UUTTA ENERGIASSA: Hybridimoduulilla tuotetaan ja varastoidaan energiaa

Perjantai, toukokuu 8, 2020 - 15:02

Uutta energiassa –juttusarjassa kerrotaan uusista teknologioista ja toimintamalleista olla energiayrittäjä. Jos sinulla on mielessäsi jokin uusi energiainnovaatio, josta haluaisit kuulla lisää, vinkkaa siitä meille! Juttuehdotuksia voi lähettää hanketiimille osoitteeseen iida.hollmen@bioenergia.fi

Vähähiilistä energian pientuotantoa hybridimoduulilla

Hybridimoduuli tuottaa bio- ja aurinkoenergiaa ja varastoi sitä vesivaraajaan. Kehitystyö moduulin parissa tähtää kustannustehokkuuden parantamiseen ja haitallisten palokaasujen vähentämiseen. Kehityshanketta vetävän Susan Heikkilän mukaan hybridimoduuli sopisi esimerkiksi maatilamittakaavaan.

Kerro itsestäsi?

Olen Susan Heikkilä ja toimin Hämeen ammattikorkeakoulussa sähkö- ja automaatiotekniikan koulutusohjelmassa opettajana. Kuulun HAMK Tech-tutkimusyksikön Energiatehokkuus-tutkimusryhmään, jossa toimin VEneCT-hankkeen projektipäällikkönä.

Kehitätte hybridimoduulia energian pientuotantoon. Mistä siinä on kyse?

Hybridimoduuli on fyysinen moduulimainen SSAB Ruukki Oy:n kanssa yhteistyössä rakennettu rakennus. Se suunniteltiin pilottikohteeksi tarjoamaan lämpöenergiaa eri lähteiden avulla. Energialähteiksi rakennettiin aurinkolämpö, aurinkopaneeli ja biokattila. Moduuliin rakennettiin myös kolme erilaista lämpöenergian varastointitapaa käyttäen vettä ja orgaanisia olomuodonmuutosmateriaaleja. Tutkimuskäytön lisäksi moduulia käytetään opetuskäytössä. Sen avulla voidaan havainnollistaa säätötekniikan prosessin optimointia ja uusiutuvan energian sovelluksia. Moduulimaisuus tarkoittaa sitä, että tarvittaessa tällaisia yksiköitä voidaan yhdistää laajemmiksi kokonaisuuksiksi.

Peruslämmönlähteenä toimii bioenergiakattila, jonka polttoaineena voidaan käyttää haketta, pellettiä tai muuta energiapitoista kiinteätä polttoainetta. Tämän rinnalla toimii aurinkolämpökeräin lisälämmön tuottamiseksi sekä aurinkopaneeli käyttösähköenergian tuottamiseksi. Lämpöenergiaa säilötään kolmeen vesivaraajaan, joista yksi on faasivaraaja ja kaksi tavallista vesivaraajaa. Sähköenergiaa syötetään invertterin kautta hybridimoduulin sisäverkkoon.

Arkkitehtikuva: Juuso Horelli

Mistä tarpeesta moduulin kehitys on saanut alkunsa?

Energiasta puhutaan paljon. Pohdinnassa ovat saatavuus, hinta, ympäristö ja ilmastonmuutoksen myötä entistä korostetummin myös ihmisten arvot. Hiilijalanjäljen pienentäminen ja uusiutuvan energian käyttö ovat keskeisiä tekijöitä sekä kansallisen että globaalin ilmastostrategian toteuttamiseksi. Tarvitaan siis tutkittua tietoa energiatehokkuudesta.

VEneCT-hanke on jatkoa Tarkalla ohjauksella energiatehokkuutta -hankkeelle. Mistä siinä oli kyse ja miten nykyinen hanke on jatkoa siitä?

Tarkalla ohjauksella energiatehokkuutta -hankkeessa kartoitettiin olemassa olevia energian tuotanto-, varastointi- ja hyödyntämiskeinoja sekä selvitettiin uusia mahdollisuuksia energiatehokkuuden lisäämiseen. Nyt jatketaan aloitettua kehitystyötä ja tähdätään selvittämään erityisesti sitä, millä energiaratkaisuilla vastataan vähähiilisyyden vaatimuksiin.

Miten kehitysprosessi on edennyt?

Hybridimoduuliin on integroitu sähkön tuotanto ja varastointi. Kustannustehokkuuden parantamiseksi ja haitallisten palokaasujen vähentämiseksi polttoprosessia optimoidaan ja hyötysuhdetta parannetaan. Myös varastointimenetelmien tutkimusta jatketaan. Kotitalouksien näkökulmasta kiinnostava selvityskohde on se, voisiko polttoprosessissa vähäisessä määrin käyttää myös biojätettä.

Alkuperäisessä suunnitelmassa ajatuksena oli käyttää ORC-tekniikkaa (organic rankine cycle) ja mikroturbiinia. Näistä kuitenkin luovuttiin turvallisuus- ja kustannussyistä. Korvaavaksi tekniikaksi otettiin Thermoelectric generator, jossa hukkalämmöstä saadaan tuotettua sähköä.

Polttoprosessista syntyneitä kaasuja ja pienhiukkasia mitataan kaasuanalysaattorilla ja pienhiukkasmittarilla. Perustana on viisivaiheinen koeajosuunnitelma, jossa pohditaan, mikä olisi optimaalisin polttoaine ja millaisia päästöjä syntyy eri polttoainevaihtoehdoilla. Nyt testataan koeajosuunnitelman mukaisesti kahta asiaa: ensiksi selvitetään, voitaisiinko biojätettä polttaa vähäisessä määrin hakkeen ja pelletin seassa, ja toisaalta tutkitaan miten eri kosteusasteet vaikuttavat päästöihin.

Kuva: Nea Saarinen

Mikä voisi olla hybridimoduulin kohderyhmä? Entä mitä mahdollisuuksia se voisi tuoda maaseudun energiayrittäjyyteen?

Parhaiten tämä soveltuisi maatilamittakaavaan ja haja-asutusalueelle sekä väliaikaisratkaisuksi esimerkiksi väistötiloihin. Kun infran rakentamiseen ei tarvitsisi panostaa, menetelmä voisi lisätä pienten yhteisöjen elinvoimaisuutta kustannustehokkaasti. Maaseudulta saadaan myös omavaraisesti polttoainetta.