Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä

Kari Sipilä

Research output: Book/ReportReport

Abstract

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.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages62
ISBN (Print)951-38-2224-9
Publication statusPublished - 1985
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number332
ISSN0358-5077

Fingerprint

Heating
Hot Temperature

Keywords

  • district heating
  • storage tanks
  • heat recovery
  • energy consumption
  • energy management

Cite this

Sipilä, K. (1985). Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 332
Sipilä, Kari. / Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1985. 62 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 332).
@book{960222026f734300ba8c34c6aa4285b6,
title = "L{\"a}mm{\"o}n varastointi Kuopion kaukol{\"a}mp{\"o}j{\"a}rjestelm{\"a}ss{\"a}",
abstract = "Tutkimuksessa tarkastellaan kaukol{\"a}mp{\"o}varaston kannattavuutta Kuopion kaupungin energiaj{\"a}rjestelm{\"a}ss{\"a}. L{\"a}mp{\"o}varasto on maanp{\"a}{\"a}llinen, lieri{\"o}nmuotoinen, paineistamaton ja eristetty ter{\"a}ss{\"a}ili{\"o}. S{\"a}ili{\"o} on kytketty suoraan kaukol{\"a}mp{\"o}verkkoon siten, ett{\"a} kaukol{\"a}mp{\"o}verkon vett{\"a} voidaan kierr{\"a}tt{\"a}{\"a} varaston kautta. Varaston l{\"a}mp{\"o}tehoksi valittiin 40 MW. Varaston maksimil{\"a}mp{\"o}tila on 95 °C ja minimi 55 °C. Tutkittavat varastokoot olivat energiasis{\"a}ll{\"o}lt{\"a}{\"a}n ja tilavuudeltaan 0,5 GWh/12 000 m3 ja 1,0 GWh /24 500 m3. Varaston k{\"a}yt{\"o}ll{\"a} voidaan lis{\"a}t{\"a} vastapaines{\"a}hk{\"o}n tuotantoa, jolloin vastapainelaitoksen ylim{\"a}{\"a}r{\"a}inen l{\"a}mm{\"o}ntuotanto varastoidaan. Varastoitu l{\"a}mp{\"o} puretaan my{\"o}hemmin kaukol{\"a}mp{\"o}verkkoon, jossa se korvaa kalliimpaa raskas{\"o}ljykattilaenergiaa. Varaston k{\"a}ytt{\"o}tapa ratkaistaan rajakustannusperiaatteella; varastoa ladataan alhaisten l{\"a}mm{\"o}nrajakustannusten aikana ja puretaan kalliiden rajakustannusten aikana. L{\"a}mm{\"o}n rajakustannusvaihtelu pyrit{\"a}{\"a}n saamaan mahdollisimman pieneksi tarkastellulla aikav{\"a}lill{\"a}. Varaston ajotavan optimointi ratkaistaan lineaarisella ohjelmointitekniikalla. Varaston kannattavuutta tutkittiin kolmena valittuna laskentavuotena: 1985, 1990, 1995. Laskentavuosien l{\"a}mm{\"o}n ja s{\"a}hk{\"o}n kulutusvaihtelu perustuu vuoden 1983 todellisiin tuntikeskitehoihin. Laskennan hintataso on kev{\"a}{\"a}n 1984 tasolla, jolloin turpeen hinta oli 46 mk/MWh ja {\"o}ljyn hinta 92 mk/MWh. Ter{\"a}s{\"o}ljyvaraston k{\"a}ytt{\"o} kausivarastointiin siten, ett{\"a} l{\"a}mp{\"o}{\"a} siiret{\"a}{\"a}n kes{\"a}lt{\"a} talvelle, todettiin kannattamattomaksi. Lyhytaikaisvarastointi (vuorokausi-, viikkojaksolla) osoittautui pienemm{\"a}ll{\"a} 0,5 GWh:n varastokoolla kannattavimmaksi. Vuosituotto kasvoi vuodesta 1985 vuoteen 1995. Investoinnin kannattavuutta arvioitiin takaisinmaksuajan perusteella k{\"a}ytt{\"a}en 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 p{\"a}{\"a}asiassa talvik{\"a}yt{\"o}st{\"a}. Kes{\"a}ll{\"a} l{\"a}mm{\"o}n rajakustannuserot p{\"a}iv{\"a}ll{\"a} ja y{\"o}ll{\"a} ovat niin pienet, ett{\"a} varaston tuotto j{\"a}{\"a} v{\"a}h{\"a}iseksi. 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 sek{\"a} 1,0 GWh:n varstolle 16,5 ja 12,0 vuotta. Varaston tuottoa arvioitiin my{\"o}skin 6.10.1984 tapahtuneen {\"o}ljyn hinnan korotuksen j{\"a}lkeen. {\"O}ljyn hintana k{\"a}ytettiin 114,54 mk/GWh ja muut kustannukset pidettiin entisell{\"a}{\"a}n. Nyt investointien takaisinmaksuajoiksi saatiin 11,8 ja 8,3 vuotta 0,5 GWh:n varastolle ja13,3 sek{\"a} 9,5 vuotta 1,0 GWh:n varastolle, jos rakentamisvuosi on 1985 tai 1990.",
keywords = "district heating, storage tanks, heat recovery, energy consumption, energy management",
author = "Kari Sipil{\"a}",
year = "1985",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-2224-9",
series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "332",
address = "Finland",

}

Sipilä, K 1985, Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 332, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä. / Sipilä, Kari.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1985. 62 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 332).

Research output: Book/ReportReport

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 -

Sipilä K. Lämmön varastointi Kuopion kaukolämpöjärjestelmässä. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1985. 62 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 332).