Canemure Best Practices: Jätevedenpuhdistamot ja vesilaitokset energiatehokkaiksi

CANEMURE BEST PRACTICES ▼ 1.7.2021

Jätevedenpuhdistamoilla tehdään merkittäviä energiatekoja esimerkiksi ottamalla lämpöä talteen jätevedestä, tuottamalla biokaasua lietteestä ja hyödyntämällä aurinkoenergiaa.

Jätevedenpuhdistamot ja vesilaitokset energiatehokkaiksi ▼▼ Jätevedenpuhdistamoilla

liikkuvat suuret massat ja energiat.

Veden määrä ja lämpötila ovat usein varsin hyvin ennustettavissa.

Puhdistamot tarjoavatkin monia hyviä mahdollisuuksia kustannustehokkaisiin päästövähennyksiin.

▼▼ Jäteveden,

ilmanvaihdon ja laitteistojen lämpöä otetaan lämpöpumpuilla ja lämmönvaihtimilla talteen jo monilla puhdistamoilla.

▼▼ Jätelietteestä

tuotetaan biokaasua joko itse tai ulkoistettuna.

Samalla saadaan typpituotteita teollisuudelle sekä lannoitteita ja maanparannusaineita viherrakentamiseen.

▼▼ Puhdistamot

ja vesilaitokset ovat erittäin hyviä kohteita myös aurinkopaneeleille, koska ne pystyvät kuluttamaan kaiken tuottamansa sähkön itse. Lisäksi sähkön kulutus on tasaista ja runsasta myös kesällä, jolloin aurinkoenergiaa on eniten tarjolla.

hiilineutraalisuomi.fi

@hiilineutraali

resurssiviisaus

Kohti hiilineutraaleja kuntia ja maakuntia

CANEMURE BEST PRACTICES ▼ 1.7.2021

Vaikuttavimmat keinot jätevedenpuhdistamoiden ja vesilaitosten hiilijalanjäljen pienentämiseksi Lämmön talteenotto Jäteveden lämpötila vaihtelee enimmäkseen 5–20 asteen välillä. Vedessä on ympäri vuoden runsaasti hukkalämpöä, jonka hyödyntämistä helpottaa se, että veden määrä ja lämpötila Jopa ovat ennustettavissa eivätkä vaihtele nopeasti. Tällaisessa ympäristössä lämmön talteenotto lämpöpumpuilla on hyvin tehokasta ja kannattavaa. Esimerkiksi Turun seudun 90 % puhdistamolla yhdellä sähköenergiayksiköllä saadaan tuotettua kolme yksikköä ilmastuksen kaukolämpöä ja kaksi yksikköä kaukojäähdytystä. hukkalämmöstä Puhdistamoiden tehokkaan ilmanvaihdon mukana rakennuksista poistuu runsaasti lämpöä. Monilla puhdistamoilla otetaan lämpöä talteen myös ilmanvaihdosta.

Tämäkin lämmönlähde on luonteeltaan jatkuva, runsas ja ennustettava, minkä vuoksi lämmön talteenotto on erittäin järkevää.

saadaan hyötykäyttöön lämpöpumpulla..

Ilmastus on yksi osa jäteveden puhdistusprosessia. Ilma syötetään jäteveteen kompressoreilla, joiden käyttö kuluttaa jopa yli puolet koko puhdistamon kokonaisenergiasta. Prosessissa syntyy runsaasti hukkalämpöä, josta yli 90 % saadaan hyötykäyttöön lämpöpumpun avulla. Lämpö voidaan hyödyntää puhdistusprosessin muissa vaiheissa tai rakennusten lämmityksessä.

Lietteenkäsittely Suomessa noin 70 % puhdistamolietteestä mädätetään. Puhdistamot mädättävät puhdistamolietteen joko itse tai ulkoistettuna. Prosessin tuloksena saadaan biokaasua, typpituotteita teollisuudelle sekä lannoitetuotteita viherrakentamiseen ja maatalouteen.

Biokaasuntuotannolla on monilla puhdistamoilla mahdollista kattaa noin 50–70 % prosessin energiantarpeesta. Oman käytön sijaan biokaasu käytetään usein liikennepolttoaineena. Kotimainen päästötön liikennepolttoaine parantaa Suomen kauppatasetta ja työllisyyttä sekä auttaa tehokkaasti laskemaan liikenteen päästöjä. Biokaasun tuotanto puhdistamolietteestä on monin tavoin hyödyllistä sekä rahallisesti, ravinteiden kierrätyksen, että päästövähennysten kannalta.

Aurinkopaneelit Puhdistamoalueet ja vesilaitokset ovat erinomaisia paikkoja aurinkopaneeleille, koska laitoksissa kuluu sähköä runsaasti myös kesäkaudella, jolloin paneelien sähköntuotto on suurimmillaan.

Esimerkkejä Turun seudun puhdistamon energiateoista

3

1. Lämpöpumppuaseman kaukolämmön tuotanto 179 GWh/v 2. Lämpöpumppuaseman kaukokylmän tuotanto 22 GWh/v

4 6

3. Aurinkopaneelit 0,022 GWh/v 4. Lämmön talteenotto ilmanvaihdosta ja lämpöpumpuista 2,7 GWh/v 5. Biokaasun tuotanto 22 GWh/v 6. Linkojen jarruenergian talteenotto 0,033 GWh/v

4

5 1

2

Alkuperäinen kuva: Turun seudun puhdistamo Oy

CANEMURE BEST PRACTICES ▼ 1.7.2021

Kalkin korvaaminen karbonaatilla Jäteveden puhdistusprosessissa tarvittavan poltetun kalkin käyttö muodostaa Turun Kakolanmäen puhdistamolla 8,6 % laitoksen hiilijalanjäljestä. Laitoksella on kokeiltu kalkin sijaan karbonaattia. Se on osoittautunut toimivaksi ja kalkkia halvemmaksi. Karbonaatin hiilijalanjälki on vain prosentin kalkin vastaavasta eli päästöjä voi tältä osin vähentää 99 %.

Muut toimet Myös pumppujen, kompressoreiden, ilmastuksen ja valaistuksen säädöillä ja optimoinnilla voidaan usein pienellä investoinnilla saada aikaan kustannustehokkaita päästövähennyksiä.

Esimerkkejä energiatehokkaista toimista Turku Turun seudun puhdistamo Oy käsittelee Kakolanmäen jätevedenpuhdistamolla lähes 300 000 Turun seudun asukkaan sekä alueen teollisuuden jätevedet. Laitoksen keskivirtaama on noin 90 000 kuutiota vuorokaudessa. Puhdistamon yhteydessä olevalla lämpöpumppuasemalla otetaan lämpöä talteen käsitellystä jätevedestä. Tällä energialla tuotetaan lähes kaikki Turun alueen kaukokylmä (22 GWh/v) sekä lisäksi kaukolämpöä noin 15 000 taloudelle (179 GWh/v). Määrä kattaa yli 14 % Turun alueen kaukolämmöstä.

Lisäksi lämpöä otetaan talteen ilmastuskompressoreista, ilmanvaihdosta ja lämpöpumppujen hukkalämmöstä yhteensä noin 2,7 GWh vuodessa.

Puhdistamoliete mädätetään termofiilisesti Gasumin laitoksella Topinojalla, noin 10 kilometrin etäisyydellä Kakolasta. Laitoksen lietteenkäsittelyteho on 75 000 tonnia vuodessa, josta kaksi kolmasosaa tulee Turun puhdistamoilta. Laitos tuottaa vuodessa 4,6 miljoonaa kuutiota nesteytettyä liikennebiokaasua ja puhdistamolietteestä tuotetaan vuodessa energiaa yhteensä noin 15,5 GWh. Puhdistamon rakennusten katoilla on aurinkopaneeleita. Ilmastuskompressoreiden ylijäämälämpö hyödynnetään puhdistamon tuloilman lämmityksessä. Lämpömäärä vastaa noin 300 asukkaan vuotuista kulutusta.

Linkojen jarruenergian talteenotto tuottaa vuosittain 33 MWh energiaa.

Kaikki toimet summattuna Turun Kakolanmäen puhdistamo tuottaa yli kymmenen kertaa enemmän energiaa kuin se itse käyttää. Tämä tuotanto korvaa suoraan öljyn ja kivihiilen käyttöä ja toimien yhteenlasketut päästövähennykset ovat noin 80 000 tonnia CO2-ekv vuodessa.

Kakolanmäen puhdistamo tuottaa yli kymmenen kertaa enemmän energiaa kuin Kakolanmäen puhdistamon rakenteilla olevaan purkuputkeen tulee turbiini, se itse joka tuottaa sähköä noin 135 MWh vuodessa. Myös Turun Seudun Vesi on käyttää. asennuttanut pääsiirtolinjan päähän Saramäen kalliosäiliöön sähköturbiinin, joka tuottaa osan vedentuotannossa käytettävästä sähköstä.

Pori Luotsinmäen keskuspuhdistamo käsittelee yli 100 000 ihmisen ja usean suuren teollisuuslaitoksen jätevedet, yhteensä yli 98 % Porin jätevesistä. Öljylämmityksen rinnalle rakennettiin vuonna 2014 jäteveden hukkalämmön talteenottojärjestelmä, joka kattaa yli 80 % puhdistamon rakennusten vuosittaisesta lämmitysenergian tarpeesta.

Lämpöä otetaan talteen puhdistetusta jätevedestä lämpöpumpuilla, joiden teho on Luotsin200 kW. Järjestelmä on täyttänyt sille asetetut tavoitteet ja sähköä tai öljyä käytemäen tään nykyään vain kireimmillä pakkasilla. Öljyn kulutus oli ennen lämpöpumppujen käyttöönottoa noin 90 000 litraa vuodessa, mutta on nykyään vain noin 10 000 keskuspuhdislitraa vuodessa. Investoinnin suuruus oli noin 412 000 € ja sen takaisinmaksuaika tamon öljyn noin 10 vuotta.

Puhdistamon yhteyteen on vuonna 2021 valmistumassa biokaasulaitos puhdistamolietteen käsittelyyn. Laitoksen kapasiteetti on noin 30 000 tonnia lietettä vuodessa. Lopputuotteena saadaan biokaasua ja maan-

kulutus väheni 80 000 litraa vuodessa lämpöpumppujen ansiosta.

CANEMURE BEST PRACTICES ▼ 1.7.2021

parannusaineita. Laitoksen biokaasun tuotto on noin kolme miljoonaa kuutiota vuodessa ja kaasu käytetään pääosin liikennepolttoaineena. Laitoksen tuottama energiamäärä on 24,5 GWh vuodessa.

Kesällä 2020 Porin Veden varavesilaitoksen katolle asennettiin aurinkovoimala, jonka kokonaisteho on 41,8 kWp. Järjestelmä tuottaa sähköä noin 90 000 kWh vuodessa, mikä kattaa noin 20 % varavesilaitoksen sähköntarpeesta.

Rahallinen säästö on noin 8 400 € vuodessa.

Joensuu Kuhasalon jätevedenpuhdistamolla otetaan lämpöä talteen puhdistetusta jätevedestä lämpöpumpuilla. Järjestelmän teho on 800 kW ja se riittää kattamaan lämmön tarpeen siten, että öljyä kuluu vain kovimmilla pakkasilla.

Investointi oli suuruudeltaan 1,1 miljoonaa euroa ja sen avulla saatava säästö on vuosittain noin 16 0000 euroa.

Takaisinmaksuaika on 6–7 vuotta.

Puhdistamoliete mädätetään lisäksi biokaasuksi ja kaikkien toimien yhteenlaskettu päästövähennys on noin 600 tonnia CO2-ekv vuodessa.

Lohja Peltoniemen jätevedenpuhdistamolla säästetään 10 000 euroa vuodessa lämmityskuluissa Tytyrin vesilaitokselle asennettiin vuonna 2017 kattosaneerauksen yhteydessä aurinottamalla talteen kovoimala, jonka kokonaisteho on 42,1 kWp ja vuosituotto noin 34 MWh. Tuotanto lämpöä jätekattaa noin 10 % Tytyrin vesilaitoksen vuosittaisesta sähkönkulutuksesta. Investoinnin vedestä. kokonaissumma oli noin 33 000 € ja kesän 2018 kaltaisella tuotannolla takaisinmaksuaika Peltoniemen jätevedenpuhdistamolle on asennettu vuonna 2019 lämmön talteenotto jätevedestä. Lämpö hyödynnetään laitoksen omassa käytössä ja säästö lämmityskuluissa on noin 10 000 € vuodessa.

on vain noin viisi vuotta.

Kotka Mussalon puhdistamolla puhdistetaan jätevettä vuosittain noin 11 miljoonaa kuutiota. Kymen Vesi Oy hyödyntää puhdistetussa jätevedessä olevaa hukkalämpöä lämpöpumppujärjestelmällä.

Jätevedestä saatava matalalämpöinen hukkaenergia nostetaan lämpöpumpulla korkeampaan lämpötilatasoon ja hyödynnetään kiinteistöjen ja käyttöveden lämmityksessä. Lämmitettävää pinta-alaa on yli 1 200 neliötä.

Hukkalämpöjen hyödyntämisen myötä maakaasun käytöstä voidaan luopua kokonaan. Jätevesilaitoksen lämmöntuotanto muuttuu tämän myötä hiilineutraaliksi. Lämpöä käytetään vuodessa yli 1 000 MWh, joka vastaa 120 omakotitalon vuotuista lämmitystarvetta. Päästövähennys on 215 tonnia CO2-ekv vuodessa.

Kirjoittaja: Jarmo Linjama Lähteet: Ismo Lindfors, laitospäällikkö, Porin Vesi Jarkko Laanti, laatu- ja ympäristöpäällikkö, Turun seudun puhdistamo Oy Riitta Moisio, vesi- ja ympäristöpäällikkö, Lappeenrannan Lämpövoima Oy Artikkeli Talotekniikka-lehdessä 25.1.2021 Jätevedenpuhdistamon haaleat hukkalämmöt hyötykäyttöön - Talotekniikka-lehti (talotekniikka-lehti.fi) Hukkalämpö hyödyksi – Turku Energia Porin Veden aurinkopaneelihanke edistää päästövhennysten tavoittelemistä (Porin kaupunki, 26.5.2020) 42 kWp aurinkovoimala Tytyrin vesilaitoksen katolle Lohjalla (Energia-ja materiaaliloikka, 3.4.2019) Jätevedenpuhdistamon haaleat hukkalämmöt hyötykäyttöön (Talotekniikka, 25.1.2021) Kannen kuva: AdobeStock Layout: Satu Turtiainen, SYKE & Marja Vierimaa Helsinki 07/2021 ISBN 978-952-11-5417-1 (PDF) ISBN 978-952-11-5416-4 (print)

Suomen ympäristökeskus | syke.fi |

LIFE17 IPC/FI/000002 LIFE-IP CANEMURE-FINLAND Tämän best practices -julkaisun tuottamiseen on saatu rahoitusta Euroopan unionin LIFE-ohjelmasta. Tämän best practices -julkaisun sisältö edustaa ainoastaan CANEMURE -projektin näkemyksiä ja EASME / Komissio ei ole vastuussa best practices -julkaisun sisältämän informaation mahdollisesta käytöstä.