Kaukolämpöakun automaation kehittäminen

Abstract

Insinöörityön aiheena oli kehittää Advenin tuotantolaitoksella olevan kaukolämpöakun automaation toimintaa, jotta se toimii tehokkaasti osana kaukolämmöntuotantoa ja kaukolämpöverkkoa. Kaukolämpöakun energia pyritään hyödyntämään kokonaan. Kaukolämpöakusta tehtiin toimintakuvaus, miten kaukolämpöakku toimii, ja sen perusteella on tarkoitus kehittää Advenin muiden kaukolämpöakkujen toimintaa. Toimintakuvaus voi toimia määrittelynä kaukolämpöakkujen uudishankkeissa. Kaukolämpöakun optimaalisella käytöllä saadaan merkittäviä säästöjä, ja kulutushuippujen aikaan voidaan käyttää kaukolämpöakun energiaa tukemaan kaukolämpötuotantoa. Työssä keskityttiin kaukolämpöakun energian hyödyntämiseen mahdollisimman tehokkaasti silloin, kun akku on lähes tyhjentynyt.

Projektissa tehtiin testejä, miten kaukolämpöakku toimii ennen muutoksia ja muutosten jälkeen. Ongelmana oli, että tietyissä tiloissa kaukolämpöakku jäi epäselvään toimintatilaan kiikkumaan, mikä ei ollut optimaalista kaukolämpöenergian hyödyntämisen kannalta. Kaukolämpöakun logiikkaohjelmaan tehtiin muutoksia, jotta akku toimisi paremmin. Käyttöliittymään lisättiin informaatiota. Muutokset tehtiin, jotta laitoskäyttäjä näkee, missä tilassa kaukolämpöakku on ja havaitsee, milloin kaukolämpöakku on tyhjentymässä. Työn tuloksena laadittiin kattava toimintakuvaus kaukolämpöakun toiminnasta sekä määriteltiin, miten kaukolämpöakun halutaan toimivan.

Jatkokehityksenä kaukolämpöakkujen toiminnassa olisi hyödyllistä ottaa käyttöön erilliset toimintamoodit talvea ja kesää varten, sillä kaukolämpöenergian kysyntä vaihtelee merkittävästi vuodenaikojen mukaan. Kesällä kaukolämpöakkua ei kannata aina pitää täynnä, koska KPA-kattila ei pysty menemään niin pieniin tehoihin kuin kysyntä saattaa olla lämpimänä kesäpäivänä ja KPA-kattila tekee ylituotantoa. Järkevintä olisi ajaa ylituotanto kaukolämpöakkuun ja muuttaa kesällä kaukolämpöakun toimintaa.

The purpose of this engineering thesis project was to improve the automation of a district heating accumulator automation at Adven's production plant, so that it operates efficiently as part of the district heating production and network. Goal was to utilize the energy stored in the district heating accumulator fully. Functional description of the district heating accumulator was created, outlining how it operates, and this description is intended to serve as a basis for developing the operation of Adven's other district heating accumulators. This functional description can also be used as a specification for new district heating accumulator projects. Optimal use of the district heating accumulator can lead to significant savings, and during peak demand periods, the energy from heating accumulator can be used to support district heating production.

Tests were conducted during the project to observe how the district heating accumulator operated before and after the changes. One issue was that in certain conditions, the district heating accumulator would enter an unclear operational state, which was not optimal for energy utilization. Changes were made to the accumulator’s control logic to improve its functionality. Additional information was included in the user interface to help the plant operator see the status of the district heating accumulator and detect when the accumulator was nearing depletion. As a result of the work, a comprehensive functional description of the district heating accumulator's operation was developed, and guidelines were established for how the district heating accumulator should function.

For future development, it would be beneficial to implement separate operating modes for winter and summer, as the demand for district heating energy varies significantly between seasons. During summer, it is not always advantageous to keep the district heating accumulator full because the biomass boiler cannot reduce its load to the low levels that might be required on a warm summer day, leading to overproduction. The most sensible approach would be to direct this overproduction into the district heating accumulator and modify its operation during the summer.