Pysyykö kannettu lämpö kalliokaivossa?

Maalämpö on monelle tuttu asia. Maa- ja kallioperään sitoutunutta lämpöä käytetään rakennusten lämmittämiseen. Mutta voisiko yhtälö toimia myös toisinpäin? Mitä tehdä hukkalämmölle, jota syntyy vaikkapa teollisuuden prosesseissa - voisiko lämpöä siirtää myös takaisin maahan?
Projektitutkija Anne Mäkiranta, tutkimusjohtaja Erkki Hiltunen ja tutkijatohtori Birgitta Martinkauppi Vaasan yliopistosta. (Kuvaaja: Mikko Lehtimäki)

Vaasan yliopistossa tutkitaan parhaillaan lämmön varastointia kallioon, sedimenttiin ja asfalttiin.

– Monet teollisuuslaitokset tuottavat lämpöä, jota ei hyödynnetä millään tavalla. Esimerkiksi Westenergyn jätteenpolttolaitoksessa Mustasaaressa poltetaan jätteitä ympäri vuoden ja hyödynnetään kaukolämpönä. Kesällä kaikkea lämpöä ei kuitenkaan tarvita ja silloin saatu energia katoaa savuna ilmaan, sanoo tutkimusjohtaja Erkki Hiltunen Vaasan yliopiston Vox cordis -lehdessä.

Vaasan yliopistossa ja Vaasan Energiainstituutissa tutkimusjohtajana toimivan Hiltusen mukaan muillakin polttolaitoksilla on sama ongelma.

– Tähän saataisiin ratkaisu energian kausivarastointia kehittämällä. Kesällä tuleva ylijäämälämpö ajettaisiin varastoon ja sitä hyödynnettäisiin talvella, sanoo Hiltunen.

Lämmön tai vaihtoehtoisesti kylmän varastointiin on erilaisia tapoja aina vesialtaista betonipaaluihin tai -lattioihin tai muihin materiaaleihin kuten sulatettuun suolaan.

– Meitä kiinnostaa kallioon varastointi, johon liittyy erilaisia toteuttamismahdollisuuksia. Jos saamme rahoitusta, tarkoituksenamme olisi rakentaa Vaasan yliopiston Palosaaren kampuksen kupeessa sijaitsevien VEBIC-laboratorioiden viereen lämpövarasto, jossa olisi 250 metrin syvyiset kaivot, Hiltunen kertoo.

Geoenergia-tutkimushanketta johtaa Hiltunen, tiimin muita jäseniä ovat projektitutkija Anne Mäkiranta, tutkijatohtori Birgitta Martinkauppi, projektitutkija Tapio Syrjälä ja apurahatutkija Hafiz Haq Vaasan yliopistosta.  He ovat mukana kansainvälisessä konsortiossa, joka on jättänyt hankkeeseen liittyvän rahoitushakemuksen EU:n Horisontti2020-ohjelmaan tammikuussa.

VEBICin yhteydessä on toki jo nytkin perinteisiä maalämpökaivoja, joilla rakennusta lämmitetään.

– Yhdessä kaivoista on valokuitukaapeleitamme, joiden avulla pystymme mittamaan lämpötiloja. Voimme verrata miten lämpötila kehittyy verrattuna toiseen kaivoon, josta ei oteta lämpöä. Lisäksi VEBICin pihaan on porattu joulukuussa uusi tutkimuskaivo, joka on ensimmäinen tulevassa yhdeksän kaivon muodostamassa lämpöakussa, johon syötettäisiin VEBIC-polttomoottorilaboratorion jatkossa tuottamaa lauhdutinlämpöä.

Testauksessa käytetään Tapio Syrjälän suunnittelemaa ja rakentamaa TRT eli Thermal Response Test -vaunua, joka kertoo miten porakaivoon tai lämmönkeräysputkistoon syötetty lämpöenergia siirtyy putkiston ympäristöön.

Entä pysyykö kannettu lämpö kalliokaivossa? Hiltunen arvioi aiempien tutkimusten perusteella, että hyötysuhde saattaisi olla 60 prosentin korvilla. Hyötysuhde ei ole kuitenkaan hänen mukaansa hyvä mittari, vaan pitäisi puhua mieluummin vaikka investoinnin takaisinmaksuajasta.

– Nythän kaikki hukkalämpö menee harakoille, joten kaikki lämmön varastointi on vain plussaa.

Vaasan yliopistossa on tutkittu myös asfalttilämpöä ja sedimenttilämpöä. Anne Mäkiranta tekee aiheesta tutkimusta, jossa seurataan kolmen vuoden ajan sedimenttikentän ja asfalttikentän vuosivaihtelua.

– Urbaanit ympäristöt sisältävät paljon hyödyntämätöntä energiaa. Tarvitaan uudenlaista ajattelua ja tahtoa käyttää uusia energialähteitä öljyn ja hiilen sijaan, Mäkiranta toteaa.

Lisätiedot:

Erkki Hiltunen, tutkimusjohtaja, Vaasan yliopisto ja Vaasan Energiainstituutti, erkki.hiltunen@univaasa.fi, p. 029 449 8281 / 050 590 8803
Anne Mäkiranta, projektitutkija, anne.makiranta(at)uva.fi, p. 029 449 8302
Birgitta Martinkauppi, tutkijatohtori, birgitta.martinkauppi(at)uva.fi, p. 029 449 8539