Kööpenhaminan lentokenttä, Tanska

Teollisuuslämpöpumppu nostaa kaasukattilan hyötysuhdetta Kööpenhaminan lentokentällä.
Kööpenhaminan lentokenttä

 

Vanhojen kaasukattiloiden uudistaminen laajeni projektiksi, jossa savukaasujen lämpötila hyödynnetään tarkoin teollisuuslämpöpumpun avulla. Lopputuloksena uudella kokonaisuudella saavutetaan yli sadan prosentin hyötysuhde.

Kööpenhaminan lentokentän – kotoisemmin: CPH – läntisellä Maglebylillen alueella on oma, kentän sisäinen paikallislämpöverkko. Vuoden 2018 alussa päätettiin uusia vanhat, 1960-luvulta peräisin olevat ja hyötysuhteeltaan heikot kaasukattilat. Nyt järjestelmä koostuu yhdestä kolmen megawatin (3 MW) ja yhdestä 2 MW maakaasukattilasta sekä yhdestä 600 kilowatin (kW) teollisuuslämpöpumpusta.

 

Kööpenhaminan lentokenttä
Yli 20 miljoonaa matkustajaa kulkee vilkkaan terminaali 3:n läpi joka vuosi. Näkymä hienoon terminaaliin.

 

Savukaasut kondensoidaan lämpöpumpulla

– Kun ryhdyimme uudistamaan lämmitysjärjestelmää, halusimme katsoa kokonaisuutta uudella tavalla, kertoo Kööpenhaminan lentokentän projektipäällikkö Klaus Borge. – Suunnitteluun osallistunut energiakonsultti ehdotti savukaasujen lämmön talteenottoa lämpöpumpun avulla, jolloin voimme nostaa kattilan hyötysuhdetta tuntuvasti. Samalla siirrämme energiankäytön painopistettä kaasusta uusiutuvaan sähköön, mikä on tavoitteemme.

Alueen monet kiinteistöt ovat Borgen mukaan melko vanhoja ja kaukolämmön vesikierto palaa niistä varsin lämpimänä. Tämä puolestaan johtuu siitä, että aikoinaan järjestelmät rakennettiin mahdollisimman edullisesti ja lämmönvaihtimet olivat pieniä.

Kaukolämmön menovesi on talvella 85–90 -asteista ja paluuvesi 60-asteista. Kesällä menoveden lämpötila on noin 70°C ja paluuveden 50–55°C. Näin lämpimällä paluuvedellä ei savukaasuja saada jäähdytettyä kovin paljoa ja savukaasujen sisältämä energia menisi suurimmalta osin hukkaan. Lämpöpumpun avulla kaasu on mahdollista jäähdyttää alempaan lämpötilaan ja lämmin paluuvesi antaa erinomaisen lähtökohdan hyödyntää lämpöpumppua korkealla hyötysuhteella.

– Savukaasujen lämpötila kattilasta tullessaan on noin 150°C, jatkaa Borge. – Ne kulkevat kondensoijan läpi, missä niiden lämpötila pudotetaan lämpöpumpun avulla noin 30–35°C:een. Matalan lämpötilan ansiosta savukaasujen kosteus saadaan kondensoitua vedeksi, mikä nostaa järjestelmän hyötysuhdetta edelleen tuntuvasti.

 

ChillHeat-lämpöpumput Kööpenhaminan lentokentällä
3 MW pääkattila (vasemmalla) on kytketty kondensoijaan, joka jäähdyttää savukaasuja. 2 MW kattila (oikealla) on varalla kaikkein kovimpia pakkasia varten.

 

Korkea lämpötila ja laaja säädettävyys

– Hankkeen alussa esillä oli toisen valmistajan lämpöpumppu, mutta heidän valikoimassaan ei ollut sopivan kokoista pumppua, kertoo Borge. – Sitten keskustelimme Søren Gramin kanssa, joka on Oilonin jälleenmyyjän, Svedan Industri Køleanlæg A/S:n johtaja. Søren esitteli meille Oilon ChillHeat P 300 -sarjan lämpöpumpun, jonka spesifikaatiot ovat meille täydelliset.

– Oilon-lämpöpumppu pystyy tuottamaan hyvin korkean lämpötilan, joka riittää mainiosti kaukolämmön menolämpötilaksi. Neljän kompressorin ja taajuusmuuttajasäädön ansiosta pumpun säädettävyys osatehoilla korkealla hyötysuhteella on erinomainen ja lämpöpumpun käyttämä ympäristöystävällinen HFO-kylmäaine on hyväksytty myös Tanskassa. Pumpun sähköteho on 155 kW ja COP 4.0.

– Kokemuksemme Oilonin lämpöpumpun laadusta ja tehtaan toiminnasta ovat kaikkiaan erittäin hyvät. Asennus- ja käyttöönottovaiheessa saimme tehtaalta osaavaa ja korkealaatuista tukea, joten kokonaisuus saatiin toimimaan hyvin vähillä ongelmilla. Samoin Svedan Industrin palvelu on ollut vahvaa ja hyvää.

Lämpöpumppu hyödyntää savukaasujen lämmön

Lentokentän lämpökeskuksessa on nyt kaksi maakaasukattilaa, toinen teholtaan 3 MW ja toinen 2 MW. 3 MW kattila on kytketty kondensoijaan, joka jäähdyttää savukaasuja. Toinen kattila on varalla ja kaikkein kovimpia pakkasia varten. Se käynnistetään, jos alle -10°C pakkasta on kestänyt viikon. Varakattila puhaltaa savukaasut kuumina taivaalle.

Tällä hetkellä lämpöpumppuja käytetään maailmalla vain harvoin savukaasujen lämmön talteenotossa.

Maakaasukattilan palokaasuissa kastepiste on noin 55°C. Höyryn kondensoiminen nesteeksi tuottaa parhaimmillaan noin 10% lisää tehoa. Kondensoija tuottaa jopa 180 litraa tunnissa kondenssivettä. Kondensointi myös absorboi epäpuhtauksia savukaasusta ja siten puhdistaa kaasua. Neutraloitu kondenssivesi johdetaan viemäriin.

Lämpökeskus tuottaa vuodessa noin 10 000 megawattituntia (MWh) lämpöä, mikä vastaa noin 500 omakotitalon lämmönkulutusta. Lämmön tuottamiseen käytetään noin miljoona kuutiometriä maakaasua ja 400 MWh sähköä. Lämpöpumpun tuomaksi energiansäästöksi arvioidaan noin 1 000 MWh vuodessa.

 

ChillHeat-lämpöpumppu
Klaus Borgen kokemukset Oilonin lämpöpumpun laadusta ja tehtaan toiminnasta ovat kaikkiaan erittäin hyvät.

 

Maakaasun tilalle sähköä ja energiatehokkuutta

– Meillä on kovat paineet vähentää kasvihuonekaasupäästöjämme ja näyttää, että CPH on päästötön lentokenttä vuonna 2030, sanoo Klaus Borge. – Oilonin 600 kW lämpöpumppu on hiukan iso savukaasujen jäähdyttämiseen, eikä koskaan toimi täydellä teholla. Tavoitteena on kuitenkin varustaa järjestelmä ulos sijoitetuilla glykolikiertoisilla lämmönvaihtimilla, jotka ottavat keväästä syksyyn energiaa ulkoilmasta ja voimme sammuttaa kaasukattilan kesäkaudeksi.

– Naapuritalon katolla on nyt 125 kW aurinkopaneelit ja parhaillaan sinne asennetaan 250 kW lisää. Olemme jopa harkinneet akkujen hankkimista, jolloin lämpöpumppu voisi pyöriä aurinkoenergialla myös yöllä.

Sähkön hinta CPH:lle on Borgen mukaan noin yksi Tanskan kruunu kilowattitunnilta (1 DKK/kWh). Maakaasu maksaa noin 5 DKK/m3 eli 0,50 DKK/kWh. Kun lämpöpumppu kuitenkin tuottaa nelinkertaisesti lämpöä suhteessa ottamaansa sähkötehoon, on sillä lämmittäminen puolta halvempaa verrattuna kaasuun. Tanskalla on Pohjanmerellä kaasukenttiä, mutta nykyinen hallitus haluaa sulkea ne. Toisaalta Tanskassa tuotetaan yhä enemmän biokaasua.

– CPH on vuosi vuodelta onnistunut vähentämään energiankulutustaan tuntuvasti, mutta tehtävää on edelleen paljon, sanoo Borge. – Selvää on, että tulemme siirtymään entistä enemmän sähkön käyttöön kaasun sijasta. Kaikki liikenevä sähkö käytetään tällä hetkellä sähköautojen lataamiseen ja sähköverkon vahvistaminen ottaa aikaa. Aurinkosähkön määrä tulee lisääntymään voimakkaasti.

– Investoimme voimakkaasti energiansäästöön ja lämpöpumpuilla on tässä selkeä rooli. Lämpöpumppu maksaa itsensä takaisin neljässä vuodessa, joten se on myös erittäin kannattava investointi.