Lämpöpumput mullistavat kaukolämmityksen Ruotsissa
Kenneth Hoffmann, Product Manager / Heatpumps, GEA
E.ON, yksi mailman suurimmista sijottajaomisteisista sähköntarjoajista, on asentanut neljä GEA:n lämpöpumppua jätevedenkäsittely- ja jätteenpolttolaitoksen viereen Malmön satama-alueelle. Yhden lämpöpumpun lämmityskapasiteetti on 10 MW, yhden megawatin vastatessa noin 2500 kodin lämmitystarvetta. Lämpöpumppujärjestelmä ottaa talteen lähes 30 MW lämpöä jätevedestä. Aikaisemmin hukkalämpönä mereen lähetetty energia kerätään nyt talteen puhdistetusta vedestä ennen veden palauttamista mereen. Keskimäärin jätevesi jäähdytetään 140 asteesta 80 asteeseen ja kerätty energia korotetaan lämpöpumppujen avulla käyttökelpoiseksi lämmöksi kaukolämpöverkkoon. Kaukolämpöverkkoon palautuu joka sekunti 40MW lämpöä, joka riittää 10 000 kodin lämmittämiseen.
Energian kerääminen
Laitos toimii tehokkaammin, kun lämpö kerätään jätevedestä jonka lämpötila on jatkuvasti korkea, sen sijaan että käytettäisiin merivettä (-15 % tehokkuus) tai pohjavettä (-10 % tehokkuus). Meriveden lämpötila Malmön ympäristössä laskee talvella lähelle nollaa, joten sen käyttö vaatisi paitsi suojan jäätymistä vastaan myös korkeamman lämpötilan noston lämpöpumpuilta. Koska käytössä oleva jätevesi saattaa sisältää orgaanisia aineita, putkihöyrystimiin on asennettu puhdistusjärjestelmä. Se puhdistaa jatkuvasti ruostumattomia teräsputkia lämmönsiirtimen likaantumisen estämiseksi ja tehokkuuden varmistamiseksi siten, ettei lämpöpumppua tarvitse pysäyttää.
Kaukolämpöverkko
Lämpöpumppu on integroitu kaukolämpöverkkoon siten, että se toimii yhdessä lähellä olevan jätteenpolttolaitoksen kanssa. Kaupungin paluuvesi palaa jätteenpolttolaitokseen noin 50 °C lämpötilassa. Savukaasun talteenottokattilassa vesi lämpeää 55 °C lämpötilaan ja lämpöpumppu nostaa sen 66 °C:seen. Sen jälkeen vesi palaa jätteenpolttolaitokseen, jossa se lämmitetään kaukolämpöverkon lämmitystarpeesta riippuen 70 – 90-asteiseksi. Lämpöpumppu on suunniteltu tuottamaan lämpöä jopa 80°C:seen, mutta tuotettu lämpötila ylittää harvoin 71 °C.
Kylmäaineet
Tehokkuuden varmistamiseksi lämpöpumppujen kylmäaineeksi on valittu ammoniakki. Koska ammoniakki on luonnollinen kylmäaine, sen käyttö vähentää ympäristölle koituvia haittavaikutuksia. Markkinoilla on paljon uusia synteettisiä HFO-ryhmään kuuluvia kylmäaineita, mutta koska niiden pitkäaikaisista vaikutuksista ympäristölle ei ole tietoa, niiden käyttö saattaa loppua jossain vaiheessa. Kun laitoksen suunniteltu käyttöaika on 20-30 vuotta, on tärkeää valita kylmäaine, jonka saatavuus on taattu koko laitoksen elinkaaren ajan. Ammoniakin käyttäminen on myös huomattavasti uusia kylmäaineita taloudellisempaa.
Taloudelliset edut
Neljä lämpöpumppua toimivat rinnakkain ja niiden hyötysuhdetta kuvaava COP-luku on yli 3,5. Kun lämpöpumppu siis käyttää sähköä 1 kWh, syntyy 3,5 kWh lämpöä kaupungille. Lämpöpumput ovat täydessä käytössä lokakuusta huhtikuuhun. Kesäkuukausina lämpöä saadaan riittävästi muista uusiutuvista lähteistä ja vain lämmöntarpeen ollessa huipussaan yksi tai kaksi pumpuista on käytössä.
Lämpöpumput tuottavat vuositasolla lämpöä 200 GWh, mikä on 8 % koko Malmön lämmitystarpeesta. Laitoksen käyttöönoton myötä hiilidioksidipäästöt vähenevät 50 000 tonnia, mikä vastaa 10 000 bensiiniä käyttävän auton poistamista liikenteestä.