Sahakuivaamon hukkalämmön hyödyntäminen lämpöpumpputekniikalla

Abstract

Suomen vuonna 2022 uudistunut ilmastolaki asettaa määrätietoisia tavoitteita siirtymässä kohti hiilineutraalia Suomea. Opinnäytetyön toimeksiantajalla, Stora Enso Varkauden puutuoteyksiköllä on suuri kiinnostus lämpöpumppujen hyödyntämiseen Varkauden sahan kanavakuivaamoiden ylijäämälämmön talteenotossa osana omaa vastuullisuusstrategiaansa Suomen ilmastotavoitteiden lisäksi. Suomen teollisuudessa on lukuisien selvitysten mukaan valtava määrä hyödyntämätöntä ylijäämälämpöä ja lähes puolet siitä on metsäteollisuudessa. Opinnäyte työssä selvitettiin esiselvitystyyppisesti Varkauden sahan kuivaamon ylijäämälämmön talteenoton mahdollisuuksia erilaisilla lämpöpumppua hyödyntävillä ratkaisuilla.

Jotta lämpöpumppuratkaisuja voitiin paremmin tutkia, suoritettiin kuivauskanaviin virtausmittauksia pitot-putkella ja lautakuormiin kosteusmittauksia. Mittauksista saaduilla tiedoilla oli mahdollista laskea tarkemmin ylijäämälämmön määrä ja laatu sekä kartoittaa erilaisia ratkaisuja. Lisäksi kohteeseen tutustuttiin tekemällä vierailu ja haastattelemalla operaattoreita sekä tilaajan edustajaa. Tilaajan edustajalta saatiin runsaasti tarpeellisia, jo tiedossa olevia asioita, kuten olemassa oleva ratkaisuehdotus. Yhtenä tärkeimpänä menetelmänä eri laite- ja kokonaisratkaisujen toimittajiin oltiin yhteydessä. Laitetoimittajilta pyydettiin tarjoukset ja heitä myös haastateltiin. Lämpöpumpun käytön vaikutusta hiilidioksidipäästöihin laskettiin myös yleisellä tasolla.

Kanavista saatava teho vaihteli pitot-mittauksissa 200 kW ja 1700 kW välillä keskiarvon ollessa 802 kW. Vastaavasti koepalatuloksissa lämmityspatterin tehontarve vaihteli 280 kW ja 1200 kW välillä keskiarvon ollessa 628 kW. Lämpönieluksi löytyi ja valittiin kolme vaihtoehtoa. Ensimmäinen vaihtoehto on kanavien lämmityskierron paluuveden lämmitys. Toinen ratkaisu oli kanavien ilman esilämmitys. Kolmantena vaihtoehtona tarkasteltiin kondenssikuivausta. Kaikissa COP-luku asettui 2 ja 3 välille. Toimittajilta saatujen tarjouksien perusteella laskettiin lämpöpumppuinvestoinnille takaisinmaksuaika ja tarjoukset sekä muu oheismateriaali toimitettiin tilaajan edustajalle. Lämpöpumppuinvestointia vietäessä eteenpäin tulisi eri ratkaisujen rakenteelliset vaatimukset ja kustannukset tarkastella. Lisäksi lämpöpumppuratkaisun toteutuessa on hyvä tehdä perinpohjainen optimointi sekä lämpöpumppujärjestelmälle, että kuivauskanavien mittauksille ja ohjauksille sekä muille energiatehokkuuteen vaikuttaville tekijöille.