Tanskan kauko- ja aluelämpöverkkoihin rakennetaan vauhdilla uusiutuvan energian hybridilämpölaitoksia. Optimointi ja hyvä suunnittelu ovat taloudellisuuden avaimia.

Hybridivoimaloiden energialähteinä käytetään yleensä puuhaketta tai pellettejä, aurinkolämpöä, maalämpöä, lämpövarastoja sekä olemassa olevia kaasu- ja biokaasulaitoksia. Tanskan kaukolämpöverkkoihin on nyt asennettu aurinkolämpökeräimiä yli miljoona neliömetriä. Silkeborgiin rakennetaan maailman suurinta 110 MW:n aurinkeräinkenttää, jonka koko on yli 150 000 neliömetriä eli noin 23 jalkapallokenttää.

Hybridivoimalat ovat kilpailukykyisiä taitavan suunnittelun ansiosta

Onnistuneella optimoinnilla, mitoituksella ja älykkäällä ohjauksella hybridienergialaitoksen lämmöntuotantokustannus saadaan hyvin kilpailukykyiseksi tasolle 25-50 eur/MWh (20 v. laskenta-aika).

Tanskassa kaukolämpöyhtiö tekee tarkan strategian voimalan suunnitteluvaiheessa, milloin laitoksessa kannattaa käyttää mitäkin energialähdettä ja millä tavalla. Energialähteiden, lämpövaraston, asiakkaiden määrän ja lämmönkäyttöprofiilien keskinäinen optimointi on keskiössä, kun laitoksesta suunnitellaan mahdollisimman kustannustehokas.

Hybridivoimaloissa eri teknologiat tukevat ja täydentävät toisiaan. Aurinkolämpö parantaa lämpöpumpun käyttöikää sekä hyötysuhdetta kuvaavaa COP (Coefficient Of Performance) -lukua, joka kertoo kuinka tehokkaasti kulutettu sähköenergia saadaan muutettua lämpöenergiaksi. Aurinkolämmön ja lämpövarastojen avulla voidaan vähentää myös biokattiloiden huollon tarvetta, kun kattiloita ei tarvitse pitää käynnissä parhaimmillaan puoleen vuoteen.

Kaksi yleistä aurinkolämpökentän ja lämpövaraston mitoitustapaa Tanskan hybridilämpölaitoksissa ovat:

1. Aurinkokeräinkentän ja lämpövaraston avulla tuotetaan noin 20 % vuotuisesta lämmitysenergiatarpeesta kaukolämpöverkossa. Tyypillisesti kenttien koot ovat silloin 2000 – 20 000 neliömetriä. (Vertaa jalkapallokentän koko noin 6 500 neliömetriä.) Lämpövarastoina toimivien vesivaraajien koot ovat tyypillisesti 4 000 – 10 000 kuutiota. (Vertauksena 50 metrin uima-altaan tilavuus on 5 000 kuutiota, kun leveys on 40 m ja syvyys 2,5 m).
2. Aurinkokeräinkenttä ja lämpövarasto mitoitetaan kattamaan noin 50 – 60% vuotuisesta lämmöntarpeesta. Kenttien koot ovat silloin yleensä vähintään 20 000 – 70 000 neliömetriä ja lämpövarastojen koot 50 000 – 200 000 kuutiota. (Vertaa noin 3 – 11 jalkapallokenttää ja 10 – 40 uima-allasta.)

Miksi uusiutuvan energian investoinnit etenevät Tanskassa?

Tanskassa on asetettu kunnianhimoinen tavoite päästöjen vähentämiseksi. Tanskan tavoitteena on lopettaa fossiilisten polttoaineiden käyttö sähkön- ja lämmöntuotannossa vuoteen 2035 mennessä. Tanskassa käytetään edelleen paljon hiiltä, joten tehtävää riittää.

Haluttua muutosta on ohjattu polttoaineiden verotuksella: öljylle, hiilelle ja kaasulle on säädetty korkeampia veroja ja samalla kaukolämpöyhtiöt ovat saaneet myös tukia uusiutuviin energiamuotoihin siirtymiseksi. Esimerkiksi kivihiilen CO₂-vero on 217,8 DKK eli noin 29 euroa/tonni.

Tanskan tavoitteena on lisäksi kotimaisen vientiteollisuuden edistäminen. Tanskassa halutaan toteuttaa hajautettua energiantuotantoa myös teollisessa mittakaavassa. Uusiutuvaan energiaan liittyvät verot ja tuet on kohdennettu niin, että niillä on autettu kotimaista teollisuutta kehittämään tuotantoa ja kasvamaan vientikykyisiksi. Myös muuta lainsäädäntöä on muokattu tältä pohjalta.

Tanskalaisten energiaosuuskuntien tavoitteena on laskea asiakkaan hintoja

Valtaosa Tanskan kaukolämpöyhtiöistä on kunnan omistamia yhtiöitä tai osuuskuntia. Kuntien omistamien energiaosuuskuntien tärkein tavoite on energian saatavuuden varmistaminen ja asiakkaiden energialaskujen alentaminen pitkällä tähtäimellä. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi kunnallisilla energiayhtiöillä on valmius tehdä isoja ja erittäin kauaskantoisia investointeja.

Tanskan päästövähennystavoitteiden ja taloudellisten ohjauskeinojen lisäksi maassa yleinen osuuskuntamalli on keskeinen syy investointien etenemiseen. Uusiutuvan energian kannattavuus on riippuvaista myös toimijoiden liiketoiminta- ja ansaintamalleista. Suomessa kunnat odottavat yleensä omistamiltaan energiayhtiöiltä tuloja ja osinkoja, mikä johtaa yhtiön investoinneissa korkeisiin tuotto-odotuksiin. Tanskassa osuuskunnat eivät tavoittele voittoa lyhyellä tähtäimellä, vaan mahdollisimman alhaisia lämmön hintoja pitkällä tähtäimellä.

Katso myös:

• Kannattaako hiiltä ja öljyä korvata uusiutuvan energian investoinneilla Suomessa?
• Esimerkki hajautetusta energiaratkaisusta: Helsingin Sakarinmäen koulun hybridivoimala

DI Karoliina Auvinen | Aalto-yliopisto

Lähteet

Auvinen K. 2015. Aurinkolämpöjärjestelmien hintatasot ja kannattavuus Suomessa. Aalto-yliopisto. Lisätietoja: http://www.finsolar.net/kannattavuus/aurinkolampojarjestelmien-hintatasot-ja-kannattavuus-suomessa/

Confédération Fiscale Européenne. 2016. Environmental Taxes in Denmark [viitattu 30.9.2016]. Saatavissa: http://www.cfe-eutax.org/taxation/environmental-taxes/denmark

Euroheat and power. 3/2015. District Energy in Denmark. Saatavissa: https://www.euroheat.org/knowledge-centre/district-energy-denmark/

GSTEC Global Solar Thermal Energy Council. 2015. Demonstration project: Finnish Collector Field Operating in Denmark [viitattu 30.9.2016]. Saatavissa: http://www.solarthermalworld.org/content/demonstration-project-finnish-collector-field-operating-denmark

Invest in Denmark. Solar Thermal Energy Integrated in District Heating [viitattu 29.9.2016]. Ministry of Foreign Affairs of Denmark. Saatavissa: http://www.investindk.com/Clusters/Cleantech/Smart-grid-and-electrical-vehicles/Solar-Thermal-Energy

Solar District Heating. 9/2016. 1 Million Square Meters Solar Thermal Collectors in Danish District Heating Plants [viitattu 1.10.2016]. Saatavissa: http://solar-district-heating.eu/Default.aspx?tabid=68&ArticleId=477 sekä Marstal Solar District Heating – EU supports the extension to a 100% renewable energy system [viitattu 1.10.2016]. Saatavissa: http://solar-district-heating.eu/NewsEvents/News/tabid/68/ArticleId/49/Marstal-Solar-District-Heating–EU-supports-the-extension-to-a-100-renewable-energy-system.aspx

State of Green. 2016. Arcon-Sunmark builds world’s largest solar heating plant [viitattu 30.9.2016]. Saatavissa: https://stateofgreen.com/en/news/arcon-sunmark-builds-denmark-s-largest-solar-plant

Varjotie Jari. Haastattelu ja sähköpostit 9/2016.