Lämpöakut – avain joustavaan lämmöntuotantoon

Energian varastointia uudessa muodossa

Lämpöakku toimii lämmön varastona. Sähkön sijaan siihen varastoidaan lämpöenergiaa, jota voidaan käyttää myöhemmin. Varastointi voi perustua esimerkiksi kuumaan veteen, kiveen, suolaan tai muihin materiaaleihin, joilla on korkea lämmönvarauskyky.

Energiayhtiöille ja kiinteistöjen omistajille tämä tarkoittaa mahdollisuutta tasata kuormitusta, hyödyntää ylijäämälämpöä ja ostaa sähköä edullisempina tunteina. Lopputuloksena syntyy joustavampi ja resurssitehokkaampi lämmitysjärjestelmä – yhä tärkeämpi ominaisuus uusiutuvan energian osuuden kasvaessa.

Tutkimuksesta käytännön ratkaisuksi

Vielä muutama vuosi sitten lämpöakkuja kehitettiin lähinnä tutkimusympäristöissä. Testimateriaalit saattoivat olla esimerkiksi kookospähkinän kuoria tai sitruunahappoa – luonnonmateriaaleja, jotka varastoivat lämpöä kemiallisilla reaktioilla.

Teknologia on kuitenkin edennyt nopeasti. Lämpöakut ovat nousseet keskeiseksi ratkaisuksi, kun Suomen kaukolämpö sähköistyy ja siirtyy kohti polttoon perustumattomia tuotantotapoja. Ne mahdollistavat edullisen sähkön tai hukkalämmön varastoinnin ja lämmön käytön juuri silloin, kun kysyntä ja kustannustaso ovat korkeimmillaan.

Tutkimukset osoittavat myös, että monilla suomalaisilla paikkakunnilla on hyvät edellytykset laajamittaiselle lämmön varastoinnille maaperään tai kallioon rakennettavien niin sanottujen kuoppavarasto-ratkaisujen avulla – kyseessä ovat suuret maanalaiset altaat, jotka varastoivat kuumaa vettä kylmempiä jaksoja varten.

> Lue lisää kuoppavarastoista

Miten teknologia toimii? 

Perusperiaate on yksinkertainen: lämpöä varastoidaan silloin, kun sitä on ylimäärin, ja vapautetaan, kun tarve kasvaa. Kaukolämpöjärjestelmissä tämä tapahtuu tyypillisesti suurissa kuumavesisäiliöissä, kun taas kiinteistöissä käytetään pienempiä paikallisia ratkaisuja.

Varastoitavan energian määrä riippuu materiaalin ominaisuuksista ja lämpötilaerosta latauksen ja purkauksen välillä. Joissain järjestelmissä käytetään faasimuutosmateriaaleja (PCM), jotka varastoivat ja vapauttavat energiaa sulaessaan ja jähmettyessään – tämä mahdollistaa suuren energiamäärän tallennuksen pieneen tilaan.

Lämpöä voidaan ottaa talteen monista lähteistä: teollisuuden hukkalämmöstä, aurinkolämmöstä tai lämpöpumpuista. Energia vapautuu takaisin järjestelmään lämpötilan laskiessa.

Hyödyt ja haasteet

Lämpöakut voivat tuoda merkittäviä etuja sekä energiayhtiöille että kiinteistönomistajille.

Hyödyt:

• Kuorman tasaus. Lämpöä voidaan varastoida matalan kysynnän aikana ja käyttää kulutushuippujen tasoittamiseksi. Tämä vähentää varakattiloiden tarvetta ja parantaa energiatehokkuutta.

• Parempi toimitusvarmuus. Paikallinen lämpövarasto lisää järjestelmän sietokykyä häiriötilanteissa ja tekee lämmityksestä joustavampaa.

• Hukkalämmön hyödyntäminen. Teollisuuden, datakeskusten tai muiden lähteiden ylijäämälämpö voidaan ottaa talteen ja käyttää hyödyksi myöhemmin, mikä parantaa koko energiajärjestelmän resurssitehokkuutta.

Samaan aikaan haasteitakin on. Asennuskustannukset ja varastointimateriaalit voivat olla kalliita, ja jokainen järjestelmä on mukautettava paikallisiin olosuhteisiin. Lisäksi teknologia edellyttää tarkkaa ohjausta, jotta se toimii yhteen muiden energialähteiden kanssa.
Myös elinkaarinäkökulma on tärkeä. Materiaalien kestävyys, kierrätettävyys sekä varastoinnin aikaiset lämpöhäviöt vaikuttavat sekä ilmastohyötyihin että taloudellisuuteen.

Uusia sovelluksia kaukolämmössä

Ensimmäiset laajamittaiset lämpövarastot osoittavat, että teknologia toimii käytännössä. Kaukolämpöverkossa lämpöakkuja käytetään erityisesti ylijäämälämmön talteenottoon leutoina jaksoina ja sen hyödyntämiseen kulutuksen kasvaessa.

Ylijäämälämmön hyödyntämisen keskeisiä etuja ovat pienempi polttoaineen kulutus, parempi tuotannon suunnittelu ja vähentynyt tarve varakattiloille. Lämpöakut mahdollistavat myös sähköllä toimivien lämpöpumppujen tehokkaamman integroinnin ja lisäävät koko energiajärjestelmän joustavuutta.

Kohti joustavampaa energiajärjestelmää

Lämpöakut ovat nousseet tärkeäksi osaksi tulevaisuuden energiaratkaisuja. Yhdistämällä sähkö-, lämpö- ja varastointiteknologiat voidaan energiankäyttöä optimoida vuorokauden ja vuodenaikojen mukaan.

Kiinteistönomistajille tämä tarkoittaa parempaa energiankulutuksen hallintaa. Kaukolämpöyhtiöille lämpöakut tarjoavat mahdollisuuden tasapainottaa tuotantoa ja vahvistaa toimitusvarmuutta.

Teknologian kehittyessä ja uusien pilottien myötä lämpövarastoinnin rooli vahvistuu yhä – kohti tehokkaampaa ja kestävämpää lämmitysjärjestelmää.