Biokaasun hyödyntäminen energiaomavaraisuuden parantamiseksi : Forssan jätevedenpuhdistamo
Anttila, Joonas (2017)
Anttila, Joonas
Tampereen ammattikorkeakoulu
2017
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017060812980
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017060812980
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön toimeksiantaja oli Forssan vesihuoltoliikelaitos, ja työ kirjoitettiin Forssan jätevedenpuhdistamolle. Opinnäytetyön tarkoitus oli luoda julkaisu, jota voidaan käyttää oppaana Forssan jätevedenpuhdistamon energiaomavaraisuuden parantamisessa
biokaasua hyödyntäen. Työssä esiteltiin nykyajan yleisimmät biokaasun hyödyntämistekniikat,jotka soveltuvat parhaiten jätevedenpuhdistamoille. Työssä tutkittiin biokaasun hyödyntämisen nykytilaa Forssan puhdistamolla, minkä jälkeen ehdotettiin kehittämistoimenpiteitä kokonaisvaltaisemman hyödyntämisen saavuttamiseksi. Opinnäytetyön tavoitteena oli osoittaa kirjallisuuden ja laskelmien avulla muutoksen tarve puhdistamon biokaasun hyödyntämisessä.
Forssan jätevedenpuhdistamon kaasumoottorin epävakaa toiminta aiheuttaa energian hukkaamista, sillä biokaasua joudutaan hyödyntämisen sijasta polttamaan vararatkaisuna
soihdussa. Kaasumoottorin käyttökatkoilla on iso vaikutus puhdistamon sähköntuotantoon, jolloin myös puhdistamon sähköntuotannon omavaraisuusprosentti pysyy vaatimattomana.
Lisäksi kaasumoottorin tuottamaa lämpöä ei hyödynnetä millään tapaa, mistä johtuen energiaa hukataan entisestään. Lämpöä tuotetaan biokaasun avulla ainoastaan höyrynkehittimellä, joka parhaimmassa tapauksessa voidaan jättää prosessissa vararatkaisuksi, mikäli kaasumoottorin tuottama lämpö hyödynnetään. Lämmöntuotanto voidaan jatkossa hajauttaa, minkä ansiosta lämpöä saadaan tuotettua biokaasun avulla kahdessa eri puhdistamon rakennuksessa.
Opinnäytetyössä ehdotettiin teknisen käyttöikänsä lopussa olevan kaasumoottorin korvaamista uudenaikaisella kaasumoottorilla sekä siirtymistä sähkön- ja lämmön yhteistuotantoon eli CHP-tuotantoon. Parhaimmaksi vaihtoehdoksi kaasumoottorin tuottaman lämmön hyödyntämiseksi todettiin moottorin pakokaasujen sisältämän lämmön hyödyntäminen yksinkertaisella pakokaasukattilalla. Lisäksi työssä otettiin kantaa jo suunnitteilla olevaan lämmöntuotannon hajauttamiseen uuden kaasulinjan avulla. Lämmöntuotannon hajauttamista perusteltiin mahdollisuudella hyödyntää vanhaa lämpökattilaa vaihtamalla siihen kaasulle sopiva poltin ja sekä kaukolämmön että öljylämmityksen tarpeen vähenemisellä. Jatkotutkimusaiheeksi ehdotettiin selvitystä biokaasun puhdistamisen tarpeesta ennen sen hyötykäyttöä kaasumoottorilla.
biokaasua hyödyntäen. Työssä esiteltiin nykyajan yleisimmät biokaasun hyödyntämistekniikat,jotka soveltuvat parhaiten jätevedenpuhdistamoille. Työssä tutkittiin biokaasun hyödyntämisen nykytilaa Forssan puhdistamolla, minkä jälkeen ehdotettiin kehittämistoimenpiteitä kokonaisvaltaisemman hyödyntämisen saavuttamiseksi. Opinnäytetyön tavoitteena oli osoittaa kirjallisuuden ja laskelmien avulla muutoksen tarve puhdistamon biokaasun hyödyntämisessä.
Forssan jätevedenpuhdistamon kaasumoottorin epävakaa toiminta aiheuttaa energian hukkaamista, sillä biokaasua joudutaan hyödyntämisen sijasta polttamaan vararatkaisuna
soihdussa. Kaasumoottorin käyttökatkoilla on iso vaikutus puhdistamon sähköntuotantoon, jolloin myös puhdistamon sähköntuotannon omavaraisuusprosentti pysyy vaatimattomana.
Lisäksi kaasumoottorin tuottamaa lämpöä ei hyödynnetä millään tapaa, mistä johtuen energiaa hukataan entisestään. Lämpöä tuotetaan biokaasun avulla ainoastaan höyrynkehittimellä, joka parhaimmassa tapauksessa voidaan jättää prosessissa vararatkaisuksi, mikäli kaasumoottorin tuottama lämpö hyödynnetään. Lämmöntuotanto voidaan jatkossa hajauttaa, minkä ansiosta lämpöä saadaan tuotettua biokaasun avulla kahdessa eri puhdistamon rakennuksessa.
Opinnäytetyössä ehdotettiin teknisen käyttöikänsä lopussa olevan kaasumoottorin korvaamista uudenaikaisella kaasumoottorilla sekä siirtymistä sähkön- ja lämmön yhteistuotantoon eli CHP-tuotantoon. Parhaimmaksi vaihtoehdoksi kaasumoottorin tuottaman lämmön hyödyntämiseksi todettiin moottorin pakokaasujen sisältämän lämmön hyödyntäminen yksinkertaisella pakokaasukattilalla. Lisäksi työssä otettiin kantaa jo suunnitteilla olevaan lämmöntuotannon hajauttamiseen uuden kaasulinjan avulla. Lämmöntuotannon hajauttamista perusteltiin mahdollisuudella hyödyntää vanhaa lämpökattilaa vaihtamalla siihen kaasulle sopiva poltin ja sekä kaukolämmön että öljylämmityksen tarpeen vähenemisellä. Jatkotutkimusaiheeksi ehdotettiin selvitystä biokaasun puhdistamisen tarpeesta ennen sen hyötykäyttöä kaasumoottorilla.