Ratkaisuna kaukolämpö

27.5.2019

Teksti Heli Satuli, kuva Harri Tarvainen

Tulevaisuuden energiajärjestelmän ytimessä on ekologinen, avoin ja joustava kaukolämpöverkko. Päästöttömän kaukolämmön avaintekijä on puhdas sähkö.

Mitä tulee ensimmäiseksi mieleen sanasta kaukolämpö? Ainakin putki maan alla. Varmuus, turvallisuus ja vaivattomuus. Ehkä kaikuja menneiltäkin vuosikymmeniltä? Vanhat mielikuvat kannattaa karistaa, sillä kaukolämpöverkko on kohoamassa energiajärjestelmän tähdeksi.

”Tulevaisuudessa kaukolämpö on hyvin todennäköisesti ensisijainen lämmitysmuoto Suomessa”, toteaa Oulun Making-City hankkeessa työskentelevä Samuli Rinne, joka tutki Aalto-yliopiston Smart Energy Transition -hankkeessa päästötöntä kaukolämpöjärjestelmää.

”Ennen kaikkea sillä tulee olemaan ratkaiseva rooli tehokkaan ja ympäristöystävällisen energiajärjestelmän tasapainottajana.” Ennen sitä nykyisen kaukolämpöjärjestelmän on kuitenkin koettava melkoinen muodonmuutos.

Kohti ekologisempaa lämpöä

Kaukolämpöverkkoa on rakennettu Suomessa 1950-luvulta lähtien – ja juuri kaupunkeihin, joissa on tulevaisuudessa yhä enemmän asukkaita. Kaukolämpö on myös Vantaan yleisin lämmitysmuoto. Kolme neljästä uudesta rakennuksesta kytketään kaukolämpöverkkoon. Rinne muistuttaa, että kaukolämmityksen päästöjen vähentämisellä on suuri vaikutus koko Suomen hiilidioksidipäästöihin. ”Asuntojen lämmitys vie karkeasti 40 prosenttia kaikesta kotitalouksien kuluttamasta energiasta, joten se on yksi suurimmista suomalaisten hiilijalanjälkeen vaikuttavista tekijöistä.”

Tällä hetkellä noin puolet kaukolämmitykseen käytettävistä polttoaineista aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä, mutta energiamurroksen myötä päästöistä on mahdollista päästä eroon. ”Kaukolämpöä voidaan tulevaisuudessa tuottaa myös pääkaupunkiseudulla täysin päästöttömästi”, vakuuttaa Rinne.

Kaukolämpö sähköistyy

Kaukolämmön joustavuus pääsee oikeuksiinsa päästöttömässä energiajärjestelmässä, koska kaukolämpöverkkoon on mahdollista tuottaa lämpöä lähes millä tahansa tuotantomuodolla. Suomessa hiiltä ja öljyä on tyypillisesti korvattu biomassalla. ”Puun polton osuus lisääntyy entisestään, mutta biomassan kestävällä käytöllä on yläraja. Suomesta loppuu pitkällä tähtäimellä puu, ellei sitä ryhdytä tuomaan jatkuvana rekkavirtana Suomeen poltettavaksi”, huomauttaa Rinne. Se on paitsi epätodennäköistä myös ei-toivottavaa.

Kaukolämmön parrasvaloihin vievä avainsana ei olekaan puu vaan sähköistyminen. Sähkö ja lämmöntuotanto ovat tulevaisuudessa erottamaton pari. Kun kaukolämpöä tuotetaan yhä enemmän sähköllä ja sen hetkittäiset tuotantopiikit hyödyntäen, kaukolämmön
päästöt vähenevät reilusti. Parhaimmillaan tuloksena on täysin päästötön kaukolämpöjärjestelmä.

Sähköistyminen tarkoittaa ennen kaikkea sitä, että jatkossa lämpöä tuotetaan yhä enemmän kaukolämpöverkkoon liitetyillä suurilla lämpöpumpuilla. Ne toimivat samalla periaatteella kuin pienemmät sähkökäyttöiset lämpöpumput, mutta teholtaan ne saattavat vastata lämpövoimalaitosta. Niillä voidaan tasata minuuteissa tuotannon ja kulutuksen vaihteluita.

Lisää puhdasta sähköä

Lämpöpumppuihin tarvitaan rutkasti lisää sähköä. Rinne ennustaa, että kaukolämmön tuotannon ja liikenteen sähköistymisen seurauksena Suomen vuotuinen sähkönkulutus nousee 85 terawattitunnista 125 terawattituntiin. ”Puhdasta sähköntuotantoa pitää lisätä Suomessa reilusti. Lämpöpumppuja ei ole järkevää pyörittää saksalaisessa kivihiililaitoksessa tuotetulla sähköllä”, painottaa Rinne.

Toisille puhdas sähkö tarkoittaa ydinvoimaa, toisille tuuli- ja aurinkoenergiaa. Tuulivoiman kilpailukyvyn nopea kohentuminen näyttää Smart Energy Transition -hankkeen mukaan johtavan sen nopeaan lisärakentamiseen. Myös ilmastosyyt puoltavat tuulisähköä, sillä tuulivoimaa syntyy Pohjoismaissa eniten kylminä talvikuukausina. Se on kaukolämmityksen kannalta hyvä asia.

Sääriippuvaisen energiantuotannon rinnalle tarvitaan kuitenkin lämpövarastoja tasaamaan aurinko- ja tuulivoiman vaihteluja. Lyhyemmissä, muutamien tuntien pituisissa vaihteluissa tasaamiseen riittävät sähkövarastot, kuten akut, sekä asuintalojen kulutusjousto. Pidemmät varastointitarpeet voidaan Rinteen mukaan kattaa biomassaa käyttävillä yhdistetyn sähkön- ja lämmöntuotannon laitoksilla (CHP) sekä lämpövarastoilla. ”Julkisuudessa puhutaan paljon sähkön varastoimisesta, mutta kylmässä ilmastossa lämpövarastoinnin hinta jää sadasosaan sähkön varastoinnista.” Siksi ylijäämäsähkö kannattaa varastoida lämpönä kaukolämpöverkkoon. Näin uusiutuvan energian tuotanto voidaan hyödyntää aina täysimääräisesti ja joustavasti.

Hukkalämpö talteen

Jos pääkaupunkiseudun datakeskusten hukkalämpö saataisiin napattua talteen kaukolämpöverkkoon, fossiilisten polttoaineiden käyttö voitaisiin normaaliolosuhteissa lopettaa. Nesteen ja Borealiksen Kilpilahden jalostamoiden hukkalämmöllä pystyttäisiin kattamaan 40 prosenttia pääkaupunkiseudun lämmöntarpeesta.

”Toinen tulevaisuuden kaukolämpöverkon avainsanoista onkin avoimuus”, huomauttaa Rinne. Vaikka suurin hukkalämpöpotentiaali piilee konesaleissa ja teollisuudessa, kaksisuuntaisessa kaukolämpöverkossa myös kiinteistöjen ja taloyhtiöiden on mahdollista myydä hukkalämpönsä verkkoon läpinäkyvin, kilpailukykyisin hinnoin. Suomessa on parhaillaan käynnissä useita kehityshankkeita, joissa testataan korttelikohtaista tuotantoa ja alueellisia järjestelmiä.

Tulevaisuudessa kaukolämpöverkossa on myös entistä enemmän älykkäitä järjestelmiä, joilla taloyhtiöt ja loppukäyttäjät voivat optimoida kulutustaan pois lämmön kysyntäpiikeistä. Tiukentuvat rakennusmääräykset, energiaremontit ja ilmastonmuutos vähentävät nekin lämmöntarvetta. Energiateollisuus ennakoi ominaislämmöntarpeen pienentyvän kolmasosalla vuoteen 2050 mennessä.

Rohkeasti kohti uutta

Sähköistymisen seurauksena myös kaukolämpöyrityksiin tarvitaan uudenlaista vastuunjakoa, osaamista ja isoja teknisiä investointeja. Siihen, millainen tuotantopaletista lopulta tulee, vaikuttavat poliittiset päätökset, sähkön hintakehitys ja maailmanpoliittinen tilanne. Rinne on huolissaan eri tuotantomuotojen välille rakennetusta vastakkainasettelusta. Tärkeämpää olisi pitää kaikki vaihtoehdot pöydällä, sillä tulevaisuuden kaukolämpöverkko on kuin hybridijärjestelmä, jossa erilaiset tuotantomuodottäydentävät toisiaan. Kyse ei ole siitä, mikä teknologia voittaa, vaan miten tuotantomuodot sovitetaan parhaiten yhteen. ”Itse investoisin joustavaan biosähkön ja
-lämmön yhteistuotantoon (CHP) yhdistettynä lämpöpumppuihin. Se on hinnanmuutoksista riippumaton yhdistelmä, jolla on mahdollista tuottaa tulevaisuudessa lämpöä kohtuullisen edullisesti.” Rinne pelkää, että epävarmassa investointiympäristössä yritykset valitsevat herkästi halvimman vaihtoehdon, vaikka se harvoin on pitkällä aikavälillä kestävin tai edes edullisin ratkaisu.
”Kyse on rohkeudesta uudistua ja tehdä asioita toisin.” Muutoksen keskellä yksi kuitenkin säilyy: kaukolämmön varmuus, turvallisuus ja vaivattomuus. Niistä ei tarvitse Rinteen mukaan tinkiä silloinkaan, kun kaukolämpö on päästötöntä.

Kaukolämmön tuotanto nyt

Kaukolämpöä tuotetaan useilla eri tavoilla ja energialähteillä, joko yhdessä sähkön kanssa tai pelkkänä lämpönä. Kaukolämpö syntyy pitkälti hiiltä, maakaasua, puuta ja turvetta polttavissa yhteistuotantolaitoksissa. Vuonna 2019 yli kolmannes kotimaisesta kaukolämmöstä tuotetaan uusiutuvilla energialähteillä ja niiden osuus kasvaa koko ajan.

Tulevaisuudessa. Vuonna 2050 kivihiilen käytöstä on viimeistään luovuttu ja muita hiilidioksidipäästöjä aiheuttavia polttoaineita käytetään varavoimana. Päästöttömästä lämmöntuotannosta huolehtivat uusiutuvat energialähteet, lämpöpumput ja lämpövarastot. Avoin ja kaksisuuntainen verkko hyödyntää hukkalämmön. Monipuolinen tuotantopaletti, kysyntäjousto ja älyjärjestelmät huolehtivat verkon joustavuudesta.