Tulevaisuuden kaukolämpö -blogisarja, Osa 2: Nykyhetki

Kaukolämpö on tänä päivänä Suomen suosituin lämmitysmuoto: yli puolet suomalaisista asuu kaukolämmitetyssä talossa. Kaukolämpö on myös maailmalla yleinen tapa lämmittää asuntoja erityisesti kaupungeissa, joissa kaukolämpöjärjestelmä on kaikista tehokkain. Vaikka erilaisia kaukolämpöjärjestelmiä on ollut käytössä jo kohta 200 vuotta, on kaukolämmityksen periaate säilynyt pitkälti samana: kaukolämpölaitoksessa kootusti tuotettu lämpöenergia siirretään putkiverkostoa pitkin lämpöä tarvitseville kiinteistöille.

högforsgst welding kaukolämpö district heating

Blogisarjan ensimmäisessä osassa matkustimme ajassa taaksepäin 1800-luvulle, jolloin ensimmäisen sukupolven kaukolämpöjärjestelmät alkoivat yleistyä toden teolla. Pääset lukemaan kirjoituksen täältä. Tässä kirjoituksessa siirrytään ajassa eteenpäin, ja pääosassa on kolmannen sukupolven kaukolämpö.

Kolmannen sukupolven kaukolämpö: energiatehokkuus ja ympäristöystävällisyys edellä

Eletään 1970-lukua. Vuosisadan alkupuolella kehitetty toisen sukupolven kaukolämpö on mullistanut kaupunkien lämmittämisen ja alati kaupungistuvassa maailmassa tarve kaukolämmölle jatkaa kasvuaan. Samalla myös kaukolämpöverkon vaatimukset ovat kuitenkin entistä kovemmat. Aika alkoi pikkuhiljaa ajaa 1900-luvulla kehitetyn toisen sukupolven teknologian ohi. Kaukolämmöstä haluttiin kehittää entistä tehokkaampi sekä energiankulutuksen että rakentamisen ja ylläpidon näkökulmasta. Oli kolmannen kaukolämpösukupolven aika.

Näkyvin muutos toisen ja kolmannen sukupolven kaukolämpöjärjestelmien välillä on se, että kaukolämpö hävisi näkyvistä! Maan pinnalle rakennettujen putkistojen sijasta teknologian ja materiaalien kehitys mahdollisti tehdasvalmisteiden, eristettyjen putkien asentamisen maan alle. Myös lämmönjakokeskusten komponentit, kuten lämmönsiirtimet, veivät entistä vähemmän tilaa. Lämmönsiirtoaineena toimii toisen sukupolven järjestelmän tavoin vesi, mutta kolmannen sukupolven verkostoissa lämpötilat ovat huomattavasti matalampia. Matalammilla lämpötiloilla on koko kaukolämpöjärjestelmän tehokkuuden kannalta valtava merkitys, mutta palataan näihin hyötyihin hieman myöhemmin.
 

kaukolämpö district heating animation
Kolmannen sukupolven kaukolämmön toiminta animoituna.
Animaatio: Laura Toffetti, DensityDesign Research Lab
 

Tehdasvalmisteisten putkien ja osien valmistus oli lopulta merkittävin asia, joka erotti kolmannen sukupolven kaukolämpöjärjestelmät toisistaan: 1970-luvulla aloitettiin mm. kiinteistökohtaisten lämmönjakokeskusten teollinen valmistaminen. Tehdasvalmisteisten osien ansiosta kaukolämpöjärjestelmien rakennuskustannukset pienenivät ja työmaat valmistuivat huomattavasti aiempaa nopeammin. Sen sijaan, että kaikki järjestelmän osat olisi rakennettu suurella vaivalla paikan päällä, voitiin tehdasvalmisteiset ”rakennuspalikat” kytkeä toisiinsa huomattavasti nopeammin.

Kolmannen sukupolven kaukolämpöä kutsutaan joissain yhteyksissä skandinaaviseksi kaukolämmöksi, koska kaukolämpölaitteistoihin erikoistuneita yrityksiä alkoi ilmaantua erityisesti Pohjoismaihin, myös Suomeen. Suomalaiset kaukolämpöyritykset ovatkin tänä päivänä maailmanluokan huippuosaajia, joiden ammattitaidolle on kysyntää ympäri maailmaa.
 

HögforsGST UNIS kaukolämpö valmistus manufacturingLämmönjakokeskus valmistuu HögforsGST:n tehtaalla

 

Uudet polttoaineet ja teknologiat tehostavat kaukolämpöä

Kaukolämpöä oli jo yli sadan vuoden ajan tuotettu yksinomaan fossiilisilla polttoaineilla, kuten kivihiilellä ja öljyllä. Kolmannen kaukolämpösukupolven aikana fossiilisten polttoaineiden rinnalle alettiin tuoda uusia, vihreämpiä polttoaineita ja energiamuotoja: biomassaa, turvetta, aurinkoenergiaa, hukkalämpöjä sekä erilaisia teollisia lämpöpumppuratkaisuja.

Myös CHP-laitokset vihertyivät: sähkön ja lämmön yhteistuotannossa alettiin käyttää kivihiilen ja turpeen lisäksi myös esimerkiksi metsähaketta ja muita biomassoja. Käytettyjen polttoaineiden jakaumassa oli ja on edelleen suuria alueellisia eroja johtuen esimerkiksi biomassan saatavuudesta.

Kun verkoston lämpötiloja on pystytty teknologisen kehityksen myötä laskemaan, ensinnäkin koko järjestelmän energiatehokkuus on parantunut, mutta matalammat lämpötilat ovat mahdollistaneet myös uusien teknologioiden ja energialähteiden liittämisen kaukolämmön piiriin. Esimerkiksi energialaitosten savukaasuja puhdistavien ja samalla hukkalämpöä talteen ottavien savukaasupesurien tuotto paranee, kun kaukolämmön paluulämpötila on matalampi. Energialaitosten kustannukset vähenevät, kun verkostoon pumpattava vesi voi olla jopa kymmeniä asteita viileämpää kuin ennen. Samalla myös lämpöhukka verkoston kautta on pienempää.

Kaukokylmän esiinmarssi

Kolmannen kaukolämpösukupolven aikana myös kaukokylmän, eli kaukojäähdytyksen, hyödyntäminen alkoi toden teolla. Kaukolämmön tavoin myös kaukokylmäteknologia kehitettiin ensimmäistä kertaa 1800-luvun lopulla, mutta sen todellista läpimurtoa saatiin odotella lähes sata vuotta.

Kaukokylmä toimii periaatteessa käänteisesti kaukolämpöön nähden: kun kaukolämmössä lämpöenergiaa siirretään taloon sisään ja kylmää pois, kaukokylmässä sisään menevä energia on kylmää ja paluuvesi on lämmintä. Kaukokylmä soveltuu erityisen hyvin kaupungissa olevien suurempien kiinteistöjen jäähdytykseen. Kaukokylmän suosio Suomessa onkin viime vuosien aikana kasvanut merkittävästi.

district cooling kaukokylmä högforsgst

Tehdasvalmisteinen kaukojäähdytyskeskus SEB Bankin pääkonttorilla Tukholmassa

Kaukokylmän etuja ovat sen ympäristöystävällisyys ja toimintavarmuus. Kaukokylmän energianlähteenä toimii useimmiten suuri lämpöpumppulaitos tai vapaajäähdytys, jossa energiaa saadaan suoraan esimerkiksi järvi- tai merivedestä.

Ympäristöasiat entistä enemmän tapetilla

Voidaan siis sanoa, että kaukolämpö on kolmannen sukupolven aikana kehittynyt aiempaa joustavammaksi kokonaisuudeksi myös polttoaineiden ja hyödynnettävissä olevien energiamuotojen osalta. Aiemmissa sukupolvissa lämpöä tuotettiin yksinomaan polttamalla fossiilisia polttoaineita perinteisissä kaukolämpölaitoksissa, mutta esimerkiksi lämpöpumppujen huima kehitys viimeisen vuosisadan aikana on mahdollistanut monien aiemmin tavoittamattomissa olleiden energianlähteiden hyödyntämisen lämmityksessä.

Muun muassa edellä mainituista syistä kaukolämmön päästöt ovat kolmannen sukupolven aikana noin puolittuneet 1980-luvun tasosta. Energiatehokkaampi tuotanto ja jakelu säästää siis rahaa, mutta samalla usein myös luontoa. Myös tietoisuus ilmastonmuutoksesta ja sen aiheuttamista vakavista ongelmista on luonut painetta vähentää kaukolämmön päästöjä entisestään sekä etsiä korvaavia energianlähteitä fossiilisten polttoaineiden tilalle. Suomen näkökulmasta fossiilisten polttoaineiden korvaaminen muilla energianlähteillä on myös huoltovarmuusasia, sillä fossiiliset polttoaineet ovat poikkeuksetta tuontitavaraa.

Kuriositeettina mainittakoon, että asennemuutos on havaittavissa myös rivien välistä. Energiateollisuus ry:n julkaisema Kaukolämpötilasto listaa nykyään tarkkaan myös kaukolämmön tuotannosta syntyvät ominaispäästöt. Vuonna 2005 julkaistussa 75-sivuisessa kaukolämpötilastossa päästöistä ei mainita kertaakaan.

 

kaukolämpö tilastoKaukolämmön päästöt ovat puolittuneet kolmannen sukupolven aikana.
Kaavio: Energiateollisuus ry

 

Miten kolmas kaukolämpösukupolvi muutti maailmaa?

Vaikka lämpö on yksi ihmisen tärkeimmistä perustarpeista, kaukolämpö kehittyi kolmannen sukupolvensa aikana entistä näkymättömämmäksi. Valtaisat putkirakennelmat katosivat maan alle, kaukolämpöön ”erikoistuneet” voimalat vaihtuivat useammin CHP-voimaloihin ja järjestelmä muuttui entistä varmatoimisemmaksi. Tänä päivänä lämmitys on monelle kaupunkilaiselle itsestäänselvyys: lämpö tulee samalla tavalla patterista kuin vesi hanasta tai käteinen raha seinästä.

Kaukolämpöala on kuitenkin tehnyt kaikessa hiljaisuudessa massiivisen palveluksen esimerkiksi suomalaisten hiilijalanjäljen pienentämiseksi. Hiilijalanjälkeä on pienennetty ottamalla käyttöön vähäpäästöisempiä energianlähteitä, kehittämällä lämmönsiirtolaitteistoista ja -järjestelmistä sellaisia, että niiden energiahävikki olisi mahdollisimman pieni. Energiamittarien kehittyessä myös kiinteistökohtaisesta kulutuksesta on voitu tarjota tarkempaa ja luotettavampaa tietoa loppukäyttäjille.

Voidaanko siis sanoa, että kaukolämpö on onnistunut tekemään itsestään näkymättömän toimimalla tasaisen varmasti ja häiriöttä vuoden ympäri? Kauneus on katsojan silmässä, mutta varmaa on se, että kaukolämpö on nykyisen kaltaisten kaupunkien lämmityksen ehdoton selkäranka.

Kolmannen sukupolven joutsenlaulu

Kolmannen kaukolämpösukupolven voidaan sanoa vetelevänsä vuonna 2020 viimeisiä henkäyksiä ja neljäs sukupolvi on valmis ottamaan sen paikan. Syyt tähän ovat osittain samat, kuin kahdella edellisellä sukupolvenvaihdoksella: nykyisenkaltainen järjestelmä ei enää ole riittävän energiatehokas. Lisäksi uudet teknologiat ovat muokkaamassa kaukolämpöjärjestelmiä uuteen uskoon ympäri maailmaa.

Sukupolvenvaihdos on ollut vireillä jo pidempään, sillä neljännen sukupolven kaukolämpöratkaisuja on tupsahdellut markkinoille viimeisten vuosien aikana kiihtyvään tahtiin. Lopullisen sysäyksen muutokselle on antanut kuitenkin taistelu ilmastonmuutosta vastaan. Lämmitys, ja erityisesti kaukolämpö suosituimpana lämmitysmuotona, on yksi maamme suurimmista yksittäisistä kasvihuonekaasupäästöjen lähteistä, joten päästöjen vähennyspaineet kohdistuvat erityisesti siihen.

Myös asiakkaiden tarpeet sanelevat pitkälti sitä, mihin suuntaan kaukolämmön tulisi tulevaisuudessa kehittyä. Kilpailevien lämmitysmuotojen vallatessa alaa, on kaukolämpöyhtiöiden pyrittävä kehittymään pelkistä hyödykkeen tarjoajista kokonaisvaltaisemmiksi palveluntarjoajiksi. Internetin tuomat mahdollisuudet, kuten etämittaukset, etäohjausjärjestelmät ja suurten datamäärien keruu on keskeisessä osassa tulevaisuuden kaukolämpöjärjestelmää.

Neljännen sukupolven aika on siis alkamassa ja sen arvioidaan kestävän ainakin 2050-luvulle saakka. Mitä tämä aikakausi tulee pitämään sisällään, sitä tuskin kukaan osaa vielä tässä vaiheessa kokonaan arvioida. Neljännen sukupolven kaukolämmön ytimeen tullaan pureutumaan tarkemmin seuraavassa kirjoituksessamme, joka julkaistaan ensi viikolla.

Lue blogisarjan 1. osa "Alkuaskeleet" tästä!

Lue blogisarjan 3. osa "Uusi sukupolvi" tästä!