Hukkalämmön hyötykäyttö korkean lämpötilan lämpöpumpuilla yleistyy teollisuudessa

Motiva kokosi viime vuonna laajan teollisuusyritysten toimijajoukon yhteen keskustelemaan uusien sähköistämiseen liittyvien teknologioiden kehityksestä ja mahdollisuuksista tulevaisuudessa. Erityisesti korkean lämpötilan lämpöpumput kiinnostivat hankkeeseen osallistuneita teollisuusyrityksiä.

Yksi keskeisistä teemoista Sähköistämällä energiatehokkuutta teollisuudessa -yhteishankkeessa oli korkean lämpötilan lämpöpumppujen hyödynnettävyys ja kehittäminen: erityisesti kompressoritekniikka ja uudet kylmäaineet, jotka mahdollistavat yhä tehokkaampia laitteita, jopa höyryn tuottamiseen hukkalämmöstä.

”Yhteishankkeiden kautta saadaan yhdistettyä monia eri toimijoita saman pöydän ääreen pohtimaan parhaita ratkaisuja energiatehokkaamman tulevaisuuden edistämiseksi. Osallistujat saavat uusia ideoita sekä konkreettista tilannetietoa teknologioista ja energiansäästöpotentiaaleista. Tämä edistää myös energiatehokkuussopimuksen tavoitteiden saavuttamista”, muistuttaa hanketta koordinoinut asiantuntija Sophia Havulinna Motivasta.

Investoinnit vauhtiin teollisuudessa

Yhteishankkeessa tuotettu tieto sähköistämisestä ja uusista teknologioista tukee yrityksiä investointien toteuttamisessa.

Tavoitteena on, että sähköistämisen investointeja saataisiin vauhditettua ja energiansäästöä syntyisi teollisuusyrityksissä yhä enemmän tulevaisuudessa.

Energiatehokkuussopimuksiin liittyneiden teollisuusyritysten näyttäessä mallia, myös muita toimijoita innostetaan seuraamaan näitä edelläkävijäyrityksiä.

Metsä Group -konserniin kuuluva Metsä Board on osallistunut energiatehokkuussopimustoimintaan aivan alusta lähtien. Se valmistaa korkealuokkaisia ensikuitupohjaisia kartonkeja, sekä kartongeissa käyttämäänsä valkaistua kemihierrettä (BCTMP) ja sellua. Yhtiöllä on seitsemän tehdasta Suomessa ja yksi Ruotsissa. Metsä Board on osallistunut Motivan koordinoimiin yhteishankkeisiin, koska yhtiössä arvostetaan muiden toimialojen puolelta saatavaa vertaiskokemusta ja hankkeissa tehtäviä konkreettisia mittauksia sekä selvityksiä.

”Koordinoidut selvitykset ja ammattitaitoiset mittaajat ovat auttaneet meitä jatkojalostamaan omia ideoitamme tehtaiden energiatehokkuuden parantamisessa ja välillä myös tuoneet meille aivan uusia ideoita. Metsä Boardin on tarkoitus sähköistää laajasti tuotantoaan ja hankkia sähkö tulevaisuudessa fossiilittomista lähteistä”, materiaali- ja energiatehokkuuspäällikkö Matti Korhonen kertoo.

Korhosen mielestä viime vuoden yhteishankkeen parasta antia olivat lämpöpumput ja hukkalämmön hyödyntäminen suoraan tai lämpöpumppujen avulla.

”Edellisessä Energiatehokkaat sähkökäytöt -hankkeessa saimme tehtyä useita energiatehokkuutta parantavia investointeja. Hankimme muun muassa energiatehokkaan kierrosnopeusohjatun kattilan syöttövesipumpun Simpeleen tehtaalle. Viime vuoden sähköistämiseen keskittyvässä hankkeessa saimme hyödyllistä syventävää tietoa omien ajatuksiemme tueksi”, Korhonen toteaa.

Hankkeessa mukana olleen A-insinöörien Simpeleen kartonkitehtaalla voimalaitoksen ja kartonkikoneen alueella tekemät hukkalämmön hyödyntämiseen liittyvät selvitykset ja mittaukset paljastivat kohteita, jotka ovat mukana energiatehokkuuden pitkän tähtäimen kehityssuunnitelmassa niiltä osin, kuin investoinnin taloudellinen kannattavuus on varmistettu.

”Saimme konkreettisia ehdotuksia, jotka olemme osittain jo jalostaneet investointiehdotuksiksi. Näitä investointeja ei kuitenkaan ole vielä tällä hetkellä päätetty toteuttaa.”

Energiatehokkuus tuo kustannustehokkuutta

Metsä Boardin kestävän kehityksen tavoitteet ovat linjassa Metsä Groupin kanssa. Tavoitteena on parantaa energiatehokkuutta 10 prosenttia vuoden 2018 energiankäytöstä energiaintensiteetin avulla laskettuna (MWh/t). Lisäksi Metsä Group pyrkii fossiilittomaan energiaan tuotannossaan 2030 mennessä. Yhtiö aikoo olla mukana Suomen energiatehokkuustalkoissa myös tulevaisuudessa. Energiatehokkuussopimusten uudelle kaudelle liittyminen on selviö. Energiatehokkuus on yhtiössä tunnistettu keino parantaa myös tuotannon kustannustehokkuutta ja leikata hiilidioksidipäästöjä.

”Tehdasprosessit ovat monimutkaisia eikä ulkopuolisen ole helppo päästä niihin nopeasti sisään. Tärkeää on ohjata mittauksia ja selvitystä tekevää tahoa tehtaan prosessien osalta, mutta kuitenkin jättää tilaa yhteistyökumppanin omallekin ideoinnille. Tässä viimeisimmässä hankkeessa saimme tukea muutamien energiatehokkuutta parantavien investointien kannattavuuslaskentaan, sekä joitakin kokonaan uusia ajatuksia siitä, kuinka lämpöpumppujen avulla voitaisiin paremmin hyödyntää hukkalämpöjä”, Korhonen lisää.

Korhonen pitää lämpöpumppuja lupaavana tekniikkana. Toistaiseksi Metsä Boardilla ei vielä niitä ole käytössä BCTMP-tehtaiden MVR (Mechanical Vapor Recompression) -haihduttimia lukuun ottamatta.

”Meille lämpöpumpuissa on tärkeää mahdollisimman korkea tuotettu lämpötila, mielellään yli 100 celsiusastetta, jotta niillä voidaan korvata höyryä. Lisäksi arvostamme korkeaa COP-lukua ja mahdollisuutta säätää pumppuja esimerkiksi sähkön hinnan mukaan.

Metsä Boardin prosessit ovat tyypillisesti pitkälti mittaroitu. Tietoa kerätään talteen automaatiojärjestelmään vuosien ajalta ja sitä voidaan kattavasti analysoida erilaisten järjestelmien avulla. Silti yhteishanke tuotti tuoreita ajatuksia muun muassa lämpöpumppujen hyödynnettävyydestä prosesseissa ja apua niihin liittyvien investointien takaisinmaksun laskentaan.

”Olemme sähköistämisessä kiinnostuneita hybridiratkaisuista, joissa prosesseja voitaisiin säätää myös sähkön hinnan mukaan ja samalla parantaa sähköverkon ja sähköntuotannon kuorman tasaisuutta. Korvaamme jatkossa fossiilisia polttoaineita sähköllä muun muassa kuivauksissa, joko suorilla sähkölämmityksillä tai lämpöpumppujen avulla. Hukkalämmön tehokkaampi käyttö lämpöpumppujen avulla on tulevaisuutta”, Korhonen tiivistää.

Hyvät toimintamallit kiertoon

Myös Saarioinen on panostanut energiatehokkuustyöhön jo vuosia. Yritys on jo useana sopimuskautena ollut mukana energiatehokkuussopimuksissa ja saavuttanut niissä asetetut tavoitteet. Viime vuonna yhtiö myös sertifioi energiatehokkuustyönsä ISO 50001 -standardin mukaiseksi.

”Yhteishankkeeseen lähdimme hakemaan tuoreinta tietoa juuri korkean lämpötilan lämpöpumpuista ja kuuntelemaan samalla muita esillä olevia teemoja. Hyödynnämme hankkeen antamaa tilannetietoa teknologioiden kehityksestä, kun pohdimme omia investointimahdollisuuksiamme ja niiden aikatauluja”, tekninen päällikkö Jari Savolainen toteaa.

Savolaisen mielestä oli kiinnostavaa kuulla muiden yritysten toimintamalleista energiatehokkuustyössä. Saarioinen tavoittelee oman suoran toimintansa muuttamista hiilineutraaliksi sähköistämisen avulla. Yhtiö aikoo myös liittyä jälleen energiatehokkuussopimustoimintaan ensi vuonna käynnistyvälle uudelle sopimuskaudelle. 

”Lämpöpumppuratkaisut ja sähköistymisen eteneminen kiinnostavat edelleen. Samoin seuraamme vetyyn liittyvien ratkaisujen kehittymistä”, Savolainen lisää.

Energiaintensiivisellä alumiinialalla energiatehokkuus korostuu

Alumiiniprofiileihin erikoistunut Mäkelä Alu saavuttaa tänä vuonna hiilineutraaliuden omassa tuotannossaan. Keskeisiä keinoja tässä ovat olleet juuri energiatehokkuuden parantaminen ja nestekaasun korvaaminen päästöttömillä energiamuodoilla. Viimeisen kymmenen vuoden aikana tuotannon päästöt on puolitettu, vaikka volyymi on samaan aikaan kasvanut. Mäkelä Alussa sähköistämiseen keskittyvä yhteishanke nähtiin mielenkiintoisena mahdollisuutena vertaistuelle ja uuden oppimiselle.

”Alumiiniala on energiaintensiivistä, joten energiatehokkuus on myös merkittävä kustannuskysymys. Energiatehokkuustyötä eri muodoissaan olemme tehneet yli 10 vuotta. Isona positiivisena asiana näen yhteishankkeen live-tapaamiset ja niiden yhteydessä järjestetyt tutustumiset erilaisiin teollisuuslaitoksiin sekä verkostoituminen muissa yrityksissä vastaavaa työtä tekevien ihmisten kanssa”, toteaa kehitysjohtaja Tomi Pilbacka.

Teollisuuden energiajärjestelmien sähköistämisessä riittää runsaasti työtä lähitulevaisuudessa. Mäkelä Alussa jatketaan oman tuotannon sähköistämistä ja tutkitaan mahdollisuuksia käyttää nykyisillä laitteistoilla mahdollisimman vähäpäästöisiä polttoaineita, kuten vetyä, sähköpolttoaineita ja biokaasua.

”Mahdollisesti teemme uusia lämmöntalteenotto- ja lämpöpumppuratkaisuja sekä optimoimme nykyisiä järjestelmiä. Tutkimme uusia kemikaaleja ja jauhemaaleja, joiden avulla voisimme pudottaa prosessien lämpötiloja ja vähentää sitä kautta energiakulutusta. Myös hiilidioksidin talteenotto mahdollisuutena vähentää päästöjä tulevaisuudessa on erittäin kiinnostava aihealue”, Pilbacka pohtii.

Teollisuusyrityksistä Canatu Oy, Metsä Board Oyj, Boliden Harjavalta Oy, Peab Industri Oy, Purso Oy, Mäkelä Alu Oy, Lempeä Lämpö Oy, Saarioinen Oy, STEP Oy, Valmet Automotive Oyj ja BEWI RAW Oy olivat mukana yhteishankkeessa. Laite- ja ratkaisutoimijoista olivat mukana ABB Oy, Siemens Oy, Elstor Oy, Rasol Oy ja Calefa Oy. Lisäksi mukana olivat Aalto-yliopisto ja LUT-yliopisto sekä A-insinöörit Oy. Hankkeen mahdollisti Energiavirasto.

Tutustu yhteishankkeessa tuotettuun raporttiin:
Selvitysraportti – Sähköistämällä energiatehokkuutta teollisuudessa (pdf) (2.2 MB)

Teksti: Sirpa Mustonen
Kuva: Metsä Board

Palaa otsikoihin