Teknologiateollisuuden energiatehokkuuden parantaminen hukkalämmön talteenottojärjestelmän avulla : Case: ABB Oy, IEC LV Motors – MM-rakennus - Rantamäki, Jaakko Tapani (My University, 2024)
Tämä diplomityö on tehty ABB Oy, IEC LV Motorsille. Työn tarkoituksena on selvittää, millainen merkitys hukkalämmön talteenotolla on case-yrityksen MM-rakennuksen energiatehokkuuteen. Lisäksi työssä tutkitaan kaukolämpöverkon paluuveden lämpötilan optimoinnin mahdollisuutta suhteessa ulkolämpötilan funktioon sekä järjestelmän kannattavuutta muut-tuvilla sähkön- ja kaukolämmön hinnoilla. Hukkalämmön talteenottojärjestelmä on osa ABB Oy:n tavoitetta vastata ilmastonmuutokseen Carbon Neutral Operations (CNO) eli hiilineutraalin toimintahankkeen voimin. Työn kohteena olevan talteenottojärjestelmän suunnitteli-jana toimi Granlund Oy ja rakennusautomaatiosta vastasi Schneider Electric Finland Oy. Energiatehokkuuden parantaminen on yksi keskeinen tavoite energiapolitiikassa. Vaikka edistystä onkin saavutettu, teollisuuden energiankulutusta ja päästöjä on vielä mahdollista vähentää. Hukkalämmön talteenotto tarjoaa lupaavan keinon tehostaa energiatehokkuutta ja alentaa tuotantokustannuksia teollisuudessa, vähentäen samalla ympäristövaikutuksia. Euroopan komission energiatehokkuusvaatimukset kannustavat innovaatioihin teollisuudessa, mikä edistää tasapuolista kilpailukykyä ja talouskasvua. Tämä työ toteutettiin hyödyntämällä toimintatutkimusmenetelmää ja energiatehokkuuden tutkimisessa pääpaino oli hukka-lämmön energiatehokkaassa hyödyntämisessä rakennuksen ja teollisuuden prosessien lämmitys- ja viilentämistarpeiden optimaaliseen täyttämiseen. ABB Oy, IEC LV Motors hyödynsi kaksisuuntaista kaukolämpömallia hukkalämmön talteenottojärjestelmässään. Talteen otettu hukkalämpö pumpattiin ABB:n aluelämpöverkkoon ja sieltä MM-rakennuksen toimistotiloihin, tuotantotiloihin, teollisuusuunien ja erilaisten prosessien viilennys- sekä lämmitysenergia tarpeiden täyttämiseksi. Työn tuloksien perusteella voitiin todeta talteenottojärjestelmän tuovan merkittävän edun energiatehokkuuden parantamisessa. Ideaalisessa tilanteessa talteenottojärjestelmän lämmityspiiri kasvatti MM-rakennuksen energiatehokkuutta keskiarvollisesti 625 MWh/kk, joka kattoi 43 % lämmitysenergian tarpeesta kuukausittain syyskuu-maaliskuu välillä. Järjestelmän jäähdytyspiiri kasvatti energiatehokkuutta keskiarvollisesti 424,88 MWh/kk, mikä oli yli 15-kertainen jäähdytysenergia tarpeeseen nähden. Kaukolämpöverkon paluuveden lämpötilan optimointi saavutti keskiarvollisesti optiolla 1 noin 245,57 MWh/kk ja optiolla 2 noin 361 MWh/kk paremmat lämpöenergian hyödyt, kuin ilman optimointia. Optio 1 viittasi kaukolämpöverkon menoveden lämpötilaan 75 °C ja optio 2 menoveden lämpötilaan 80 °C. Kannattavuuslaskelmien perusteella järjestelmää oli kannattavaa hyödyntää, kun sähkön hinta vaihteli syyskuu-maaliskuu aikavälillä 5–130 €/MWh, jolloin sähköllä tuotetun lämmön todellinen hinta osui välille 18,64–65,05 €/MWh.

This master’s thesis is made for ABB Oy, IEC LV Motors. The purpose of the thesis is to investigate the significance of waste heat recovery on the energy efficiency of the case company’s MM-building. Additionally, the thesis examines the possibility of optimizing the return water temperature of the district heating network in relation to the outdoor temperature function and the profitability of the system with varying electricity and district heating prices. The waste heat recovery system is part of ABB’s goal to address climate change through the Carbon Neutral Operations (CNO) initiative. Granlund Oy was the designer of the recovery system under study, and Schneider Electric Finland Oy was responsible for building automation. Improving energy efficiency is a key goal in energy policy. Although progress has been made, it is still possible to reduce industrial energy consumption and emissions. Waste heat recovery offers a promising way to enhance energy efficiency and reduce production costs in industry while also mitigating environmental impacts. The European Commission's energy efficiency requirements encourage innovation in industry, promoting fair competitiveness and economic growth. This work was carried out using action research methodology, with a focus on the efficient utilization of waste heat to meet the heating and cooling needs of buildings and industrial processes optimally. ABB Oy, IEC LV Motors utilized a bidirectional district heating model in their waste heat recovery system. The recovered waste heat was pumped into ABB's district heating network and then distributed to the MM-building's office spaces, production areas, industrial furnaces, and various processes to meet cooling and heating energy demand. Based on the results of the work, it could be observed that the recovery system brought a significant advantage in improving energy efficiency. In an ideal situation, the heating circuit of the recovery system increased the energy efficiency of the MM-building by an average of 625 MWh/month, covering 43% of the heating energy demand monthly between September and March. The cooling circuit of the system increased energy efficiency by an average of 424.88 MWh/month, which was over 15 times the cooling energy requirement. The optimization of the district heating network's return water temperature achieved, on average, approximately 245.57 MWh/month with option 1 and approximately 361 MWh/month with option 2 in better thermal energy benefits compared to without optimization. Option 1 referred to the supply water temperature of the district heating network at 75 °C, and option 2 to the supply water temperature at 80 °C. Based on profitability calculations, it was profitable to utilize the system when the electricity price varied between 5–130 €/MWh from September to March, resulting in a real cost of electricity-produced heat ranging from 18.64–65.05 €/MWh.
Keywords: energiatehokkuus; hukkalämpö; kaukolämmitys; talteenotto; kannattavuus; fi=Energiatekniikka|en=Energy Technology|; fi=Energia- ja informaatiotekniikan ohjelma|en=Degree Programme in Energy Technology and Information Technology|