TY - BOOK
T1 - Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä
AU - Sipilä, Kari
PY - 1985
Y1 - 1985
N2 - Tutkimuksessa tarkastellaan kaukolämpövaraston
kannattavuutta Kuopion kaupungin energiajärjestelmässä.
Lämpövarasto on maanpäällinen, lieriönmuotoinen,
paineistamaton ja eristetty terässäiliö. Säiliö on
kytketty suoraan kaukolämpöverkkoon siten, että
kaukolämpöverkon vettä voidaan kierrättää varaston
kautta. Varaston lämpötehoksi valittiin 40 MW. Varaston
maksimilämpötila on 95 °C ja minimi 55 °C. Tutkittavat
varastokoot olivat energiasisällöltään ja tilavuudeltaan
0,5 GWh/12 000 m3 ja 1,0 GWh /24 500 m3.
Varaston käytöllä voidaan lisätä vastapainesähkön
tuotantoa, jolloin vastapainelaitoksen ylimääräinen
lämmöntuotanto varastoidaan. Varastoitu lämpö puretaan
myöhemmin kaukolämpöverkkoon, jossa se korvaa kalliimpaa
raskasöljykattilaenergiaa. Varaston käyttötapa
ratkaistaan rajakustannusperiaatteella; varastoa ladataan
alhaisten lämmönrajakustannusten aikana ja puretaan
kalliiden rajakustannusten aikana. Lämmön
rajakustannusvaihtelu pyritään saamaan mahdollisimman
pieneksi tarkastellulla aikavälillä. Varaston ajotavan
optimointi ratkaistaan lineaarisella
ohjelmointitekniikalla.
Varaston kannattavuutta tutkittiin kolmena valittuna
laskentavuotena: 1985, 1990, 1995. Laskentavuosien lämmön
ja sähkön kulutusvaihtelu perustuu vuoden 1983
todellisiin tuntikeskitehoihin. Laskennan hintataso on
kevään 1984 tasolla, jolloin turpeen hinta oli 46 mk/MWh
ja öljyn hinta 92 mk/MWh. Teräsöljyvaraston käyttö
kausivarastointiin siten, että lämpöä siiretään kesältä
talvelle, todettiin kannattamattomaksi.
Lyhytaikaisvarastointi (vuorokausi-, viikkojaksolla)
osoittautui pienemmällä 0,5 GWh:n varastokoolla
kannattavimmaksi. Vuosituotto kasvoi vuodesta 1985
vuoteen 1995. Investoinnin kannattavuutta arvioitiin
takaisinmaksuajan perusteella käyttäen 5 %:n
reaalikorkoa. Rakentamisajankohdat valittiin vuosille
1985 ja 1990. 0,5 GWh:n/12 000 m3 varaston
takaisinmaksuajaksi saatiin ko. tapauksissa 16,5 ja 12,8
vuotta. 1,0 GWh:n /24 500 m3 varaston
takaisinmaksuajoiksi saatiin vastaavasti 20,0 ja 15,5
vuotta. Varaston tuotot muodostuivat pääasiassa
talvikäytöstä. Kesällä lämmön rajakustannuserot päivällä
ja yöllä ovat niin pienet, että varaston tuotto jää
vähäiseksi.
Tutkimuksessa arvioitiin polttoaineiden hinnan vaikutusta
varaston kannattavuuteen olettamalla polttoaineille 2 %:n
reaalinen hinnan nousu vuosittain. Em.
rakentamisajankohtien ja koron mukaan laskettuna saatiin
0,5 GWh:n varaston takaisinmaksuajaksi 13,7 ja 9,7 vuotta
sekä 1,0 GWh:n varstolle 16,5 ja 12,0 vuotta. Varaston
tuottoa arvioitiin myöskin 6.10.1984 tapahtuneen öljyn
hinnan korotuksen jälkeen. Öljyn hintana käytettiin
114,54 mk/GWh ja muut kustannukset pidettiin entisellään.
Nyt investointien takaisinmaksuajoiksi saatiin 11,8 ja
8,3 vuotta 0,5 GWh:n varastolle ja13,3 sekä 9,5 vuotta
1,0 GWh:n varastolle, jos rakentamisvuosi on 1985 tai
1990.
AB - Tutkimuksessa tarkastellaan kaukolämpövaraston
kannattavuutta Kuopion kaupungin energiajärjestelmässä.
Lämpövarasto on maanpäällinen, lieriönmuotoinen,
paineistamaton ja eristetty terässäiliö. Säiliö on
kytketty suoraan kaukolämpöverkkoon siten, että
kaukolämpöverkon vettä voidaan kierrättää varaston
kautta. Varaston lämpötehoksi valittiin 40 MW. Varaston
maksimilämpötila on 95 °C ja minimi 55 °C. Tutkittavat
varastokoot olivat energiasisällöltään ja tilavuudeltaan
0,5 GWh/12 000 m3 ja 1,0 GWh /24 500 m3.
Varaston käytöllä voidaan lisätä vastapainesähkön
tuotantoa, jolloin vastapainelaitoksen ylimääräinen
lämmöntuotanto varastoidaan. Varastoitu lämpö puretaan
myöhemmin kaukolämpöverkkoon, jossa se korvaa kalliimpaa
raskasöljykattilaenergiaa. Varaston käyttötapa
ratkaistaan rajakustannusperiaatteella; varastoa ladataan
alhaisten lämmönrajakustannusten aikana ja puretaan
kalliiden rajakustannusten aikana. Lämmön
rajakustannusvaihtelu pyritään saamaan mahdollisimman
pieneksi tarkastellulla aikavälillä. Varaston ajotavan
optimointi ratkaistaan lineaarisella
ohjelmointitekniikalla.
Varaston kannattavuutta tutkittiin kolmena valittuna
laskentavuotena: 1985, 1990, 1995. Laskentavuosien lämmön
ja sähkön kulutusvaihtelu perustuu vuoden 1983
todellisiin tuntikeskitehoihin. Laskennan hintataso on
kevään 1984 tasolla, jolloin turpeen hinta oli 46 mk/MWh
ja öljyn hinta 92 mk/MWh. Teräsöljyvaraston käyttö
kausivarastointiin siten, että lämpöä siiretään kesältä
talvelle, todettiin kannattamattomaksi.
Lyhytaikaisvarastointi (vuorokausi-, viikkojaksolla)
osoittautui pienemmällä 0,5 GWh:n varastokoolla
kannattavimmaksi. Vuosituotto kasvoi vuodesta 1985
vuoteen 1995. Investoinnin kannattavuutta arvioitiin
takaisinmaksuajan perusteella käyttäen 5 %:n
reaalikorkoa. Rakentamisajankohdat valittiin vuosille
1985 ja 1990. 0,5 GWh:n/12 000 m3 varaston
takaisinmaksuajaksi saatiin ko. tapauksissa 16,5 ja 12,8
vuotta. 1,0 GWh:n /24 500 m3 varaston
takaisinmaksuajoiksi saatiin vastaavasti 20,0 ja 15,5
vuotta. Varaston tuotot muodostuivat pääasiassa
talvikäytöstä. Kesällä lämmön rajakustannuserot päivällä
ja yöllä ovat niin pienet, että varaston tuotto jää
vähäiseksi.
Tutkimuksessa arvioitiin polttoaineiden hinnan vaikutusta
varaston kannattavuuteen olettamalla polttoaineille 2 %:n
reaalinen hinnan nousu vuosittain. Em.
rakentamisajankohtien ja koron mukaan laskettuna saatiin
0,5 GWh:n varaston takaisinmaksuajaksi 13,7 ja 9,7 vuotta
sekä 1,0 GWh:n varstolle 16,5 ja 12,0 vuotta. Varaston
tuottoa arvioitiin myöskin 6.10.1984 tapahtuneen öljyn
hinnan korotuksen jälkeen. Öljyn hintana käytettiin
114,54 mk/GWh ja muut kustannukset pidettiin entisellään.
Nyt investointien takaisinmaksuajoiksi saatiin 11,8 ja
8,3 vuotta 0,5 GWh:n varastolle ja13,3 sekä 9,5 vuotta
1,0 GWh:n varastolle, jos rakentamisvuosi on 1985 tai
1990.
KW - district heating
KW - storage tanks
KW - heat recovery
KW - energy consumption
KW - energy management
M3 - Report
SN - 951-38-2224-9
T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
BT - Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä
PB - VTT Technical Research Centre of Finland
CY - Espoo
ER -