Ratkaisut

Hukkalämmöstä kaukolämmöksi – Helsingin Energia luottaa Endress+Hauser-kenttälaitteisiin

Helsingin Energia luottaa Endress+Hauser-kenttälaitteisiin

Helsingin Energia osallistuu päästötalkoisiin maailman johtavana ekotehokkaan kaukolämmön osaajana. Katri Valan lämpöpumppulaitoksessa sekä lämmintä että kylmää saadaan Viikin puhdistamon jätevedestä. Metso Endress+Hauserille laitoksiaan uudistavasta Helen Lämmöstä on tullut tärkeä asiakas.

Helsingin Sörnäisissä, Katri Valan puistoa reunustavalta kivimuurilta, astutaan maanalaiseen tunneliin. Nosto-oven sulkeutuessa aamuruuhka unohtuu nopeasti, sillä kaupungin äänet eivät kantaudu puiston alapuolelle. Juuri nyt 30 metrin syvyyteen louhitussa lämpölaitoksessa on muutenkin hiljaista. Se on lepovuorossa, mutta jatkuvassa valmiudessa. Kun käsky käy, sveitsiläisen Friothermin valmistamat lämpöpumput käynnistyvät.

Puiston alapuolella kohtaavat Helsingin Energian kaukolämpötunneli ja puhdistettua jätevettä mereen ajava Viikin puhdistamon poistotunneli. Ohitse virtaavat 800 000 kaupunkilaisen jätevedet, joka päivä noin 260 000 kuutiota. Siitä vedestä Katri Valan laitos tuottaa sekä kaukolämpöä että -jäähdytystä, yhdessä ja samassa prosessissa.
Ensimmäinen varaus Katri Valan laitokselle tehtiin jo 80-luvulla, jolloin tunnelien risteykseen louhittiin lämmön talteenottoa ajatellen 50 metriä syvät kuilut. Lopulliselle toteutukselle aika oli kypsä 20 vuotta myöhemmin.

Kaukokäyttöä ja ennakoivaa kunnossapitoa

Katri Valan vaatimattomassa valvomossa istuu laitoksen automaatiosta vastaava ydinryhmä. Helen Lämmön järjestelmäpäällikkö Jukka Örn arvioi lopputulosta tilaajan roolissa. Helen Engineeringiä edustava Mika Virtanen on vastannut tahollaan hankkeen automaation projektoinnista, kun kolmas mies, Helen Servicen Jyrki Korvenpää, huolehtii joukkoineen järjestelmän toiminnasta ja kunnossapidosta. Pitkälle viety automaatio varmistaa sen, ettei laitoksen valvomossa tarvita lainkaan miehitystä. Normaalitilanteessa Katri Valan luolastossa ei työskentele kukaan, sillä laitosta ajetaan Sähkötalossa olevasta kaukolämpövalvomosta käsin.

Uusia kaukolämpölaitoksia rakentaessaan ja vanhoja yksiköitä modernisoidessaan Helsingin Energia on siirtynyt järjestelmällisesti käyttämään kenttäväyliä. Yksittäisiä toimilaitteita on kytketty Profibus DP -väylään vuosituhannen alusta, mutta vuonna 2006 valmistunut Katri Vala on ensimmäisiä kokonaisratkaisuja.

”Edelleenkään kenttäväyläratkaisut eivät ole alalla itsestäänselvyys. Me Helsingin Energialla panostamme kenttäväyliin ja ennakoivaan kunnossapitoon. Haluamme väylään liitetyiltä laitteilta diagnostiikkatietoja, joiden mukaan voimme suunnitella ennakkohuoltomme”, Jyrki Korvenpää sanoo.

Katri Valan kenttälaitteista 90 prosenttia on kiinni Profibus-väylässä, ja suurimman osan niistä on toimittanut Metso Endress+Hauser. Laitoksen automaatiojärjestelmästä ja instrumentoinnista on vastannut kokonaistoimittajana Insta Oy, jolle pöydän ääressä istuvat miehet ovat asettaneet omat kriteerinsä.

Hyväksi havaittuja laitteita

Julkisella puolella laitteiden hankintaprosessi noudattelee omaa tarkkaan määriteltyä kulkuaan. Kun hinta on määräävä tekijä, muiden ominaisuuksien tuoma kokonaistaloudellinen vaikutus on pystyttävä osoittamaan tarkasti. Näitä hankintakriteereitä Örn ja kumppanit ovat miettineet paljon.

”Kun teemme laitevalintoja, käyttövarmuus ja käytettävyys ovat meille tärkeitä asioita. Lisäksi arvostamme referenssejä. Laitteiden tulee olla vastaavissa paikoissa testattuja ja hyviksi havaittuja”, Örn kertoo.

Vaatimukset eivät eroa yksityisen sektorin vastaavista, mutta julkisen puolen hankinnoissa mikään yksittäinen asia ei voi perustua mutu-tuntumaan. Hankintaehtoihin on kirjattu muun muassa se, ettei Helsingin Energian toimintaympäristöön saa tuoda minkäänlaisia pilottilaitteita.

Endress+Hauser-laitteet ovat Helenin porukalle tuttuja, ja kokemukset niistä pelkästään hyviä. ”Jos jotain ongelmia on joskus ollut, niiden ratkominen on pikemminkin lisännyt laitteisiin liittyvää osaamista ja ymmärrystä”, Korvenpää kertoo ja huomauttaa, että Helen Service vastaa laitehuollosta itsenäisesti.

Jukka Örn muistuttaa, että kunnossapidon ja osaamisen kannalta on tietysti sitä parempi, mitä vähemmän laitoksilla on erilaisia laitetyyppejä. Varaosamielessä sillä on merkitystä jopa yhden valmistajan sisällä.

”Helsingin Energia on määritellyt laitosten käyttövarmuudelle tietynlaisen tason, jonka perusteella kaikille kriittisille laitteille pitää olla varaosat. Jos jokaisella laitoksella on eri laitteet, varaosavarasto kasvaa järjettömäksi.”

”Laite- ja varaosa-asiat ovat meille todella tärkeitä, mutta käytännössä emme voi vaatia minkään tietyn valmistajan laitteita. Kerromme mitä laitteita meillä on käytössä muilla laitoksilla ja mistä on saatu hyviä kokemuksia. Tämän jälkeen automaatiojärjestelmän toimittaja, tässä tapauksessa Insta, kilpailuttaa laitetoimittajat. Lopullisen päätöksen teemme yhdessä.”

Hukkalämpö talteen

Katri Valan lämpöpumppulaitoksessa kaukolämmön ja -jäähdytyksen tuotannossa hyödynnetään merivettä ja jäteveden sisältämää hukkalämpöä. Laitoksessa kohtaavat murrostaan elävän alan haasteet ja mahdollisuudet. On karsittava päästöjä ja etsittävä uusia tuotantotapoja. Katri Valan ainoa välitön ympäristövaikutus on lämpöpumppujen ja muiden laitteiden tarvitseman sähkön tuotannosta syntyvät päästöt. Ne ovat noin 20 % siitä, mitä vastaavan energiamäärän tuotanto vaatisi voimalaitoksessa tai lämpökeskuksessa.

Erilaisten prosessien sivutuotteena syntyvää hukkalämpöä on maailma täynnään. Lyhyesti sanottuna kysymys kuuluukin missä ja miten sen hyödyntäminen on taloudellisesti järkevää. Katri Valan kohdalla lämmön kysyntä ja tarjonta kohtaavat keskellä Helsinkiä. Viimekädessä laitoksen kannattavuuden varmisti kaukojäähdytyksen kasvava kysyntä.

Helsingin Energia aloitti kaukojäähdytysverkon rakentamisen 90-luvun lopulla. Sen vaikutuspiirissä oleville yrityksille kaukojäähdytys on edullisin ja ekologisin vaihtoehto. Lisääntyvä tietotekniikka kasvattaa kysyntää, eikä kasvavien laitetilojen jäähdytystarve rajoitu enää pelkästään kesän lämpimiin kuukausiin.

Vanhaa tekniikkaa uusiksi

Helsingin Energialle hukkalämmön hyödyntäminen ei ole sinänsä uusi asia, sillä sähkön tuotannossa syntyvää lämpöä on jo pitkään käytetty kaukolämmityksessä. Vuosaaren, Hanasaaren ja Salmisaaren voimalaitosten yhteistuotanto kattaa Helsingin lämmöntarpeen aina siihen saakka kunnes ulkolämpötila laskee nollan alapuolelle. Katri Valan lämpöpumppulaitoksen lisäksi eri puolilla kaupunkia sijaitsee yhdeksän huippu- ja varalämpökeskusta. Elohopean laskiessa Sähkötalon kaukolämpövalvomossa lasketaan tarkasti missä ja millä polttoaineella lisäkapasiteetin tuottaminen on kulloinkin järkevää.
Helen Lämmön pitkän tähtäimen investointisuunnitelma työllistää automaatioasiantuntijoita kauas tulevaisuuteen. Vanhoja lämpö- ja jäähdytyslaitoksia modernisoidaan ja uuttakin rakennetaan. Juuri nyt valmistellaan Hanasaareen toteutettavaa Helsingin kymmenettä lämpökeskusta. Helen Engineeringin Mika Virtanen muistuttaa, että varsinkin modernisoitavissa kohteissa automaation osuus korostuu ja vaikeutuu. ”Vaihdetaan muutama pumppu sekä laite, ja 30 vuotta palvellut laitos voi olla perusratkaisultaan ihan toimiva. Sähkön ja automaation osalta ne menevät kuitenkin täysin uusiksi”, hän sanoo.

Aktiivinen yhteistyö

Hanasaareen rakennettavaan uuteen lämpökeskukseen on jo hankittu Endress+Hauser-kenttälaitteet. Helen Lämmön Jukka Örn on tyytyväinen ja aivan erityisesti Metso Endress+Hauserin kanssa muodostuneeseen hyvään yhteistyöhön. Örnin mukaan juuri palvelu on tärkeä valintakriteeri, että apua saa kohtuullisella aikataululla olipa se sitten mitä tahansa.

Jyrki Korvenpää kiittää Metson aktiivisuutta ja tiivistä yhteydenpitoa: ”Lyhyesti sanottuna homma toimii. Läheskään kaikilla toimittajilla ei ole vastaavanlaista tukea kentällä. Monta kertaa on vain myynti, joka konsultoi tehdasta”, hän sanoo. Metso Endress+Hauserilta Helsingin Energia on saanut myös kenttäväylä- ja laitetekniikkaan liittyviä mittaus- ja koulutuspalveluita. ”Kenttäväylämittauksia on tehty Metson Jouni Pohjolan johdolla, ensin Patolan lämpökeskuksessa ja nyt myös täällä Katri Valassa. Vuosi sitten hankimme Metsolta oman väylämittaussalkun, jonka käyttöä on opeteltu yhdessä”, Korvenpää sanoo.


Näin toimii Katri Vala

Puhdistettu jätevesi tulee Viikin puhdistamosta vuodenajasta riippuen 10–20-asteisena. Jätevesipumput ohjaavat saapuvan veden suodattimien kautta lämmönsiirtimiin, missä lämpöenergia otetaan talteen. Yhteensä viisi lämpöpumppua muuttavat energian kaukolämmöksi, joka pumpataan Helsingin kaukolämpöverkkoon 88-asteisena.

Kaukojäähdytystä tehdään samoilla pumpuilla, sillä erotuksella, että prosessissa käytetään merivettä aina kun se on riittävän viileää. Kaukojäähdytyspumpulla kylmä siirretään erilliseen verkostoon, joka kattaa nykyisellään osia kantakaupungin alueesta. Kylmän tuotannossa syntyvä lämpö hyödynnetään edelleen kaukolämmityksessä.

Kukin lämpöpumppu pystyy tuottamaan 18 megawattia lämpöä ja 12 megawattia jäähdytystä. Näin ollen koko laitoksen tuotantoteho on 90 megawattia kaukolämpöä ja 60 megawattia kaukojäähdytystä. Määrä vastaa Forssan kokoisen kaupungin lämmöntarvetta ja noin sadan suuren liikerakennuksen jäähdytystarvetta.

Endress+Hauser kenttälaitteet Katri Valan laitoksessa


Julkaistu: 01.09.2009