Energia- ja resurssitehokkuuteen on alettu kiinnittää entistä enemmän huomiota. Sekä kansalliset että kansainväliset direktiivit ohjaavat yritysten toimintaa vastuullisempaan suuntaan ja ympäristönsuojeluvelvoitteet kiristyvät. Energiankäyttöä tehostavat toimenpiteet nähdään taloudellisen kilpailukyvyn kannalta järkevinä ja vastuullisuus on itsessään kilpailuvaltti. Tässä artikkelissa keskiössä ovat tekijät, jotka motivoivat ja velvoittavat teollisia toimialoja vastaamaan energiatehokkuusvaatimuksiin esimerkiksi hyödyntämällä prosesseissa syntyvää ylijäämälämpöä.

Kirjoittajat: Jenni Nieminen ja Pia Haapea

Parempiin tuloksiin PIPO-asetuksen ja energiatehokkuussopimusten myötä

Teolliseen toimintaan kohdistuu useita lakisääteisiä määräyksiä, jotka velvoittavat yrityksiä tekemään ympäristömyönteisiä ja energiatehokkaita valintoja ja muutoksia toiminnassaan. Teollisuustoimijat eivät ole omasta tahdostaan olleet kovin kiinnostuneita tekemään pelkästään ympäristökuormitusta vähentäviä investointeja, sillä niiden on nähty olevan kalliita ja kannattamattomia. Valtio ei ole myöskään aikaisemmin motivoinut yrityksiä riittävillä tukijärjestelmillä toteuttamaan energiatehokkuutta lisääviä ja ympäristöhaittoja vähentäviä teknisiä prosessimuutoksia.

Vuoden 2018 alussa voimaanastunut ”uusi” PIPO-asetus on teollisuustoimijoita energia- ja ympäristötehokkaisiin prosessimuutoksiin velvoittava tekijä. PIPO-asetus sisältää uudet tiukentuneet päästöraja-arvot, ohjeet jätevesien asianmukaisesta käsittelystä, parhaan käyttökelpoisen tekniikan hyödyntämisvelvoitteen sekä tiukentuneen seuranta-, kirjanpito- ja raportointivelvollisuuden paikalliselle ympäristölupaviranomaiselle (Rinne 2018). Asetus vaikuttaa merkittävästi keskisuurten energiantuotantolaitosten tulevaisuuden suunnitteluun ja prosessien hallintaan, mikä kohdistuu myös joko suoraan tai välillisesti niiden yhteydessä toimivien teollisuuslaitosten toimintaan ja prosessien rakenteeseen.

Eri toimialojen ja valtion välille solmittujen vapaaehtoisten energiatehokkuussopimusten avulla yrityksiä kannustetaan kohti energiatehokkaampia toimenpiteitä. Niiden oletetaan kasvattavan myös yritysten ympäristömyönteistä imagoa, mikä lisää asiakkaiden kiinnostusta kaupankäyntiin juuri kyseisen toimijan kanssa. Energiatehokkuussopimukseen sitoutunut yritys voi hakea valtiolta tukea joko tavanomaiseen tai uuteen teknologiaan perustuviin investointeihin. Mikään raha ei ole vastikkeetonta, myös energiatehokkuussopimuksissa on tiettyjä ehtoja. Yritysten tulee laatia välitavoitteita, toteuttaa omaan toimintaan soveltuvia energiatehokkuustoimia ja -investointeja ja raportoida tuloksista valtiolle.

Sopimustoiminta on mielekkäämpi tapa toteuttaa vastuullisia tekoja ja tuotannollisia muutoksia verrattuna siihen, että viranomaiset määräävät mitä yrityksen tulee tehdä, jotta ympäristölainsäädännölliset velvoitteet täyttyvät. (Energiatehokkuussopimukset 2020.)

Lämpövirtojen selvittämisen kautta toimenpiteisiin

Teollisten prosessien yhteydessä syntyy sivutuotteena runsaasti lämpöenergiaa, jota kutsutaan usein ylijäämälämmöksi tai hukkalämmöksi. Ylijäämälämpöä pyritään enenevissä määrin ottamaan talteen, jotta lämpöenergiaa ei joudu hyödyntämättömänä hukkaan esimerkiksi poistoilman, jäteveden tai savukaasujen mukana. Energia- ja prosessitehokkuuden näkökulmasta ylijäämälämpö on kannattavinta hyödyntää mahdollisimman lähellä syntypaikkaansa osana tuotantolaitoksen omia prosesseja. Vaihtoehtoisesti ylimääräisen lämpöenergian voi myydä kaukolämpöverkkoon tai hyödyntää sähköntuotannossa. (Motiva 2019, 7.)

Edellä esitettyjen syiden vuoksi myös erään metsäteollisuusyrityksen toimeksiannosta lähdettiin tutkimaan energiatehokkuuden tehostamiseen tähtääviä keinoja (Nieminen 2020). Suomessa teollisuusalojen joukosta metsäteollisuus on suurin energian käyttäjä ja metsäteollisuuden prosesseissa muodostuu eniten ylijäämälämpöä ja lämpöhäviöitä (Motiva 2019, 15). Opinnäytetyössä yksityiskohtaisempana tarkastelun kohteena oli savukaasupesureiden ja hautomoaltaiden välisen kiertovesiprosessin lämpövirrat.

Ylijäämälämpö voimalaitoksen polttokattiloiden palamisprosesseista peräisin olevista savukaasuista otetaan talteen savukaasupesureiden lauhdeveteen. Lämmin lauhdevesi hyödynnetään voimalaitoksen yhteydessä sijaitsevan tuotantotehtaan tukkihautomoaltaiden lämmityksessä. Hautomoaltailta vettä pumpataan kiertovesipumpuilla takaisin savukaasupesureille savukaasujen pesu- ja lauhdevedeksi. Putkilinjoissa virtaavaan veteen on sitoutuneena energiaa, jonka hyödyntämiseen vaikuttavat veden kemialliset ominaisuudet, lämpötila, virtauksen suuruus ja jatkuvuus sekä seassa olevat epäpuhtaudet (Motiva 2016, 12). Veden virtauksien muuttaminen ja ohjaaminen tuotantoprosessissa sekä lämpimän veden kierrättäminen mahdollisimman paljon ennen sen johtamista viemäriin ovat keinoja vaikuttaa kiertovesiprosessin energiatehokkuuteen. Likaista vettä ei voi kuitenkaan loputtomiin kierrättää, sillä likavastus heikentää virtausta ja sitä kautta siirtyvää lämpötehoa ja aiheuttaa mittaustuloksiin virheitä.

Energiavirtojen seuranta ja mittaus ovat osa energiatehokkuuden parantamistoimenpiteitä. Ennen kuin energiamääriä ja -tehokkuutta päästään tarkastelemaan tulee lämpötilaa ja virtausnopeutta mitata joko paikallisilla tai automaatioteknologiaan perustuvilla mittalaitteilla prosessin eri kohdissa. Mittaustietoja tulee seurata, analysoida ja raportoida. Reaaliaikaisesti se onnistuu liittämällä mittaustulokset tiedonkeruujärjestelmään, johon on integroitu laskentaohjelma. Energiatehokkuutta voidaan siis parantaa mittaamalla energiatehokkuuteen vaikuttavia suureita, seuraamalla ja kehittämällä prosesseja sekä tekemällä mahdollisia laiteinvestointeja. (Nieminen 2020.)

Lopuksi

Vaikka ylijäämälämpöä hyödynnetään jo monin paikoin, on sen hyödyntämisessä vielä paljon potentiaalia. Mittaamisen ja erilaisten tutkimusten kautta tulee miettiä, onko paras keino keskittyä ehkäisemään hukkalämmön muodostumista vai miettiä keinoja, joilla hukkalämpöä voitaisiin hyödyntää tehokkaimmin omassa toiminnassa tai myydä sitä jopa ulkopuoliselle toimijalle. Energiatehokkuustoimenpiteiden toteutus vaatiikin pitkäjänteistä suunnittelua (kuva 1).

piirros joka havainnollistaa teollisen tuotannon ja automaation monimutkaisia prosessiketjuja

Kuva 1. Energiatehokkuustoimenpiteiden toteutus ei ole niin yksinkertaista (Piqsels 2020)

Kaiken ylimääräisen lämmön hyödyntäminen ei kuitenkaan aina ole taloudellisesti kannattavaa, sillä lämmöntalteenottoon voi liittyä niin teknisiä kuin kaupallisiakin haasteita. Olemassa olevien teollisten prosessien muutokset ovat usein hankalasti toteutettavissa, investoinnit kalliita ja takaisinmaksuajat pitkiä. Ajan myötä on kuitenkin mahdollista saavuttaa kustannussäästöjä ja samalla yritys pystyy vastaamaan ympäristölainsäädännön asettamiin haasteisiin ja välttää mahdolliset sanktiot velvoitteet täytettyään. Energiatehokkuuden ympärille on syntymässä runsaasti uutta liiketoimintaa ja jatkuvasti kehittyvä teknologia mahdollistaa sujuvamman käytettävyyden ja prosessinhallinnan.

Lähteet

Energiatehokkuussopimukset 2020. Liity vastuullisten energiankäyttäjien joukkoon. [Viitattu 28.4.2020]. Saatavissa: https://energiatehokkuussopimukset2017-2025.fi/liity-sopimukseen/

Motiva 2016. Energiatehokas lämmönsiirto. [Viitattu 28.4.2020]. Saatavissa: https://www.motiva.fi/ajankohtaista/julkaisut/teollisuus/energiatehokas_lammonsiirto.10766.shtml

Motiva 2019. Esiselvitys: Ylijäämälämmön potentiaali teollisuudessa. [Viitattu 28.4.2020]. Saatavissa: https://www.motiva.fi/files/16214/Esiselvitys_-_Ylijaamalammon_potentiaali_teollisuudessa.pdf

Nieminen, J. 2020. Voimalaitoksen putkilinjojen kartoitus ja energiavirtojen seuraaminen Case: Yritys X:n savukaasupesureiden ja hautomoaltaiden väliset putkilinjat. AMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, tekniikan ala. Lahti. [Viitattu 7.5.2020]. Saatavissa: https://www.theseus.fi/handle/10024/339675

Piqsels. 2020. [Viitattu 28.4.2020]. Saatavissa: https://www.piqsels.com/en/public-domain-photo-zbhle (CC0)

Rinne, S. 2018. Uusi PIPO-asetus (asetus keskisuurten energiantuotantoyksiköiden ja -laitosten
ympäristönsuojeluvaatimuksista 1065/2017). KASELY:n alueen ympäristöviranhaltijoiden neuvottelupäivä, 30.11.2018. [Viitattu 27.4.2020]. Saatavissa: http://www.ely-keskus.fi/documents/10191/35986860/PIPO-asetus+Sami+Rinteen+esi-tys/c84d1249-6f25-4655-ab17-a14b0c29ca39

Kirjoittajat

Jenni Nieminen on toukokuussa LAB-ammattikorkeakoulun energia- ja ympäristötekniikan koulutusohjelmasta valmistunut insinööri, joka uskoo vahvasti teollisten toimialojen panokseen energiatehokkuuden tehostamiseen tähtäävissä toimenpiteissä.

Pia Haapea on LAB-ammattikorkeakoulun energia- ympäristötekniikan yliopettaja, joka on ollut koko elämänsä kiinnostunut tekemään asiat mahdollisimman energia- ja resurssitehokkaasti.

Artikkelikuva: https://pixabay.com/fi/photos/tuotannonalan-auringonnousu-ilman-1752876/ (Pixabay licence)

Julkaistu 3.7.2020

Viittausohje

Haapea, P. & Nieminen, J. 2020. Energiatehokkuuden parantaminen teollisuudessa – velvoite vai vapautus? LAB Pro. [Viitattu ja pvm]. Saatavissa: https://www.labopen.fi/lab-pro/energiatehokkuuden-parantaminen-velvoite-vai-vapautus/