Sähkökattiloista on moneksi energiantuotannossa

25.3.2024
Uutiset Suurkiinteistöt Teollisuus

Suomessa biopolttoaineiden hintojen nousu yhdessä samanaikaisen suuren kysynnän kanssa on kiihdyttänyt siirtymää sähkökattiloihin prosessihöyryn tuotannossa. Tämä siirtymä ei vastaa ainoastaan taloudellisiin paineisiin vaan osoittaa myös kasvavaa sitoutumista ympäristön kestävyyteen.

Sähkö, erityisesti kun sitä saadaan laajenevista tuulienergiainvestoinneista, tarjoaa puhtaamman, kilpailukykyisen vaihtoehdon perinteisille energialähteille. Tämä muutos on lisäksi helpottunut sähköpörssimarkkinoiden ansiosta, jotka mahdollistavat hyödyn saamisen sähkön spot-hintojen vaihteluista, tehden sähkökattiloista taloudellisesti houkuttelevan vaihtoehdon.

Biopolttoaineiden kysyntä on kiihtynyt, kun selluteollisuus ja energiasektori kilpailevat samasta puuraaka-aineesta. Uusia strategioita tarvitaan, jotta biopolttoaineita riittää tulevaisuudessakin ja jotta samalla voidaan varmistaa yritysten sitoutuminen päästöttömään tuotantoon.

Lämpöpumppu- ja sähkökattilaratkaisut tarjoavat vaihtoehdon kiinteisiin polttoaineisiin perustuvalle höyryn ja kuuman veden tuotannolle. Molempia teknologioita onkin jo laajalti käytössä sekä teollisuudessa että kaukolämpölaitoksissa.

– Sähköntuotannon siirtyessä kohti hiilineutraaliutta ja polttoaineiden hintojen noustessa on sähkön hyödyntäminen lämmöntuotannossa alkanut näyttää erittäin houkuttelevalta. Erityisesti pörssisähkön ajoittaiset ilmaiset tunnit tarjoavat kiinnostavia mahdollisuuksia. Kääntöpuolena on tietysti hurjat hintapiikit ja pahimmillaan sähkön saatavuusongelmat tuulivoimasta riippuvaisessa sähköverkossa, sanoo Advenin konseptisuunnittelija Panu Siirtola.

Lämmöntuotannon sähköistymisen suosiota Suomessa siivittää panostukset tuulienergiainfraan ja sen myötä sähkön matka lähes päästöttömäksi.

Motivan mukaan Suomen tuulivoimalat tuottivat vuonna 2023 sähköä jo 14,4 TWh, mikä vastasi noin 18 prosenttia Suomen sähkönkulutuksesta. Päästötöntä sähkötuotanto on jo lähes 94%:sti kertoo Energiateollisuus ry.

Kuitenkin sähkön saatavuuden ja sen hinnan vaihdellessa sähkökattilatoteutukset saattavat kuulostaa hulluudelta.

Sähkökattilat tuovat parhaan hyödyn järjestelmissä, joissa niitä voidaan ohjata pörssisähkön hinnan mukaan. Kalleimpien tuntien aikaan tuotanto pitäisi kuitenkin pystyä siirtää johonkin vaihtoehtoiseen menetelmään. Näitä voivat olla perinteinen polttoon perustuva lämmöntuotanto tai sähkökattilan rinnalle rakennettu riittävä lämpövarasto, josta voidaan purkaa edullisena aikana tuotettua energiaa.

Nopeasti mukautuva ratkaisu perus- ja huippuenergiantuotantoon

Siirtolan mukaan sähkökattilat soveltuvat parhaiten kohteisiin, joissa ei ole paikallista lämmönlähdettä, esimerkiksi prosessien hukkalämpöä tai geotermistä energiaa, josta tarvittava lämpö voitaisiin hyödyntää lämpöpumpulla, tai jos lämmön tarve on korkeampi kuin mihin lämpöpumpuilla voidaan päästä.

Sähkökattiloiden säätö on nopeaa ja niitä voidaan suunnitella hyvin laajalle lämpötila ja painetasoille, joten ratkaisuna sähkökattila voi soveltua mihin kohteeseen tahansa.

– Polttoaineiden hintojen noustua, sähkökattiloita on ollut mielekästä tarkastella perinteisen energiantuotannon rinnalla ja tilanteen mukaan niitä voidaan hyödyntää pohja- tai huippukuormana. Päästöttömyytensä ja kustannusetujensa vuoksi sähkökattilat tuovat merkittävän edun esimerkiksi kohteissa, joissa energiaa tuotetaan vielä fossiilisilla polttoaineilla, linjaa Siirtola.

Entä käyttö?

Suurin osa sähkökattilan käyttökustannuksista muodostuu itse sähkön hinnasta. Tätä pohtiessa on hyvä tarkastella mahdollinen oma sähköntuotanto, minkälainen osa sähkön hinnasta on suojattu ja millaisia säästöjä siirtokustannuksista voisi saada liittymällä korkeamman jännitteen verkkoon.

Lisäksi on hyvä huomioida vaihtoehtoisten lämmöntuotantomuotojen hyötysuhde. Tätä tarkastellessa sähkökattila on käyttökustannuksiltaan siis aina lämpöpumppuhanketta kalliimpi vaihtoehto, vaikka investointina se olisikin merkittävästi edullisempi.

Huoltotehokkuuden kannalta sähkökattilat ovat suhteellisen yksinkertaisia operoida. Erityisesti koska toteutuksessa ei tarvita mittavia, huoltoa vaativia polttoainejärjestelmiä eikä polttoaineen laadusta tarvitse huolehtia.

Mitä se vaatii ja miten homma tapahtuu?

Ratkaisun suunnittelu lähtee liikkeelle samalla tapaa kuin muutkin Advenin hankeselvitykset: kokonaisvaltaisen tarkastelun avulla selvitetään, miten pysytään vastaamaan asiakkaan energiatarpeisiin minimoiden kokonaisenergiankäyttö ja päästöt.

Energiamallinnuksessa tarkastellaan, voiko prosessista ottaa lämpöjä talteen ja/tai tuottamaan lämpöä lämpöpumpuilla. Jos näitä vaihtoehtoja ei ole, tarkastellaan hankkeeseen parhaiten soveltuva kattilaratkaisu. Tätä varten pitää olla selvillä perusenergiatarpeeseen liittyviä asioita eli tarvitaanko kuumaa vettä, höyryä ja kuinka paljon energiaa prosessi vaatii nyt ja tulevaisuudessa.

Kun nämä asiat ovat selvillä, arvioidaan eri vaihtoehtoja ja tässä prosessissa sähkökattila voi valikoitua oikeaksi ratkaisuksi.

– Advenin asiakkaidenhan ei tarvitse näistä asioista huolehtia. Energy as a Service -konseptimme kattaa asiakkaan näkökulmasta kaiken kokonaisuuden suunnittelusta ja projektoinnista rahoitukseen ja elinkaarenaikaiseen käyttöön ja kunnossapitoon asti, Panu muistuttaa.

Erityishuomiota on kiinnitettävä saatavilla olevaan sähkön syöttöön, eli jos paikallisella sähköasemalla ei ole kattilan vaatimaa sähkökapasiteettia, eikä sitä esimerkiksi liian pitkien etäisyyksien vuoksi pystytä kannattavasti vahvistamaan, silloin sähkökattila ei ole paras vaihtoehto.

Myös vesikemia on tärkeää sähkökattilatoteutuksissa. Kattilatyypin mukaan syöttöveden laatuun tulee kiinnittää erityistä huomiota, jotta sähkön johtavuus vedessä saadaan kattilalle sopivaksi ja ettei kattilarunkoon ja putkistoihin tule ongelmia käyttöiän aikana.

Syöttövesi voi olla esimerkiksi asiakkaan prosesseista kierrätettyä tai kunnan verkostosta saatavaa vettä.

– Kattilavaatimusten ja saatavilla olevan veden mukaan Advenin vesitiimi määrittää millaisen käsittelyn syöttövesi vaatii. Usein tärkeimpiä tarkastelun kohteita ovat kalkin ja kiintoaineen poisto, pH-säätö, korroosionhallinta ja orgaanisten aineiden hallinta. Lisäksi vesikemian jatkuva seuraaminen takaa, ettei ongelmia myöskään synny jatkossa, Siirtola summaa.

Advenin energiapalvelukokonaisuuksia, joissa hyödynnetään sähkökattiloita:

Yhteensä kuusi käytössä olevaa laitosta tai käynnissä olevaa investointiprojektia eri teollisuudenalojen asiakkaille.

Valio Haapavesi: 12MW sähköhöyrykattilalaitos, joka tuottaa vuosittain 50 GWh lämpöenergiaa Valion Haapaveden tehtaan tuotannon tarpeisiin

Valio Riihimäki: vara- ja huippuenergia tuotetaan nyt sähkökattilalla maakaasun sijaan

Keliber-hanke: rikastamon lämmitysratkaisu yhdistää sähkökattilat ja biopolttoaineet

Mirka: sähkökattila ja aurinkovoimala edistävät Mirkan ilmastotavoitteita

Mirka: Mirkan tehtaalle täysin fossiiliton energiaratkaisu

Neste Naantali: sähköllä päästötöntä höyryä Nesteen Naantalin terminaaliin

Arla Kallhäll: kolme 2 MW sähkökattilaa

Toteutuneiden ja käynnissä olevien hankkeiden lisäksi käynnissä on kymmeniä selvityksiä teollisuuden ja kaukolämpöverkkojen sähköistämisestä.

Tilaa Advenin uutiskirje

Lue lisää teollisesta energiantuotannosta ja hiilineutraaleista kiinteistöenergiaratkaisuista.