Volter Oy:n valmistamien puuhakkeesta lämpö- ja sähköenergiaa tuottavien laitosten lämpöteho 100 kW. Asiakkaalle lähteävä laitteisto kuvattuna tehtaalla 2016. Kuva: Pekka Fali
Metsänomistaja tilasi Intiasta höyryturbiinin jauhamaan sähköä oman metsän puista
Sähkön kallistuminen on lisännyt kiinnostusta tuottaa sähköä puulämmityksen yhteydessä.TilaajalleLaukaa
Kahdeksan kilowatin höyryturbiinin ja generaattoorin yhdistelmä ei ole suuren suuri. Jaakko Pietiläinen esittelee edesmenneen isänsä Intiasta tilaamaa turbiinia, jonka on määrä joskus pyörittää sähköä oman metsän puista. Kuva: Petteri KivimäkiHaave itse tuotetusta sähköstä sai laukaalaismiehen ottamaan yhteyttä maapallon toiselle puolelle Intiaan.
Pihapiirin talot lämpenivät omasta metsästä otetulla hakkeella. Käsistään kätevä yrittäjä Timo Pietiläinen alkoi suunnitella hakekattilan yhteyteen pientä höyryvoimalaitosta. Hän tilasi Intiasta pienen Vaman-merkkisen höyryturbiinin, jossa oli kiinni generaattori.
Kahdeksan kilowatin teholla sähköä viheltävä turbiini-generaattori kytkettäisiin 350 kilowatin tehoisen hakekattilan jatkeeksi.
Viisi kuukautta myöhemmin 7 000 euroa maksanut puolitoistametrinen turbiini kiilteli pihassa asennusta odottaen. Kohtalo puuttui peliin, ja projektin loppuun saattaminen jäi seuraavan sukupolven harteille.
”Siinä se odottaa asennusta”, Timo Pietiläisen poika Jaakko Pietiläinen näyttää turbiinigeneraattoria tallissa.
Pietiläisen miehet eivät ole tässä ajassa ainoita, jotka pohtivat mahdollisuutta tuottaa sähköä itse omasta metsäenergiasta. Kiinnostus pienimuotoiseen yhdistettyyn lämmön- ja sähköntuotantoon eli pien-CHP:hen on kasvanut sitä mukaa, kun sähkön hinta kallistuu.
”Mielenkiintoinen ja varsin ajankohtainen hanke. Olemme tutkineet vastaavia tapoja tuottaa sähköä pienissä lämmityskattiloissa”, energiatekniikan lehtori Jukka Ylikunnari Oulun ammattikorkeakoulusta kommentoi.
Trendi näkyy myös puukaasutusmenetelmään perustuvia pieniä CHP-laitteistoja Limingan Tupoksessa valmistavan Volterin myyntiosastolla.
”Yhteydenottoja tulee nyt tiuhaan, ja suunnittelu on ruuhkautunut. Luulen, että vuoden sisällä tulee puolenkymmentä uutta kohdetta”, Volterin toimitusjohtaja Jarno Haapakoski sanoo.
Ala on pitkään ollut aallonpohjassa. Yhdestetty puupohjainen sähkön- ja lämmöntuotanto ei ole lyönyt odotetulla tavalla läpi.
Harvoja jo asennettuja laitteistoja on poistettu käytöstä, kun niiden tekninen käyttöikä on tullut tiensä päähän. Puukaasutukseen perustuva yhdistelmätuotanto vaatii jatkuvaa huoltamista. Muutamissa paikoissa siitä on luovuttu liian työläänä. Vastaavia laitteita tuottaneita yrityksiä on kaatunut Suomessa ja maailmalla. Halpa sähkö ei ole kannustanut pientuotantoon.
Volterin käyttämä pien-CHP-tekniikka on yleisin Suomessa. Hakkeen kaasutuksessa syntyvä pyrolyysi- eli puukaasu poltetaan dieselmoottorissa, joka pyörittää sähköä jauhavaa generaattoria. Syntyvä hukkalämpö ohjataan lämmitykseen.
Volterin laitteisto tuottaa sähköä 40 kilowattia ja lämpöä sata kilowattia. Yhdelle pientalolle lämmöntuotto on liian suuri, joten järjestelmää on käytetty maatilojen tai pientaloyhtiöiden yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa.
Rinnalle on syntynyt pienempiä keskuslämpökattiloihin kiinteästi rakennettuja, niin kutsuttuja mikroluokan CHP-laitteita.
Oulun yliopistossa on tutkittu ja kartoitettu juuri omakotitaloille soveltuvia CHP-laitteistoja. Ennakkoon tiedossa oli, että pienimuotoisessa sähkön- ja lämmön yhteistuotannossa sähköä syntyy vähän suhteessa lämpöön, eikä tutkimus muuttanut asetelmaa.
Mitä pienempiä laitekokonaisuuksia kohti mennään, sitä kehnommaksi hyötysuhde lämmöstä sähköksi muutettuna jää.
”Mikroluokan CHP:ssä kattilan lämmöstä saadaan muutettua sähköksi nykyisin parhaimmillaan noin kymmenen prosenttia”, tutkimushankkeesta vastannut projektipäällikkö Markku Kananen sanoo.
Teollisen mittakaavan yhteistuotannossa luku on parhaimmillaan 70 prosenttia. Pienessä turbiinikattilassa paine ja höyryn lämpötila jäävät alhaisiksi ja sähköntuotannon hyötysuhde kärsii. Lainsäädäntökin rajoittaa, sillä vähänkään isomman laitteiston käyttäjältä vaaditaan kattilalaitoksen käytönvalvojan pätevyyttä.
Teollisen luokan CHP-voimaloiden rakentamisessa ja kunnossapidossa Antti Alakotila on luvannut olla mukana Pietiläisen pien-CHP-projektissa. Kuva: Petteri Kivimäki”Jos kattilan paine ylittää kymmenen baaria ja vesitilavuus 50 litraa eli yhteen kertomalla 500 litrabaaria, pitää laitteisto rekisteröidä painelaitteeksi”, Kananen kertoo.
Pitkälti näistä syistä pienissä kattiloissa on ryhdytty käyttämään huonolla hyötysuhteella toimivan höyryturbiinin sijasta stirling-moottoria, jonka toiminta perustuu lämpötilaeroihin.
”Stirling-moottori on hämmästyttävän hiljainen. Sen käyntiääntä tuskin kuulee, ja edestakaisen liikkeen aiheuttamaan värähtelyä ei tunne”, sanoo Arto Rautevaara mikro CHP-kattiloita maahantuovasta ECO Concept Oy:stä.
Hollantilainen Microgen Engine Corporation valmistaa omakotitaloluokan CHP-laitteita, kuten itävaltalainen Ököfen. Molemmat kattilat tuottavat sähköä noin yhden kilowatin tunnissa.
Stirling-moottorilla sähköä jauhavia kattiloita on asennettu Keski-Eurooppaan satoja, mutta Suomessa ei juurikaan.
”Kattila on kallis, ja sen yhteyteen kannattaa rakentaa aurinkosähköjärjestelmä. Yhteensä paketille tulee hintaa noin 40 000 euroa, toimitusjohtaja Mauritz Ketola kattilaa maahantuovasta Wifotek Oy:stä sanoo.
Seuraavana mahdollisena tekniikkana pienimuotoisessa sähkön- ja lämmöntuotannossa pidetään Orc-periaatteella toimivia (Organic rankine cycle) kattiloita.
Niissä ei kuumenneta vettä, vaan käytetään lämmönsiirtoon alhaisemmassa lämpötilassa kiehuvia nesteitä. Pienemmän höyrystymislämmön ansiosta kiertoaineen höyrystämiseen kuluu vähemmän lämpöä ja saavutetaan parempi hyötysuhde kuin vesihöyryn pyörittämällä turbiinilla.
”Lupaavalta vaikuttava on esimerkiksi italialaisen Kaymacorin Orc-turbiini, joka voidaan kytkeä suoraan kattilan ja lämminvesivaraajan väliseen putkiyhteyteen, missä se tuottaa sähköä 2-3 kilowatin teholla”, Arto Rautevaara Eco Consept Oy:stä kertoo.
Kolmen kilowatin sähkötehoon päästään lämmityskattilalla, jonka teho on noin 40 kilowattia.
Orc-laitteisto ottaa puukattilan lämitykseen tuottamasta lämpönergiasta noin neljänneksen omaan käyttöönsä. Käytännössä tämä tarkoittaa, että varaajaan tai lämpöverkostoon menevän veden lämpötila laskee noin 20 astetta ja sen vastikkeeksi saadaan sähköä. Esimerkkikytkennässä puu- tai hakekattilan vesi kuumennetaan noin 95 asteeseen, josta vesi siirtyy Orc-turbiinille luovuttamansa energian jälkeen 70 asteisena lämminvesivaraajaan.
Jotta Orc-turbiini toimii, pitää sen yhteyteen rakentaa lauhdutuspiiri, jossa 38 asteinen lämmmönsiirtoneste jäähdytetään 28 asteeseen.
”Syntyvä hukkalämpö voidaan ajaa vaikka vanhaan kaivoon”, Rautevaara visioi.
Pienimmän kolmen kilowattitunnin teholla sähköä tuottavan laitteiston hinta liikkuu noin 20 000 euron vaiheilla. Laite on herättänyt kiinnostusta, mutta toistaiseksi niitä ei ole asennttu Suomessa.
Uuden tekniikan esiinmarssia odotellessa Pietiläisen tilalla valmistaudutaan asentamaan perinteinen höyryturbiini hakekattilan yhteyteen. Helppoa se ei tule olemaan ja monta kysymystä on vielä ratkaisematta.
”Tarkoitus on tämä tehdä valmiiksi”, Jaakko Pietiläinen lupaa.
Metsäpalvelu
Miltä metsäsi näyttää euroissa? Katso puun hinta alueittain ja hintojen kehitys koko Suomessa.
- Osaston luetuimmat
