Kaukolämmön erillistuotantoteknologioiden investointikustannusten vertailu : Tutkimus Kaskisten Energian kesäajan tarpeisiin
Wang-Alho, Huaying (2021-08-24)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021082343922
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021082343922
Tiivistelmä
Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi yhteiskunnan on vähennettävä riippuvuuttaan fossiilisista polttoaineista ja siirryttävä vähäpäästöisiin energiantuotantomuotoihin. Lämmöntuotannolla on tärkeä rooli hiilineutraalin energiantuotannon saavuttamisessa. Tässä diplomityössä tutkittiin ja verrattiin useaa erilaista vaihtoehtoista taloudellista ja edullista hiilineutraalia lämmöntuotantoteknologiaa Kaskisten Energialle.
Tutkimuksen tavoitteena oli löytää eri vaihtoehtojen joukosta soveltuvin kesäajan kaukolämmön kesäajan erillistuotantomuoto Kaskisten Energialle. Tutkimuksessa verrattiin hakelämpöä, maalämpöä, merilämpöä, lämpöpumppujärjestelmää ja ilma-vesilämpöpumppua. Työssä esitellään tuotantomuodot ja niiden analyysit. Viiden vaihtoehdon kustannukset laskettiin projektin kokonaiskustannuksista saatujen hintatarjousten avulla. Kaikkien vaihtoehtojen kustannusanalyysi suoritetiin ”kustannusrivi”-menetelmiä käyttäen. Vaihtoehtojen kertakustannukset, kiinteät ja muuttuvat kustannukset analysoitiin. Lopullisessa vertailussa otettiin huomioon myös arvioitu 10 ja 15 vuoden takaisinmaksuaikana tuotetun energian hinta.
Tutkimuksen mukaan merilämmön ja Ilma-vesilämpöpumpun kaikki kustannukset ovat lähellä toisiaan. Lämpöpumppujärjestelmän investointikustannus on iso alussa, myös kymmenen ja viidentoista vuoden energiahinnat ovat kalliimmat kuin muiden laitoksien. Kaskisten Energian vaatimusten mukaan tutkimuksessa otettiin huomioon myös öljylämmityksen muuttuvat kustannukset, ja niitä verrattiin muihin vaihtoehtoihin. Tutkimuksen mukaan öljylämmityksen muuttuvat kustannukset ovat paljon korkeammat kuin hiilineutraalien energiantuotantolaitosten.
Työssä esitellään kustannusten ja tärkeiden energianhintaan vaikuttavien tekijöiden analyysi. Herkkyysanalyysiä käytetään tarkastelemaan, miten tärkeimmät tekijät vaikuttavat tuloksiin. Tarkastelun perusteella sähkön hinta ja lämpöpumpun lämpökerroin ovat erittäin tärkeitä tekijöitä, jotka vaikuttavat maalämmön, merilämmön, lämpöpumppujärjestelmän ja ilma-vesilämpöpumpun kustannuksiin.
Tutkimuksen perusteella ilma-vesilämpöpumppu on vaihtoehdoista sopivin Kaskisten Energian kesäajan kaukolämmön tuotantomuodoksi. Tulevaa hiilineutraalia kaukolämpöteknologiaa päivitetään jatkuvasti: kun otetaan huomioon eri vaihtoehtojen taloudellinen toteutettavuus, joustavuus ja optimointipotentiaali, tarvitaan lisää tutkimusta laajemmasta näkökulmasta. To curb climate change, society needs to reduce its dependence on fossil fuels and switch to low-emission forms of energy production. Heat production plays an important role in achieving carbon-neutral energy production. This dissertation researched and compared several different alternative economical and inexpensive carbon-neutral heat production technologies for Kaskisten Energia.
The aim of the study was to find the most suitable summertime district heating separate production form for Kaskisten Energia among the various alternatives. The study compared wood chip heat, geothermal, sea heat, a heat pump system, and an air-to-water heat pump. The work presents the individual production forms and their analyzes. The costs of the five options were calculated using the bids received from the total cost of the project. The cost analysis of all alternatives was performed using “cost line” methods. The one-time, fixed, and variable costs of the alternatives were compared and analyzed. The final comparison also considered the estimated price of energy produced during the 10- and 15-year payback periods.
According to the study, all the costs of sea heat and an air-to-water heat pump are close to each other. The investment cost of a heat pump system is big in the beginning, also the ten and fifteen-year energy price are more expensive than other plants. According to Kaskisten Energia's requirements, the research also considered the variable costs of oil heating and compared them with other alternatives. According to the study, the variable costs of oil heating are much higher than those of carbon-neutral energy production plants.
The paper presents an analysis of important factors influencing costs and energy prices. Sensitivity analysis was used to look at the effects of important influencing factors on the results. Based on the review, the price of electricity and the heat factor of the pump are very important factors affecting the costs of geothermal, marine heat, heat pump system and air-to-water heat pump.
Based on the results, the air-to-water heat pump is the most suitable of the alternatives as a form of summer district heating production by Kaskisten Energia. Future carbon-neutral district heating technology is constantly being updated: given the economic feasibility, flexibility and optimization potential of the different options, more research is needed from a broader perspective.
Tutkimuksen tavoitteena oli löytää eri vaihtoehtojen joukosta soveltuvin kesäajan kaukolämmön kesäajan erillistuotantomuoto Kaskisten Energialle. Tutkimuksessa verrattiin hakelämpöä, maalämpöä, merilämpöä, lämpöpumppujärjestelmää ja ilma-vesilämpöpumppua. Työssä esitellään tuotantomuodot ja niiden analyysit. Viiden vaihtoehdon kustannukset laskettiin projektin kokonaiskustannuksista saatujen hintatarjousten avulla. Kaikkien vaihtoehtojen kustannusanalyysi suoritetiin ”kustannusrivi”-menetelmiä käyttäen. Vaihtoehtojen kertakustannukset, kiinteät ja muuttuvat kustannukset analysoitiin. Lopullisessa vertailussa otettiin huomioon myös arvioitu 10 ja 15 vuoden takaisinmaksuaikana tuotetun energian hinta.
Tutkimuksen mukaan merilämmön ja Ilma-vesilämpöpumpun kaikki kustannukset ovat lähellä toisiaan. Lämpöpumppujärjestelmän investointikustannus on iso alussa, myös kymmenen ja viidentoista vuoden energiahinnat ovat kalliimmat kuin muiden laitoksien. Kaskisten Energian vaatimusten mukaan tutkimuksessa otettiin huomioon myös öljylämmityksen muuttuvat kustannukset, ja niitä verrattiin muihin vaihtoehtoihin. Tutkimuksen mukaan öljylämmityksen muuttuvat kustannukset ovat paljon korkeammat kuin hiilineutraalien energiantuotantolaitosten.
Työssä esitellään kustannusten ja tärkeiden energianhintaan vaikuttavien tekijöiden analyysi. Herkkyysanalyysiä käytetään tarkastelemaan, miten tärkeimmät tekijät vaikuttavat tuloksiin. Tarkastelun perusteella sähkön hinta ja lämpöpumpun lämpökerroin ovat erittäin tärkeitä tekijöitä, jotka vaikuttavat maalämmön, merilämmön, lämpöpumppujärjestelmän ja ilma-vesilämpöpumpun kustannuksiin.
Tutkimuksen perusteella ilma-vesilämpöpumppu on vaihtoehdoista sopivin Kaskisten Energian kesäajan kaukolämmön tuotantomuodoksi. Tulevaa hiilineutraalia kaukolämpöteknologiaa päivitetään jatkuvasti: kun otetaan huomioon eri vaihtoehtojen taloudellinen toteutettavuus, joustavuus ja optimointipotentiaali, tarvitaan lisää tutkimusta laajemmasta näkökulmasta.
The aim of the study was to find the most suitable summertime district heating separate production form for Kaskisten Energia among the various alternatives. The study compared wood chip heat, geothermal, sea heat, a heat pump system, and an air-to-water heat pump. The work presents the individual production forms and their analyzes. The costs of the five options were calculated using the bids received from the total cost of the project. The cost analysis of all alternatives was performed using “cost line” methods. The one-time, fixed, and variable costs of the alternatives were compared and analyzed. The final comparison also considered the estimated price of energy produced during the 10- and 15-year payback periods.
According to the study, all the costs of sea heat and an air-to-water heat pump are close to each other. The investment cost of a heat pump system is big in the beginning, also the ten and fifteen-year energy price are more expensive than other plants. According to Kaskisten Energia's requirements, the research also considered the variable costs of oil heating and compared them with other alternatives. According to the study, the variable costs of oil heating are much higher than those of carbon-neutral energy production plants.
The paper presents an analysis of important factors influencing costs and energy prices. Sensitivity analysis was used to look at the effects of important influencing factors on the results. Based on the review, the price of electricity and the heat factor of the pump are very important factors affecting the costs of geothermal, marine heat, heat pump system and air-to-water heat pump.
Based on the results, the air-to-water heat pump is the most suitable of the alternatives as a form of summer district heating production by Kaskisten Energia. Future carbon-neutral district heating technology is constantly being updated: given the economic feasibility, flexibility and optimization potential of the different options, more research is needed from a broader perspective.