Uusiutuvan energian käyttö jäteveden puhdistuksessa : Mäntyselän jätevedenpuhdistamon aurinkoenergiajärjestelmä

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia Mäntyselän jäteveden puhdistamon sähköenergian käyttöä ja suunnitella energiantuotantoa uusiutuvilla energiamuodoilla. Tarkasteluun valikoitui erityisesti aurinkoenergian tuotanto ja sen optimointi puhdistamon toiminnassa. Aurinkoenergian tuotantoa suunniteltiin erityisesti prosessisähkön kulutuksen näkökulmasta.

Mäntyselässä jäteveden puhdistamossa oli otettu käyttöön syksyllä 2023 tekoäly optimoimaan ilmastuksen määrää prosessissa. Tulevaisuudessa jäteveden puhdistusprosessissa hyödynnetään saatua dataa, jolloin yhdistetään tekoäly ja uusiutuvan energian tuotanto optimaalisesti.

Työssä käsiteltiin myös aurinkoenergiajärjestelmien komponentteja ja kokoonpanoja sekä selvitettiin teoreettisesti, kuinka uusiutuvan energian tuotantoa voidaan hyödyntää prosessissa optimaalisesti käyttäen oppivaa prosessinohjausta. Tekoäly tarjoaa vaihtoehtoisia ajotapoja ja optimoi energian käytön optimaaliseksi erityisesti ilmastuksen osalta jo tällä hetkellä.

Lähteinä opinnäytetyössä käytettiin valmistajien teknisiä tietoja, laskentataulukoita ja prosessiautomaatiojärjestelmän tallentamia mittaustietoja.

Tämä opinnäytetyö tarjoaa katsauksen aurinkoenergian hyödyntämisestä jäteveden puhdistuksen prosessinohjauksessa ja tarjoaa osaltaan tietoa energiatehokkuuden nykytilasta jäteveden puhdistuksessa.

The aim of the thesis was to investigate the use of electrical energy at the Mäntyselkä wastewater treatment plant and to design energy production using renewable energy sources, especially solar energy production, and its optimization in the operation of the plant. Solar energy production was particularly designed from the perspective of process electricity consumption.

In Mäntyselkä wastewater treatment plant, artificial intelligence had been implemented in the fall of 2023 to optimize the amount of aeration in the process. In the future, information provided by the acquired data will be utilized in the wastewater treatment process, combining artificial intelligence and renewable energy production optimally. The thesis also addressed the components and assemblies of solar energy systems and theoretically explained how renewable energy production can be optimally utilized in the process using adaptive process control. Artificial intelligence provides alternative operating modes and optimizes energy usage, especially concerning aeration, already at this stage.

The thesis utilized technical information from manufacturers, calculation sheets, and referenced existing systems and statistical data.

This thesis provides an overview of solar energy devices and fundamentals, as well as the utilization of solar energy in wastewater treatment process control, contributing to knowledge about the current state of energy efficiency in wastewater treatment.