Fortum kiihdyttää vauhtia kaukolämpöhankkeissa

Fortum aikoo muuttaa kaukolämmöntuotantonsa Espoon alueella hiilineutraaliksi vuonna 2029. Nykyisellä investointitahdilla kunnianhimoinen tavoite on saavutettavissa. Suunnitelma fossiilisista polttoaineista luopumiseen perustuu pitkälti päästöttömään sähköön sekä erilaisiin hukka- ja ympäristölämpöihin.

Fortumin uusissa suurhankkeissa keskeinen rooli on uusilla lämpöpumppuratkaisuilla, joiden toimivuudesta ei ole aiempia kokemuksia Suomessa. Oppeja niiden toteuttamiseen on haettu pienemmistä pilottihankkeista.

Fortumilla on kuitenkin jo pitkä kokemus lämpöpumpuista kaukolämmöntuotannossa Espoon Suomenojalla, jossa kaksi 20 megawatin lämpöpumppua ja yksi 25 megawatin lämpöpumppu pumppaavat lämmön talteen puhdistetusta jätevedestä ja merivedestä.

Vermon ilma-vesilämpöpumppulaitos

Fortum otti syksyllä 2023 Espoon Vermossa käyttöön 10 MW:n ilma-vesilämpöpumppulaitoksen. Tontilla oli ennestään pienempi pilottilaitos, jossa testattiin uuden tekniikan toimivuutta pääkaupunkiseudun sääoloissa.

Uusi laitos syöttää ilmasta otettua lämpöä kaukolämpöverkkoon ja tuottaa lämpöä jopa 15 asteen pakkasella. Ulkoilman ohella laitos hyödyntää Fortumin alueellisen jäähdytysverkoston tuottamaa hukkalämpöä. Vermon laitos on niin sanottu CHC-laitos (combined heating and cooling) eli se pystyy tuottamaan lämmön ohella myös jäähdytystä, joka siirretään alueelliseen verkkoon.

Fortumin lämmitys- ja jäähdytysliiketoiminnan uusista teknologioista vastaava kehityspäällikkö Simon Lintu sanoo, että laitos on lähtenyt käyntiin odotetusti. Lämpöpumput ja prosessit niiden ympärillä ovat toimineet suunnitellusti. Myös tuotantotehot ja hyötysuhteet ovat olleet odotusten mukaisia.

”Uuden äärellä on kuitenkin aina oppimista, ja niitä oppeja olemme saaneet myös tämän projektin myötä”, Lintu toteaa.

Haasteellisinta on ollut saada laitoksen automaatiosäädöt kuntoon niin, että ulkona olevat ilma-vesilämpöpumput ja sisällä olevat vesi-vesilämpöpumput saadaan pelaamaan hyvin yhteen. ”Tehot muuttuvat jatkuvasti eri olosuhteissa ulkoilman lämpötilan ja kaukolämmön asetetun menolämpötilan mukaan.”

Hukkalämmöt talteen datakeskuksista

Microsoft rakentaa Kirkkonummelle, Espooseen ja Vihtiin kolme jättimäistä datakeskusta. Niiden yhteyteen Fortum rakentaa lämpöpumppulaitokset, jotka syöttävät hukkalämmön kaukolämpöverkkoon. Vastavuoroisesti ne toimittavat datakeskuksiin jäähdytystä.

Kyseessä on tiettävästi maailman suurin datakeskusten hukkalämmön talteenottoprojekti. Fortum on arvioinut, että laitosten yhteenlaskettu lämpöteho voisi olla jopa yli 350 MW, kun huomioidaan myös sähkökattiloiden tuotanto. Se kattaisi noin 40 prosenttia Espoon, Kauniaisten ja Kirkkonummen noin 250 000 kaukolämmön käyttäjän lämmöntarpeesta.

Kirkkonummen Kolabackenissa on nyt meneillään Fortumin laitoksen rakennustyöt. ”Tavoitteemme on, että tämän vuoden loppuun mennessä rakennus on valmis. Sen jälkeen alkavat tekniikka-asennukset”, projektijohtaja Teemu Nieminen Fortumin lämmitys- ja jäähdytysliiketoiminnasta kertoo.

Microsoftin toinen datakeskus rakennetaan Espoon Hepokorpeen. Sen yhteyteen tuleva Fortumin lämpöpumppulaitos on tekniseltä ratkaisultaan samanlainen kuin Kolabackenin laitos. ”Hepokorpeen saatiin rakennuslupa viime vuoden lopulla, ja työt käynnistyivät siellä heti”, Nieminen sanoo.

Laitosten sisälle tulevat vesi-vesilämpöpumput keräävät datakeskusten hukkalämmöt. Katoille tulevat ilma-vesilämpöpumput hyödyntävät ulkoilman energiaa. Molempiin laitoksiin tulee lisäksi kaksi 50 MW:n sähkökattilaa.

”Lämpöpumppulaitoksissa vedämme yhteen kaikki opit, joita olemme saaneet monista pilottihankkeista. Hankkeet ovat kulminaatio teknisten ratkaisujen kehityksestä”, Nieminen toteaa.

Fortumin lämpöpumppulaitokset toteutuvat vaiheittain. Ensimmäisessä vaiheessa kumpaankin laitokseen asennetaan neljä lämmitysteholtaan 10 MW:n vesi-vesilämpöpumppua. Myöhemmin moduulien määrää on mahdollista lisätä niin, että kunkin laitoksen lämmitysteho nousee 90 megawattiin.

Laitosten suunnittelussa on hyödynnetty VTT:n ja Fortumin kehittämää Apros-simulointiohjelmistoa, jonka avulla voidaan tehdä esimerkiksi automaatiotestausta ja virtuaalista käyttöönottoa.

Myös pienemmistä datakeskuksista lämpö talteen

Fortum hakee aktiivisesti yhteistyötä myös muiden Espoon seudun datakeskustoimijoiden kanssa. Hyvä esimerkki tästä on Equinix, jonka Mankkaalla sijaitsevan kahden datakeskuksen yhteyteen Fortum rakentaa lämpöpumppulaitosta. Yhdysvaltalainen Equinix on yksi maailman suurimmista datakeskus- ja infrastruktuuriyrityksistä.

Laitos ottaa vastaan palvelinten yhteydessä syntyvää hukkalämpöä paluuvedestä ja siirtää sen kaukolämpöverkkoon. Laitoksessa käytetään moduuliajattelua, jossa lämpöpumppujärjestelmä rakentuu esivalmistetuista moduuleista. Näin vältytään alkuvaiheen yli-investoinneilta ja lyhennetään työmaavaihetta. Laajennusten myötä laitoksen lämpöteho pyritään nostamaan lähivuosina nykyisestä neljästä kuuteen megawattiin.

Lähienergiaa Aalto Works -korttelissa

Aalto-yliopiston kampukselle Espoon Otaniemeen on noussut Aalto Works -kortteli, joka tunnettiin aiemmin Konemiehen korttelina. Fortum on suunnitellut ja rakentanut kortteliin lähienergiaan perustuvan ratkaisun, jossa rakennusten lämmitys ja jäähdytys tuotetaan ilma-vesilämpöpumpuilla. Fortum vastaa myös energiajärjestelmän operoinnista koko elinkaaren aikana.

Hankkeen toteutus jakautui kahteen vaiheeseen. Ensimmäinen vaihe käsitti viisi peruskorjattua rakennusta. Kakkosvaiheessa energiajärjestelmään yhdistettiin kaksi uudisrakennusta ja yksi peruskorjattu rakennus, joiden lämmitysverkko on suunniteltu matalille lämpötiloille.

Simon Lintu kertoo, että järjestelmän sydän ovat kaksi vuonna 2022 käyttöön otettua monitoimilämpöpumppua (Swegonin Omicron, lämmitysteho 2×347 kW ja jäähdytysteho 2 x 546 kW). Ilma-vesilämpöpumput kierrättävät alueen kylmän pohjakuormalämmöksi aluelämpöverkolle.

Loput lämmityskaudella tarvittavasta lämpöenergiasta otetaan ilmasta. Vuonna 2023 tuotanto kasvoi kolmella käännettävällä ilma-vesilämpöpumpulla. Uusien Tetris-lämpöpumppujen lämmitysteho on 3×450 kW ja jäähdytysteho 3×500 kW.

”Suurimmassa osassa saneerattuja kiinteistöjä on perinteinen kaukolämpö ennestään. Sitä käytetään, kun on hyvin kylmää. Välikeleillä ilma-vesilämpöpumpuissa on ylikapasiteettia, jolloin energiaa käytetään kaukolämpötuotantoon. Kesällä ilma-vesi-lämpöpumppujen toiminta voidaan kääntää tuottamaan kylmää alueelliselle verkolle”, Lintu sanoo.

Keraan suunnitteilla alueellinen energiaratkaisu

Espoon kaupunki suunnittelee Turunväylän ja Kehä II:n risteyskohtaan uutta Keran kaupunginosaa. Fortumin tavoitteena on ollut luoda alueellinen kokonaisenergiaratkaisu, jossa suuren ilma-vesilämpöpumppulaitoksen lisäksi alueelle rakennettaisiin matalalämpöverkko lämmönjakeluun.

Suunniteltu ratkaisu on kahdensuuntainen, jolloin muutkin toimijat voivat liittyä alueen energiaratkaisuun. Esimerkiksi kiinteistöjen jäähdytys voidaan hoitaa kiinteistökohtaisella lämpöpumpulla, josta syntyvä lauhdelämpö hyödynnetään lämpöverkostossa.

Keran alueen kaavoitus ja sitä myöten myös rakentaminen ovat kuitenkin viivästyneet, minkä vuoksi Fortum on ottanut tuumaustauon omassa hankkeessaan. ”Aiemmin suunniteltua ilma-vesilämpöpumppulaitosta ei nyt lähdetä toteuttamaan. Fortumilla on edelleen suunnitteluvaraus alkuperäiselle tontille, ja mietimme Keraa varten parhaillaan toisenlaista teknistä toteutusta, Teemu Nieminen kertoo.

Niemisen mukaan aika on ajanut alkuperäisen suunnitelman ohi myös siksi, että Fortum saa tulevina vuosina hiilineutraalia lämpöä monesta muustakin uudesta kohteesta Espoon alueella.