttäisiin vaikuttamaan.