Geoenergialähteen termisten ominaisuuksien mittaamiseen soveltuvan laitteiston suunnittelu ja toteutus

Abstract

Vaasan Yliopiston alueelle ollaan toteuttamassa geoenergian tutkimuskeskusta. Tutkimuksia varten tarvitaan mittauslaitteisto, jonka avulla on mahdollista mitata lähteen lämmöntuotto- ja varastointikykyä. Geoenergialähde voi olla porakaivo, maalämpöputkisto, asfaltin alle sijoitettu keräysputkisto, vesistöön tai sedimenttiin upotettu putkisto. Lämmönsiirtoputkiston ja lämpöpumppujen kehitystyöhön liittyen tarvitaan tutkimusta erityyppisten innovaatioiden soveltuvuudesta vaihtoehtoisiin geoenergiasovelluksiin. Kalliokaivoja käytetään myös lämpövarastoina, joita ladataan lämpiminä vuodenaikoina ja hyödynnetään kylminä vuodenaikoina. Geoenergialähteitä hyödynnetään myös asuntojen tai kylmävarastojen viilennykseen. Skandinavian alueella tyypillinen geoenergialähteen lämpötilan kausivaihtelu on 0 – 10 °C välillä. Alhainen lämpötila soveltuu hyvin kesäaikana tapahtuvaan tilojen viilentämiseen. Tutkimuksia varten tarvitaan laitteisto, jolla mitataan geoenergialähteen ominaisuuksia lämmönsiirtonesteen luovuttaman lämpöenergian perusteella. Terminen vastetesti edellyttää usean päivän mittaista keskeytymätöntä mittausjaksoa. Toteutuksessa oli huomioitava laitteiston eristäminen, lämmön tuotto, lämmönsiirto, virtaustekniikka sekä eri turvallisuusvaatimukset ja mittaustekniikan ja tiedonsiirron tarpeet. Mittauslaitteiston soveltuvuus erityyppisiin mittauskohteisiin edellyttää laitteistolta riittävää kapasiteettia ja tapauskohtaista muunneltavuutta. Lopputuloksena työstä on TRT-vaunu, joka voidaan hinata mittauspaikalle ja liittää sähköverkkoon tai aggregaattiin. Säädettävyys saavutetaan porrastaen lämmitystehot 1 kW välein 18 kW tehoalueella ja käyttämällä taajuusmuuttajaa kiertovesipumpun teholähteenä. Mittaustekniikka toteutetaan sarjaliikenneväylään liitetyin anturein, tiedonsiirto tietokoneella ja langattomalla reitittimellä.