Siirry tulevaisuuden energialähteisiin KÜBLERin kanssa

Saksan hallituksen energiamurrosta koskevat tavoitteet ovat kunnianhimoisia: vuoteen 2045 mennessä Saksan on tarkoitus olla ilmastoneutraali ja luopua fossiilisista polttoaineista lämmöntuotannossa. Tavoite asettaa paineita teollisuudelle. Lukuisat innovaatiot ajavat siirtymistä uusiutuviin energialähteisiin - kuten Saksan polttoainepäästökauppalaki (BEHG), joka johtaa CO₂-hinta fossiilisille polttoaineille.

Ongelmana on, että uusiutuvilla energialähteillä on toistaiseksi ollut paljon pienempi rooli lämmitysalalla kuin sähköalalla. Liittovaltion talousministeriön mukaan niiden osuus lämmöntuotannosta on tällä hetkellä vain vajaat 14 prosenttia. Aivan liian vähän energiannälkäiselle teollisuudelle, joka kuluttaa lähes 530 TWh Energia lämmitys- ja jäähdytyssovelluksiin - vertailun vuoksi: kaikkien Saksan kotitalouksien yhteenlaskettu energiankulutus on vain hieman suurempi, 629 TWh.

Yksi asia on kuitenkin selvä: energiamurros onnistuu vain, jos myös teollisuus siirtyy uusiutuviin energialähteisiin lämmöntuotannossa. Tämä edellyttää tulevaisuuden energialähteitä. Mutta mitä tämä tarkalleen ottaen tarkoittaa? Mitkä lämmitysjärjestelmät sopivat yhteen teollisuusrakennusten arkkitehtuurin ja koon kanssa ja ovat myös tulevaisuuden energialähteitä? Lue tästä artikkelista kaikki, mitä sinun tarvitsee tietää tästä aiheesta!

Mitä tulevaisuuden teknologioita ja energialähteitä voidaan käyttää teollisuuden energiakäänteen toteuttamiseksi?

Teollisuuden lämmöntarve on eriytyneempi kuin asuinrakennusten. Toisaalta yritykset tarvitsevat matalalämpöistä, jopa 100 °C:n lämpöä esimerkiksi lämmitykseen, kuivaukseen, ruoanlaittoon tai pesuprosesseihin. Toisaalta jopa 500 °C:n korkealämpöistä lämpöä tarvitaan teollisuusprosesseissa lämmityksen lisäksi. Tämä erottelu on ensimmäinen tärkeä askel, kun keskustellaan tulevaisuuden uusiutuvien energialähteiden kanssa toimivista teknologioista.

Esimerkiksi lämpöpumput ja aurinkolämpö soveltuvat hyvin mataliin lämpötiloihin, kuten kuuman veden tai höyryn tuottamiseen. Asiantuntijat olettavat, että tulevaisuudessa lämpöpumput pystyvät kattamaan suuren osan teollisuuden tarvitsemasta matalalämpötilalämmöstä. Liittovaltion talousministeriön skenaarioiden mukaan nämä laitteet tuottavat vuoteen 2045 mennessä jopa 60 TWh, kun taas aurinkolämpöjärjestelmät täydentävät tätä jopa 12 TWh:lla. Korkean lämpötilan alueella voidaan kuitenkin harkita muita ilmastoneutraaleja lämmöntuotantomenetelmiä, kuten suoria sähköprosesseja, biomassaprosesseja ja Power-to-X (PtX).

Lämpö biomassasta: energialähde, joka osoittautuu arvokkaaksi tulevaisuudessa.ävoi johtaa?

Liittovaltion talous- ja energiaministeriön mukaan suurin osa uusiutuvasta lämmöstä tuotetaan tällä hetkellä polttamalla biomassaa kiinteässä, kaasumaisessa tai nestemäisessä muodossa. Vuonna 2019 tällä tavoin tuotettiin 152 TWh lämpöä eli noin 86 prosenttia uusiutuvien energialähteiden tuottamasta lämmöstä. Tästä hieman alle 80 TWh:n määrästä yli puolet käytettiin rakennusten lämmittämiseen. Pääasiassa yksityisissä kotitalouksissa. Teollisuus puolestaan käyttää biomassaa energialähteenä pääasiassa lämmön tuottamiseen korkean lämpötilan prosesseja varten.

Mutta onko biomassa tulevaisuuden energialähde teollisuudelle? Mielipiteet jakautuvat. Suuren monialaisen kysynnän vuoksi monissa skenaarioissa oletetaan, että biomassan hinnat todennäköisesti nousevat voimakkaasti. Tällainen hintojen räjähdysmäinen nousu puhuisi selvästi tulevaisuustekijää vastaan, eli biomassaa ei pidettäisi tehokkaana energialähteenä tulevaisuudessa.

Suuren mittakaavan aurinkolämpöenergia: tulevaisuuden tärkeä energialähde - mutta maltillisesti.

Aurinkolämpöjärjestelmät ovat teollisuudelle mielenkiintoinen tapa tuottaa lämpöä uusiutuvista energialähteistä. Uusiutuvien energialähteiden viraston mukaan Saksassa tuotetaan vuosittain keskimäärin 1125 kWh aurinkoenergiaa neliömetriä kohti. Keräimet, jotka soveltuvat erinomaisesti suurten hallien katoille asennettaviksi, mahdollistavat tämän auringon säteilyn muuntamisen lämpöenergiaksi. Keräimet siirtävät aurinkoenergian yleensä pakkasenkestävään lämmönsiirtonesteeseen, joka siirtää energian lämmönvaihtimen kautta varastointiveteen. Lämpöä voidaan käyttää lämmitykseen ja juomaveden valmistukseen. Järjestelmä on niin tehokas, että liittovaltion talous- ja energiaministeriön mukaan aurinkolämpöjärjestelmät tuottavat vuoteen 2045 mennessä jopa 40 TWh lämpöä - tämä vastaa jopa kymmentä prosenttia rakennusten kokonaislämmitystarpeesta. Vertailun vuoksi: vuonna 2019 se oli vain 8 TWh. Aurinkolämpö on ehdottomasti tulevaisuuden energialähde, jolla on suuri potentiaali.

Mutta kannattaako aurinkolämpöenergiaa käyttää myös teollisuudessa? Tässäkin asiassa mielipiteet vaihtelevat. Monet yritykset käyttävät mieluummin kattopintojaan aurinkopaneeleihin vihreän sähkön tuotantoa varten. Vaikka aurinkolämpöenergiaa käytetään yhä useammin omakoti- ja paritaloissa, suuren mittakaavan aurinkolämpöenergian osuus on tällä hetkellä vielä pieni. Siitä huolimatta on havaittavissa huomattavaa laajentumisdynamiikkaa. Käyttäjät yhdistävät aurinkolämpöenergian usein toiseen lämmöntuottajaan, kuten lämpöpumppuun, jonka tehokkuutta voidaan lisätä nostamalla lämpötilatasoa aurinkolämpöjärjestelmän avulla.

Geoterminen energia: hyödynnämmekö tulevaisuudessa energialähteitä maapallon sisältä - vai emme?

Sekä auringon säteilyn energiaa että maapallon sisätilojen lämpöä voidaan käyttää ilmastoystävälliseen lämmitykseen, ja niitä pidetään energialähteinä, joiden merkitys kasvaa tulevaisuudessa. Geoterminen energia tulee tässä yhteydessä kuvaan mukaan. Käyttäjät poraavat jopa 4 500 metrin syvyydestä kuumaa syvää vettä, jota käytetään lämmitysverkostoissa tai sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksissa. Tämän menetelmän tehokkuus riippuu suuresti alueesta. Investoinnit ovat erityisen kannattavia alueilla, joilla on suuri lämmön tarve ja suotuisat geologiset olosuhteet. On kuitenkin aina olemassa riski, että porauksessa ei löydy lämpöä varastoivia kerroksia. On siis mahdollista, että kustannukset ja ponnistelut tulevaisuuden energialähteen etsimiseksi ovat turhia.

Maakaasu: edelleen hallitseva energialähde - myös tulevaisuudessa?

Kaasulla on keskeinen rooli uusiutuvien energialähteiden tulevaisuudessa. Koska Saksa on viime vuosina kehittänyt laajan maakaasuverkon, tämä ympäristöystävällinen energialähde on tällä hetkellä hallitseva polttoaine lämmönjakelussa. Ja suuntaus on edelleen nouseva. Tämä johtuu siitä, että monet toimijat ovat parhaillaan siirtymässä hiilen yhteistuotannosta kaasulla tapahtuvaan yhteistuotantoon kivihiilen käytön lopettamisen seurauksena. Asiantuntijat olettavat, että maakaasulla on edelleen merkittävä rooli lämmityssektorilla vuonna 2030. Väliaine seuraa energiamurrosta. Entä sen jälkeen? Maakaasua ei suinkaan pidetä tulevaisuuden energialähteenä, mutta kaasuverkkoa voidaan edelleen hyödyntää - esimerkiksi biokaasun tai pienin teknisin muutoksin vihreän vedyn osalta.

Vihreä vety: tärkeä toimija tulevaisuuden energialähteistä puhuttaessa.

On olemassa toinenkin energialähde, jolla voi olla tärkeä rooli ilmastoneutraalissa tulevaisuudessa: Vety. Sitä tuotetaan veden elektrolyysissä, kun vesi (H2O) jakautuu hapeksi (O) ja vedyksi (H2). Jos tässä energiaintensiivisessä prosessissa käytetään uusiutuvista energialähteistä peräisin olevaa sähköä, sitä kutsutaan vihreäksi vedyksi. Vastaavaa prosessia kutsutaan nimellä power-to-gas. Biokaasun tavoin tämä vihreä vety voidaan polttaa ympäristöystävällisen lämmön tuottamiseksi. Infrapunalämmittimet KÜBLERiltä esimerkiksi pystyvät muuntamaan jopa 20 prosenttia vedystä lämmöksi. Yhdessä lämmönvaihtojärjestelmän kanssa lämmittimien hukkalämpö voidaan syöttää myös pumpattavan kuumavesilämmitysjärjestelmän lämmityspiirin paluupiiriin. Tällä tavoin käyttäjät voivat ottaa talteen jopa 15 prosenttia aiemmin ympäristöön menetetystä energiasta. Vihreän vedyn käyttäminen energialähteenä on erinomainen tapa säästää kustannuksia ja suojella ympäristöä tulevaisuudessa.

Johtopäätös: Näkemyksemme tulevaisuuden energialähteistä

Entä mille energialähteille tulevaisuus kuuluu? Ei ole olemassa yhtä ainoaa energiamuotoa, joka voisi kattaa koko teollisuuden lämmöntarpeen ilmastoneutraalisti. Sekamuodot tulevat olemaan vallitsevia. Suorilla lämpöprosesseilla - eli aurinkolämpöenergialla, syvällä sijaitsevalla geotermisellä energialla ja hukkalämmöllä - on tässä yhteydessä merkitystä. Sama pätee myös teknologioihin, kuten lämpöpumppuihin tai power-to-heat-prosesseihin, jotka tarvitsevat tuekseen uusiutuvista energialähteistä peräisin olevaa sähköä. Prosessista ja energialähteestä riippumatta energiamurros onnistuu tulevaisuudessa kuitenkin vain, jos teollisuusrakennusten energiatehokkuus paranee samaan aikaan. Ja Hallin lämmitysjärjestelmät KÜBLERiltä.