Hukkalämmön tehokkaampi hyödyntäminen on osa teollisuuden lämpösektorin uudistumista ja tulevaisuuden energiajärjestelmää

Lämmityksen osuus teollisuuden energian käytöstä on merkittävä: Euroopan unionin alueella teollisuuden energian käytöstä yli 70 prosenttia kuluu tilojen ja prosessien lämmitykseen.

Vaikka uusiutuvan energian osuus on voimakkaassa kasvussa, tuotetaan merkittävä osa teollisuuden lämmöstä edelleen fossiilisilla polttoaineilla. Vuonna 2019 noin 75 prosenttia lämmityksestä ja jäähdytyksestä tuotettiin fossiilisilla polttoaineilla ja vain 22 prosenttia uusiutuvilla.

Teollisuuden lämpösektorin uudistus onkin hyvin keskeisessä osassa EU:n energia- ja ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. Samalla fossiiliset polttoaineet kallistuvat merkittävästi päästömaksujen ja muun sääntelyn myötä. Tämä tarkoittaa sitä, että teollisuuden lämmön tuotantoon tarvitaan korvaavia vaihtoehtoja.

Jopa 30 prosenttia teollisuuden häviölämmöstä on hyödynnettävissä

Teollisessa tuotannossa syntyy paljon ylijäämälämpöä, jota ei hyödynnetä. Yhdysvalloissa on arvioitu, että jopa 50 prosenttia teollisuuden energian käytöstä poistuu lämpöhäviönä.

Hukkalämmön lähteitä ovat esimerkiksi teollisten prosessien savukaasut, jäte- ja jäähdytysnestevirrat, ilmanvaihtovirrat tai prosesseista poistuvat kuumat tuotteet.

Tästä häviölämmöstä 18–30 prosenttia olisi hyödynnettävissä. Motiva on arvioinut vuonna 2019, että Suomen teollisuuden teknisesti hyödynnettävä hukkalämmön potentiaali on noin 16 terawattituntia (TWh). Vertailun vuoksi, Suomen rakennusten lämmityksen energiankulutus on noin 70–80 TWh vuodessa, joten mainittu häviölämpöpotentiaali on tästä noin 20 prosenttia.

Lämpö takaisin omiin prosesseihin tai lähialueen käyttöön

Yritys voi hyödyntää häviölämmön suoraan omassa tuotantoprosessissaan. Tällöin primäärienergian käyttötarve vähenee ja myös raaka-aineita tarvitaan vähemmän. Mikäli hyödyntäminen omassa prosessissa ei ole mahdollista, voi yritys myydä hukkalämpönsä kaukolämpöverkkoon tai läheisiin teollisuuslaitoksiin.

Teollisuuden prosessilämpöjä tarkasteltaessa on tärkeää huomioida, missä lämpötilatasoissa lämpöä tarvitaan. Korkeiden lämpötasojen prosesseissa voidaan hyödyntää sähköistymistä ja uusiutuvia polttoaineita. Matalammissa lämpötasoissa taas esimerkiksi lämpöpumpuilla voidaan mahdollistaa hukkalämmön talteenotto ja uudelleenkäyttö.Teknologian kehittyminen ja kasvavat päästövähennyspaineet tekevät hukkalämmön hyödyntämisestä yhä kannattavampaa.

Lämpöpumput  ja kylmäkoneet, lämpö- ja kylmävarastot, sivuvirrat sekä älykäs datan käyttö, ovat keskeisiä tulevaisuuden energiajärjestelmän rakennuspalikoita. Lämpöpumppu ottaa hukkalämmön talteen ja nostaa sen lämpötilaa mahdollistaen hukkalämmön uudelleenkäytön. Lämpö- ja kylmävarastojen avulla taas tasataan kulutuspiikkejä. Nämä integroidaan teollisuusympäristöön tai yhteiskunnan lämpöverkkoihin ja älykkäiden ratkaisujen avulla ennustetaan ja ohjataan monimutkaista energiajärjestelmäkokonaisuutta parhaalla mahdollisella tavalla.

Tero Tynjälä

Kirjoittaja on LUT-yliopiston termodynamiikan apulaisprofessori