Matalaenergisen lämmön hyödyntäminen sähköntuotannossa Stirling-tekniikan avulla

Abstract

Opinnäytetyö käsittelee Stirling-tekniikan kehitystä ja soveltuvuutta hukka- ja ylijäämälämmön hyödyntämiseen sähköntuotannossa. Työ tehtiin osana Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun tutkimus- ja kehityspuolen Hukkaveks-hanketta, jossa tutkitaan Kymenlaakson hukkalämpöpotentiaalia ja hyödyntämistä sekä teknisiä ratkaisuja. Työn tavoitteena oli tuoda hankkeelle lisäarvoa selvittämällä kaupallisia sähköntuotannon mahdollisuuksia hukkalämmöstä Stirling-tekniikalla. Tavoitteena oli myös tutkia Stirling-tekniikan kehitystä ja nykytilaa. Työssä käytiin läpi tutkimuksia liittyen Stirling-tekniikan toimintaan, rakenteeseen ja käyttösovelluksiin. Erityisesti keskityttiin tutkimuksiin, jotka koskivat työn tavoitetta. Työssä myös selvitettiin teollisia hukka- ja ylijäämälämmönlähteitä ja niiden määriä. Työhön mallinnettiin 3D-malleja kuvailemaan Stirlingtekniikan toimintaa ja mahdollisia kytkentöjä. Lisäksi tehtiin yksinkertaisia laskelmia hyötysuhteesta, mahdollisista erilaisista virtauksista ja kannattavuudesta. Näiden osa-alueiden pohjalta analysoitiin hukka- ja ylijäämälämmön hyödyntämispotentiaalia Stirling-moottoreilla. Työssä selvitettiin tutkimusten avulla tekniikan kehitystä ja sovelluksia hukkalämmön hyödyntämiselle. Näitä tutkimuksia on tehty maailmanlaajuisesti ja työssä ilmeni, että aiheeseen on kiinnostusta. Tutkimusten perusteella Stirling-tekniikka ei kuitenkaan vielä sovi hukkalämmön hyödyntämiseen kaupallisesti, mutta teknologiaa kehitetään edelleen. Työssä tehtyjen arvioitujen laskelmien mukaan hyödyntämispotentiaalia kuitenkin on teollisissa ympäristöissä. Hukkalämmönlähteitä on paljon ja monet ovat hyödyntämättömiä. Kuitenkin näihin kohteisiin on suunniteltu tällä hetkellä muita sovelluksia, kuten kaukolämpöä.