Kesällä aurinkoenergiaa ja talvella haketta lämmöntuotantoon -Biotalousinstituutin kampuksen lämmitysjärjestelmät – puuta ja aurinkoa

RE-maatila |

Hannu Vilkkilä, Jyväskylän ammattikorkeakoulu

Lämmitysratkaisujen lähtökohtana on samassa pihapiirissa olevat lämpökeskus, kuivuri ja Biotalousinstituutin päärakennus, jotka on yhdistetty toisiinsa lyhyellä lämpökanavalla. Lämpölaitoksen tehtävä on tuottaa lämpöä Biotalousinstituuttiin. Lämpölaitos ja kuivuri toimivat myös opetus ja tutkimus ympäristöinä. Lämmitysjakson aikana tuotetaan lämpö hakkeella, kesäkausi öljyllä ja öljy on myös varajärjestelmän polttoaine.

Hakevoimalan teho on 200 kW, hakevarasto 70 m3, kuivurin pinta-ala 37 m2 ja tilavuus n 100m3. Kuivuri on kattilantestaus laboratorion käytössä. Kuivaukseen lämmitysenergia saadaan hakekattilasta lämmönvaihtimella, teho on 120 kW. Kattilana on Arimax Bio 200 sekä polttimena Arimax HakeJet. Varavoimana on Arimax 120 kW öljykattila. Hakevaraston ja kuivurin avattava katto helpottaa hakerekkojen purkua, sillä purettava kuorma voidaan peruuttaa osittain rakennuksen sisälle, jolloin varastoon saadaan suurempi täyttöaste.

Lämpöenergian tuotto lämmityskaudella 2016 oli 236 MWh. Hakkeella lämmön tuoton hyötysuhde oli n. 73 %. Mittausseurannan suorittivat agrologiopiskelijat. Minimiteho lämmityskaudella noin 10 kW ja maksimiteho keskitalvella noin 150 kW. Hakkeen laatu vaikuttaa lämmitystehoon. Kesäkausi 1.6-30.7 tuotetaan lämpö öljykattilalla, lämmöntarve vaihtelee 10-25 MWh kesän lämpötilasta ja kuivaamiseen tarpeista johtuen.

Aurinkopaneeleilla tuotetaan sähköä. Hyötysuhde on keskimäärin Nova-aurinkopaneeleilla 15-16% auringonsäteilystä (Solartukku 2015). hankintahinta n. 1000-1200€/m2. Lämpölaitoksen yhteyteen voi asentaa aurinkopaneelijärjestelmän joka toimii myös varasähkövoimana. Akusto voi tuottaa lyhyen sähkökatkon ajan lämpövoimalan sähköntarpeen, niin vältytään kattilan pysähtymisen aiheuttamilta häiriöltä. Järjestelmän toiminnan kannalta on järkevää kytkeä järjestelmä valtakunnan verkkoon. Aurinkosähköjärjestelmä voidaan kytkeä myös verkkoyhtiön verkkoon kaksisuuntaisella mittauksella. Sähköenergia sekä sähkönsiirto ostetaan ja ylimääräinen sähköenergia myydään. Sähköenergian myynti hinnalla n. 0,04€ ei ole kannattavaa. Itsetuotettua sähköä käyttämällä säästetään myös siirron kustannukset n. 0,08€. Hinnat ovat hieman kohonneet eteenkin sähkönsiirto. Järjestelmä voidaan kytkeä kiinteistön sisäiseen sähköverkkoon. Säästöt saadaan ostosähkön ja sähkönsiirron vähenemisen myötä. Akusto ladataan päivänaikaan ja käytetään kulutuksen aikaan, jolloin aurinkoenergiaa ei ole saatavilla. Päätimme jättää hankkimatta aurinkosähköä meidän laitokseen vähäisen hyödyn ja pitkän takasin maksuajan takia. Pääasia ei ole sähkön tuottokapasiteetti, vaan paljon pystyy käyttämään tuotetusta sähköstä. Biotalousinstituutti ei saa mitään tukia aurinkosähköjärjestelmään. Aurinkosähköstä luovuttiin myös, koska liittyminen verkkotuottajaksi ei ole näillä energianhinnoilla kannattavaa.

Aurinkoenergiakeräimillä tuotetaan lämpöä. Hyötysuhde on keskimäärin Nova-tyhjiöputkikeräimillä 40-50% auringonsäteilystä. (Solartukku 2015) hankintahinta 600-700€/m2. Biotalousinstituutin lämpölaitokseen on hankittu Nova-­‐tyhjiöputkikeräinjärjestelmä, 4 kpl Nova 30-­‐58/1800 aurinkoenergiakeräimiä teho yht. 12kW, aktiivinen keräinpinta-­‐ala yhteensä 17,6 m2, 1 kpl SR982 automatiikka/pumppuryhmä energianmittauksella, 1 kpl Varaaja Akva Solar 2000 kierukat 2 kpl LK35 ja 1 kpl AK45. Lämpöenergia varastoidaan varaajaan ja käytetään tarpeen mukaan. Kun aurinkoenergia ei riitä kulutukseen niin varavoima tuottaa tarvittavan energian. Ensikesänä aurinkoenergia on tarkoitus ottaa käyttöön korvaamaan lämmitys öljyä. Tavoitteenamme on tuottaa Biotalousinstituutin lämpöenergia 100 % uusiutuvilla energialähteillä.

 

 
 
DMS