Kuumalämpöpumppujen hyödyntäminen teollisuuslämmöntuotannossa Suomessa
Rannikko, Jere (2023)
Kandidaatintyö
Rannikko, Jere
2023
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023033134177
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023033134177
Tiivistelmä
Kandidaatintyössä selvitetään kuumalämpöpumppujen käyttömahdollisuuksia Suomen teollisuuslämmöntuotannossa. Työssä esitetyt kuumalämpöpumpputyypit ovat teollisuuteen tarkoitettuja ja niiden toiminnasta löytyy tietoja eri valmistajilta. Kandidaatintyössä on tarkasteltu kuumalämpöpumpuilla saavutettuja lämpötiloja sekä niiden merkitystä. Lisäksi käsitellään kuumalämpöpumpuissa käytettäviä kylmäaineita. Työssä on selvitetty myös teollisuuslämmöntuotannon tarvittavat lämpötilat sekä hiilidioksidipäätöt Suomessa. Lisäksi on selvitetty kuumalämpöpumppujen potentiaalia pienentää näitä päästöjä.
Kuumalämpöpumppujen osuus teollisuuslämmöntuotannosta Suomessa vuonna 2021 on marginaalisen pieni, vaikka potentiaalia on kattaa noin kolmasosa teollisuuslämmöntuotannosta. Kuumalämpöpumppujen otollinen lämpötila-alue on alle 200 ºC ja vuonna 2022 suurin saavutettu lämpötila kuumalämpöpumpulla oli 280 ºC. Vuonna 2021 teollisuudessa käytössä olevilla kuumalämpöpumpuilla saavutetaan 165 ºC:n lämpötiloja ja samalla yli 3 COP-arvo. Teollisuuden tarpeisiin parhaiten soveltuva kuumalämpöpumppu on moniportainen kompressorikuumalämpöpumppu. Suomessa teollisuuslämmöntuotannosta 52 % tuotetaan mustalipeällä, jota saadaan metsäteollisuuden sivuvirtana. Tästä syystä kuuma-lämpöpumppujen potentiaali on muilla teollisuuden aloilla suurempi. Teollisuuden tavoite olla hiilineutraali vuoteen 2035 kiihdyttää kuitenkin myös kuumalämpöpumppujen käyttöönottoa teollisuuslämmöntuotannossa. The bachelor’s thesis examines the use of high temperature heat pumps in industrial heat production in Finland. The types of high temperature heat pumps presented are for industrial use only. Information about them can be found from different manufacturers. The bachelor’s thesis examines the temperatures achieved by high temperature heat pumps and their significance, as well as the refrigerants used in heat pumps. The required temperatures for industrial heat production and carbon dioxide emissions in Finland are also explored. In addition, the potential of high temperature heat pumps to reduce these emissions has been considered.
The use of high temperature heat pumps in industrial heat production in Finland in 2021 is small, although there is potential to cover about a third of industrial heat production. The optimal temperature range for heat pumps is below 200ºC and in 2022 the highest temperature achieved with a high temperature heat pump was 280ºC. In 2021 industrial heat pumps achieve temperatures of 165ºC with a COP value of over 3. The best heat pump for industrial needs is a multi-stage compressor heat pump. In Finland, 52% of industrial heat production is produced from black liquor, which is a side flow of the forest industry. Therefore, the potential for heat pumps is greater in other industries. The industry's goal of being carbon neutral by 2035, however, is also accelerating the use of heat pumps in industrial heat production.
Kuumalämpöpumppujen osuus teollisuuslämmöntuotannosta Suomessa vuonna 2021 on marginaalisen pieni, vaikka potentiaalia on kattaa noin kolmasosa teollisuuslämmöntuotannosta. Kuumalämpöpumppujen otollinen lämpötila-alue on alle 200 ºC ja vuonna 2022 suurin saavutettu lämpötila kuumalämpöpumpulla oli 280 ºC. Vuonna 2021 teollisuudessa käytössä olevilla kuumalämpöpumpuilla saavutetaan 165 ºC:n lämpötiloja ja samalla yli 3 COP-arvo. Teollisuuden tarpeisiin parhaiten soveltuva kuumalämpöpumppu on moniportainen kompressorikuumalämpöpumppu. Suomessa teollisuuslämmöntuotannosta 52 % tuotetaan mustalipeällä, jota saadaan metsäteollisuuden sivuvirtana. Tästä syystä kuuma-lämpöpumppujen potentiaali on muilla teollisuuden aloilla suurempi. Teollisuuden tavoite olla hiilineutraali vuoteen 2035 kiihdyttää kuitenkin myös kuumalämpöpumppujen käyttöönottoa teollisuuslämmöntuotannossa.
The use of high temperature heat pumps in industrial heat production in Finland in 2021 is small, although there is potential to cover about a third of industrial heat production. The optimal temperature range for heat pumps is below 200ºC and in 2022 the highest temperature achieved with a high temperature heat pump was 280ºC. In 2021 industrial heat pumps achieve temperatures of 165ºC with a COP value of over 3. The best heat pump for industrial needs is a multi-stage compressor heat pump. In Finland, 52% of industrial heat production is produced from black liquor, which is a side flow of the forest industry. Therefore, the potential for heat pumps is greater in other industries. The industry's goal of being carbon neutral by 2035, however, is also accelerating the use of heat pumps in industrial heat production.