ORC-moduuli asennettuna konttiin.

ORC-matalalämpötekniikka mahdollistaa vihreän sähköntuotantopotentiaalin ja se parantaa teollisuuden energiantuotantoa sekä käytön kustannustehokkuutta. Se tukee myös kestävää kehitystä.

ORC muodostuu sanoista Organic Rankine Cycle, joka sai nimensä skotlantilaisen insinöörin John Macquorn Rankinen mukaan. Vielä suhteellisen tuntematon tekniikka perustuu jätelämmön talteenottoon ja tätä kautta vihreän hajautetun sähkön tuotantokonseptiin. Matalalämpövoimalaitoksen etuja ovat helppo ja yksinkertainen käytettävyys, pitkä käyttöikä sekä alhaiset käyttö- ja kunnossapitokustannukset.

Teknologian perustana on perinteisen höyryturbiinin toiminta. Siinä korkeapaineisen vesihöyryn entalpia muutetaan mekaaniseksi voimaksi, joka turbiinin avulla pyörittää generaattoria. ORC-tekniikassa käytetään orgaanista väliainetta, jonka höyrystymislämpötila on vettä alhaisempi. Näin energianlähteeksi on valjastettu teollisuudessa syntyvä alhainen hukkalämpö.

Matalalämpövoimalaitoksen polttoaineina voivat toimia biomassat, jätteet, eri prosessien hukkalämpö kuten matalapainehöyry ja maalämpö sekä muut riittävän lämpötilatason omaavat lämmönlähteet. Lämpötilatasot ovat artikkelin sovelluksessa suuruusluokkaa 70 – 150 °C.

Orgaaninen väliaine, joka kiertää suljetussa järjestelmässä, on ympäristölle vaaraton, palamaton sekä myrkytön. Väliaine ei myöskään aiheuta ongelmia turbiinissa. Muista ominaisuuksista voidaan mainita, että se kuluttaa vähemmän mekaanisia osia ja voitelee liikkuvia kohteita paremmin kuin vesi.

ORC-moduulilla tuotettava sähkö voidaan joko käyttää itse tai myydä paikalliseen sähköverkkoon. Koska tekniikka tukee uusiutuvan energian tuotantoa, energian säästöä ja vähentää energian tuotannon tai käytön ympäristöhaittoja, julkinen sektori (Työ- ja elinkeinoministeriö) voi myöntää energiatukea hankkeelle. Käytetyt ratkaisut minimoivat prosessien ekologisia haittavaikutuksia. Teknologia ei tuota haittapäästöjä, joten sen avulla luodaan pohja kestävälle ympäristöystävälliselle kehitykselle.

Esimerkkejä käyttökohteista

ORC-moduulilla voidaan tuottaa lisäsähköä jo olemassa olevassa voimalaitoksessa. Se voidaan kytkeä esimerkiksi biomassa- tai jätevoimalaitoksen kaukolämpö- tai vastapaineverkostoon lisälämpökuormaksi. Näin olemassa olevan voimalaitoksen investoinnista saadaan merkittävä hyöty, sillä laitosta on mahdollista ajaa suuremmalla keskiteholla.

Moduulina toimitettavan matalalämpölaitoksen avulla saadaan esimerkiksi kaukolämpölaitoksen verkostoon lisäkuormaa täydentämään kesäajan minimikuormaa. Näin voimalaitos saadaan pidettyä kesäajallakin käytössä, kun kaukolämmön kulutus on alhaisimmillaan. Moduuli on mahdollista kytkeä myös kaukolämpöverkoston paluupuolelle ennen savukaasulauhdutinta, mikäli verkoston paluulämpötila on riittävän korkea talviaikaankin. Moduulilla voidaan jäähdyttää paluuvettä ja tuottaa samaan aikaan lisäsähköä. Talvella tämä voi tehostaa merkittävästi savukaasulauhduttimen lämmön talteenottoa.

Jätteenpolttovoimalaitoksessa jätettä poltetaan ympäri vuoden, myös kesäaikana. Jätteen polttotehoa voidaan hyödyntää ORC-tekniikalla ja tuottaa lisäsähköä. Tämän ansiosta jätteenpoltossa syntyvää lämpöä ei tarvitse ohjata vesistöön tai ilmaan.

Matalalämpövoimalaitoksen hyötysuhde on suhteellisen alhainen, 6 – 12 prosenttia, kuten alhaisilla lämpötiloilla on odotettavissa. ORC-moduulia voidaan käyttää kaikissa teollisuuden kohteissa aina missä ilmenee hukkalämpöä, eikä pelkästään esimerkin CHP ja jätteenpolttolaitoksissa.

ORC matalalämpövoimalaitoksen toimintaperiaate

Matalalämpövoimalaitoksen toimitus ja käyttöönotto

Moduulivoimalaitos on helppo kytkeä olemassa olevaan teollisuuslaitokseen. Kytkeminen voidaan suorittaa monilla eri konsepteilla. Moduulit tarvitsevat laitoksen kylkeen pienen lisärakennuksen tai siirrettävän uloslaitettavan kontin. Sille voi myös löytyä sopiva tila olemassa olevista rakennuksista.

Sähköautomaatio- ja mekaaniset liitännät ovat yksinkertaiset eikä tarvita varsinaisia lisälaitteita. Moduulissa on oma paikallislogiikka, joka voidaan kytkeä olemassa olevan laitoksen automaatiojärjestelmään. Laitteisto on pitkäikäinen ja käyttö- sekä ylläpitokustannukset ovat pienet.

Esisuunnitteluvaiheessa selvitetään ORC-laitoksen optimikoko ja kytkentä. Prosessitoimitus tehdään tapauskohtaisesti ja se voidaan toteuttaa avaimet käteen-periaatteella. Projekti koostuu esisuunnittelusta tarvittavine tase- ja kannattavuuslaskelmineen sekä tarjous- ja sopimusaineistoineen. Projektin johtoon kuuluvat suunnittelut, hankinnat, toimitus- ja asennusvalvonta sekä koulutus.

Matalalämpövoimalaitoksilla on yhteiskunnallinen hyöty teollisuuden hukkalämmön talteenoton sekä vihreän energian tuotannon ansiosta. Talteenottoon perustuvat ympäristöä säästävät ratkaisut ovat merkittävä energiatekninen mahdollisuus, joka täydentää perinteistä energiantuotantoa.

Kai Heinänen

varatoimitusjohtaja,

Oy Konwell Ab,

kai.heinanen@konwell.fi