Vähähiilistä energiatehokkuutta mikro-CHP -tekniikalla (VEneCT)

Perustiedot

• Toteuttaja: HAMK
• Rahoittaja: Pirkanmaan liitto
• Projektipäällikkö: Susan Heikkilä
• Toteutusaika: 1.9.2018 — 31.3.2022

Taustaa

Luonnonvarojen kestävä käyttö ja ilmastonmuutoksen hillintä edellyttävät uudenlaista ajattelutapaa, jossa lisäarvo ja hyvinvointi saavutetaan luonnonvarojen käyttöä vähentämällä ja hiilijalanjälkeä pienentämällä. Muutos edellyttää resurssitehokasta ja hiilineutraalia kiertotaloutta. Energiasektorilla tämä tarkoittaa uusiutuvien raaka-aineiden käyttöönottoa, prosessien optimointia, energiavirtojen mahdollisimman tarkkaa hyötykäyttöä ja logistiikkakustannusten minimointia.

Hiilijalanjäljen pienentäminen ja uusiutuvan energian käyttö ovat keskeisiä tekijöitä niin kansallisen, kuin globaalin ilmastostrategian toteuttamiseksi. Suomen hallituksen hyväksymässä kansallisessa energia- ja ilmastostrategiassa painotetaan uusiutuvan energian hyödyntämistä, sähkön ja lämmön hajautetun pientuotannon tukemista sekä energiamarkkinoiden avaamista kaksisuuntaiseksi.

Hajautettu energian tuotanto mahdollistaa useiden energialähteiden käyttämisen siten, että vallitsevissa olosuhteissa käytetään resurssiviisaasti ja kustannustehokkaasti edullisinta ratkaisua. Paikallinen pientuotanto mahdollistaa omavaraisuuden myös haja-asutusalueilla, sekä tilanteissa, joissa energian tarve on tilapäisesti kasvanut esimerkiksi lisärakentamisen tai väistötilojen vuoksi. Ilmastoriskien seuraukset voidaan hallita tehokkaammin ja taloudellisemmin paikallisella, siirrettävissä olevalla lämpö- ja sähköenergian vähähiilisellä pientuotantomoduulilla.

Tavoitteet

Hankkeessa laajennetaan ja jalostetaan energian pientuotantoon suunniteltua hybridimoduulia. Siihen integroidaan sähköntuotanto hyödyntäen polttoprosessin hukkalämpöä (CHP, combined heat and power), ORC-tekniikkaa (organic rankine cycle) ja mikroturbiinia.

Hankkeen toinen tavoite keskittyy hybridimoduulin polttoprosessin optimointiin ja hyötysuhteen parantamiseen. Polttoprosessin optimoinnilla saavutetaan sekä kustannustehokkuutta että vähemmän haitallisia palokaasuja. Optimointiparametreja ovat polttolämpötila, poltettavan materiaalin massa ja suhteellinen kosteus, sekä polttoprosessin päästöt. Polttoprosessin optimointi toteutetaan hyödyntäen matemaattisia malleja, jotka todennetaan käytännön koejärjestelyin.

Lisäksi tavoitteena on kehittää sähköenergian varastointimenetelmiä. Hankkeen aikana valitaan tutkittavat varastointimenetelmät, joiden kelpoisuus todennetaan vuoden mittaisella ajanjaksolla. Tavoitteena on selvittää laajasti eri energian varastointiin liittyviä parhaita käytänteitä ja pyrkiä antamaan suosituksia mm. varastointiajoista ja energianvarastointikapasiteetista.

Lisäksi selvitetään, onko prosessissa mahdollista polttaa vähäisissä määrin kotitalouden biojätettä.

Katso tästä, miltä prosessin visualisointi näyttää.

Hanke perustuu ”Tarkalla ohjauksella energiatehokkuutta” (ToE) –EAKR-hankkeessa tehtyyn kehitystyöhön.

Ajankohtaista

Katso tästä hanketta esittelevä video.

Julkaisuja:

Mustonen, Lea & Heikkilä, Susan: Creativity Was – and still Is – Needed in Teaching and R&D Projects during the Pandemic Time. Maintworld, 2021.
Digitaalinen kaksonen avuksi tutkimustyössä pandemia-aikana.

Mustonen, Lea & Heikkilä, Susan: Lantaa ja kahvinporoja — lämpöä ja energiaa? Promaint, 2021.
Olisiko tulevaisuudessa mahdollista tuottaa energiaa polttamalla vähäisissä määrin kotitalouden biojätettä?

Khvorostin, Ivan; Penttilä, Katariina & Lindgren, Ari: Energy and cost -efficient air flow measurement solution for small scale processes. IEEE, 2020.
Tutkimusprojektissa kuvataan ilmavirtaa kustannustehokkaasti ja luotettavasti mittaavan menetelmän käyttöönotto. 

Hynnä, Nina; Heikkilä, Susan & Penttilä, Katariina: Mittausdatasta aineistonhallintasuunnitelmaan – kuinka vaikeaa se nyt voi olla? HAMK Unlimited, 2020.
Aineistonhallintasuunnitelma on hankkeen sisäinen työväline, jolla voi sekä ohjata että arvioida datankeruun ja käsittelyn prosessia sekä sen lopputuotoksia.

Mustonen, Lea & Heikkilä, Susan: “Digitaalinen kaksonen” tuli jäädäkseen. Hämeen sanomat, 2020.

Mustonen, Lea & Heikkilä, Susan: Savua ilmassa! Mutta millaiset kaasupitoisuudet savussa on? Promaint, 2019.
Kuinka sähköenergiaa voitaisiin tuottaa hukkaenergialla pienessä mittakaavassa sekä millaisia kaasupäästöjä polttoprosessissa syntyy?

Mustonen, Lea & Heikkilä, Susan: Energiaratkaisut voivat vaikuttaa myös kaavoitukseen. Maankäyttö, 2019.
Uudesta rakennustyypistä puhuttaessa sen vaikutukset tulisi huomioida myös maankäytössä ja kaavoituksessa.

Mustonen, Lea & Heikkilä, Susan: Pienempi hiilijalanjälki, suurempi energiatehokkuus. Promaint, 2019.
Hämeen ammattikorkeakoulussa kartoitetaan olemassa olevia energian tuotanto-, varastointi- ja hyödyntämiskeinoja hybridimoduulin avulla.

Yhteystiedot