Oletko koskaan avantouinnilla miettinyt, että tässäpä olisi oiva tapa lämmittää kaupunkia?
Arkijärjellä ajateltuna Helsingin energiayhtiö Helenin uusi selvitys voi kuulostaa hölmöläisen hommalta.
– Me näemme, että tässä on järkeä. Meidän täytyy lämmittää Helsinki, ja merivesilämpö on uusiutuvaa ja ehtymätöntä. Se on lämmönlähteenä itsessään ilmainen, vaikka sen hakeminen ei ole ilmaista missään määrin, sanoo Helenin yksikönpäällikkö Janne Rauhamäki.
Kysymys on, voisiko Helsingin Ruoholahdessa sijaitsevan Salmisaaren kivihiilivoimalan lämmön korvata meriveden lämmöllä – myös niinä talvina, jolloin pakkaset tekevät jäisen kannen Suomenlahden ylle.
Kysymys on iso, sillä ilmastonmuutosta kiihdyttävää kivihiiltä poltetaan pakkaspäivinä Salmisaaressa isolla liekillä. Kattila polttaa kivihiiltä joka minuutti tuhat kiloa, eli henkilöauton painon verran. Kivihiilen lisäksi kattilassa palaa myös pienempi määrä puupellettejä.
Kivihiilivoimala voi tuottaa lämpöä 300 megawatin teholla ja sähköä 160 megawatin teholla.
Nyt Helen pohtii merivesilämpöpumppulaitosta, joka tuottaisi lämpöä usean sadan megawatin teholla.
Se olisi merkittävä siivu koko kaupungin lämmittämisestä. Helsingin kaukolämmön kulutus heilui 250:n ja 2500:n megawatin välillä vuonna 2016. Nämä tiedot Helen on julkaissut avoimena datana (Helen).
Merivesilämpölaitos olisi erittäin merkittävä ratkaisu erittäin vaikeaan ja tärkeään ongelmaan.
– Lämpöpumputkin tarvitsevat lämmönlähteen. Niitä ei isossa mittakaavassa hirveästi ole, jos haluaa tehdä kerralla isompaa, sanoo Rauhamäki.
Matala rannikko venyttää merivesitunnelia
Koska kaupunki tarvitsee lämpöä etenkin talvella, merivesi pitää ottaa sieltä, missä se on talvellakin lämmintä. Tai pitäisikö sanoa vähiten kylmää.
Tavoitteena on, että veden lämpötila olisi ympäri vuoden vähintään 2 astetta. Sellaista pitäisi löytyä Suomenlahdelta noin 50–60 metrin syvyydestä.
Pitää löytää siis syvänteitä, ja mielellään laajoja, koska vettä tarvitaan suuret määrät.
Juuri tällaisten paikkojen etsiminen on nyt alkavan selvitystyön ytimessä.
Sitten pitäisi olla vielä mahdollisimman suuri varmuus siitä, etteivät olosuhteet muutu. Huomioon pitäisi ottaa esimerkiksi merivirrat, veden kerrostuneisuus ja se, miten veden ottaminen muuttaa tilannetta.
– Kun luonnonvoimista on kysymys, kaikkia epävarmuustekijöitä on vaikea sulkea pois, vaikka selvitykset tekee huolellisesti, sanoo Rauhamäki.
Helsingin epäonni on se, että rannikko on matala.
Vasta parinkymmenen kilometrin päässä pohja alkaa olla säännönmukaisesti yli 60 metrin syvyydessä.
Suomenlahden vastarannalla Virossa syvänteet ovat huomattavasti lähempänä rantaviivaa. Myös Tukholmassa, jossa merivesilämpöpumput käyvät jo, olosuhteet ovat huomattavasti paremmat.
– Eihän Helsingin sijainti ole tietysti mikään maailman paras, jos sitä verrataan melkein mihin tahansa. Mutta täällä pitää elää niissä realiteeteissa mitä on, naurahtaa Rauhamäki.
Merivesitunneliin mahtuisi ajamaan rekalla
Tunneli olisi paitsi pitkä myös paksu.
Koska hyisestä merivedestä on tarkoitus tehdä 90-asteista kaukolämpöä, merivettä tarvitaan todella paljon.
Jos tunneli tehdään perinteisellä menetelmällä, siitä tulee jo porauskoneiden koon takia niin iso, että siitä mahtuisi ajamaan rekalla.
Merivesi virtaisi hidasta kävelyvauhtia kohti lämpöpumppulaitosta.
Salmisaari olisi laitokselle sopiva paikka, koska sieltä lähtee kaukolämpöä kaupunkilaisille jo nyt. Moni putki ja laite löytyisi jo valmiina.
Mutta laitoksen paikkaan vaikuttaa myös se, mihin päin avomerta tunnelin toinen pää tulisi. Ja se, mihin isot lämpöpumput saadaan mahtumaan.
Laitoksella lämpöpumput ottavat kaksiasteisesta merivedestä irti kaiken energian minkä saavat ja johdattavat sen kaukolämpöverkon kautta kaupunkilaisten suihkuveteen ja lämmityspattereihin.
Merivesi jäähtyy 0,5-asteiseksi ja palaa takaisin mereen – johonkin sopivaan paikkaan ja huomattavasti lähemmäksi kuin 20 kilometrin päähän.
Lämpöpumppulaitoksen idea on karkeasti ottaen seuraava: Jos 10 litran vesiämpäriä jäähdytetään 1,5 astetta, siitä saadulla energialla voi lämmittää puolen litran teekannua 30 astetta. Kun myös lämpöpumppujen käyttämä sähkö muuttuu lämmöksi, vesikannun lämpötila on noussut jo 50 astetta.
Eli jäähdyttämällä suurta vesimäärää vähän voi lämmittää pientä vesimäärää paljon.
Kaukolämmön tekeminen kylmästä merivedestä syö sähköä
Merivesilämpölaitoksen vähäpäästöisyys perustuu samaan periaatteeseen kuin muidenkin lämpöpumppujen: sen sijaan, että lämpö tuotetaan esimerkiksi kivihiiltä, maakaasua tai öljyä polttamalla, lämpöpumput käyttävät sähköä. Sen päästöt ovat Suomessa kohtuullisen matalat ja pienenemään päin.
Lämpöpumppulaitos kuluttaa sähköä sitä vähemmän, mitä vähemmän sen pitää nostaa energialähteen – esimerkiksi ilman tai veden – lämpötilaa.
Nyt, kun tarkoitus olisi tehdä kuumaa kaukolämpöä kylmästä merivedestä, sähköä kuluu väkisinkin runsaasti.
Laitoksen tuottamasta kaukolämmöstä suurin piirtein 40 prosenttia olisi peräisin sähköstä ja 60 prosenttia merivedestä. Eli kun laitos kuluttaa yhden wattitunnin sähköä, se tuottaa kaksi ja puoli wattituntia kaukolämpöä – sen lämpökerroin olisi siis 2,5.
Rauhamäki huomauttaa, että kyseessä on karkea arvio noin 0,5 yksikön tarkkuudella.
Vertailun vuoksi: kun Katri Valan laitos tekee kaukolämpöä esimerkiksi 10-asteisesta jätevedestä, sen lämpökerroin on suuruusluokkaa 3.
Perinteisten maalämpöpumppujen lämpökerroin on usein kolmen ja neljän välillä.
Vantaalle rakennettavassa parin kilometrin geolämpölaitoksessakin lämpökerroin on kolmen ja neljän välillä, kun lämpö kiertää kaukolämpöverkon kautta. Espoon Koskelossa samankaltaisen geolämpölaitoksen lämpö menee suoraan kiinteistöön, ja lämpökerroin on 3,5–4,5.
Jos Espoon Otaniemeen rakennettava jättimäinen geolämpölaitos saadaan toimimaan, se tuottaa yhdellä wattitunnilla sähköä jopa liki kymmenen wattituntia lämpöä. Idea on, että 7 kilometrin syvyydestä saadaan niin kuumaa vettä, että se kelpaa kaukolämpöverkkoon sellaisenaan ilman lämpöpumppuja.
Helen: Kustannustehokas nykylaitoksiin verrattuna
Merivesilämpölaitos tarvitsisi siis pitkän putken ja suuren lämpöpumppulaitoksen ja kuluttaisi vielä aika tavalla sähköä.
Juuri näistä syistä ajatusta on pidetty aiemmin kannattamattomana.
– Verrattaessa vaikkapa Helenin maanalaiseen Esplanadin lämpöpumppulaitokseen, ominaisinvestointi (€/MW) kokonaisuudelle olisi moninkertainen, kirjoitti itse Rauhamäki blogissaan keväällä 2019.
Esplanadin laitos tekee kaukolämpöä kaukojäähdytyksen sivutuotteena. Talvisin se ei kaupunkia juuri lämmitä – toisin kuin merivesilämpöpumppu.
Mutta vaikka merivesilämpöpumppu kävisi täysillä päivät pääksytysten, sen tuottama lämpö olisi Esplanadia kalliimpaa.
– Jos kokonaisinvestointina katsotaan, suuren kokoluokan merivesilämpöpumpun kustannus ei olisi lämpötehoon nähden sentään moninkertainen, mutta korkeampi kyllä, sanoo Rauhamäki.
Merivesilämpöpumppu ei kuitenkaan nostaisi kaupunkilaisten kaukolämpölaskuja, vakuuttaa yksikönpäällikkö.
– Laitos olisi kustannustehokas kaukolämmön lähde, kun vertailee nykyisten laitosten käytön hintasuuntaa. Polttoaineiden verotusta on kiristetty voimakkaasti. Samalla sähkön hinta on laskenut ja teollisten lämpöpumppujen verotus on laskemassa, luettelee Rauhamäki.
Yksikönpäällikkö sanookin, että selvityksen tekeminen juuri nyt ei johdu siitä, että käytettävä teknologia olisi ottanut merkittäviä harppauksia. Huomattavasti suurempi muutos on tapahtunut toimintaympäristössä, siis esimerkiksi ilmastotavoitteissa ja verotuksessa.
Merivesi samalle pöydälle geolämmön, öljynjalostamon hukkalämmön ja ydinreaktorien kanssa
Kun Helsinki pyrkii eroon kivihiilestä – ja lopulta myös fossiilisesta maakaasusta – uusille vaihtoehdoille on todellakin tarve.
Ensihätään kivihiiltä korvataan polttamalla puuta, mutta lopullinen tavoite on tuottaa lämpöä ilman polttamista.
Merivesilämpöpumppulaitos asettuu nyt samalle pöydälle, missä ovat jo ainakin geolämpö, Kilpilahden öljynjalostamon hukkalämpöjen hyödyntäminen sekä pienet ydinreaktorit.
Yhdistävä tekijä kaikille on se, että ilmaston näkökulmasta niitä tarvittaisiin kipeästi, mutta vielä on turhan aikaista sanoa, mikä tai mitkä niistä lopulta otetaan käyttöön.
– Tilaa on ainakin jossakin mittakaavassa kaikille, onhan meillä näitä ilmastotalkoita jäljellä kivihiilen jälkeenkin. Kunkin hankkeen edellytykset tässä hetkessä määrittelevät, mitä tehdään ensin, sanoo Rauhamäki.
Kuinka todennäköistä on, että merivesilämpöpumppulaitos joskus oikeasti rakennetaan?
– Sitä on tällä hetkellä vielä mahdoton sanoa. Mutta kun nyt alkavat selvitykset valmistuvat ensi vuoden lopulla, olemme paljon viisaampia, Rauhamäki sanoo.
Juttua korjattu 2.12.2020: Esimerkkinä käytetyn puolen litran teekannun lämpötila nousee yhteensä 50 astetta, kun mukaan lasketaan myös lämpöpumppujen käyttämän sähkön muuttuuminen lämmöksi. Alunperin tekstissä luki, että lämpötila nousisi 75 asteeseen. Kun hyötysuhde (COP) on 2,5, jäähdytettävän veden energia lämmittää vettä 30 astetta ja lämpöpumppujen kuluttama sähkö 20 astetta – ei 45 astetta.
Millaisia ajatuksia aihe herättää? Voit keskustella lauantaihin 3. lokakuuta kello 23:een saakka.
Lue seuraavaksi: