Matalan lämpötilan vedyntuotannossa syntyvän hukkalämmön hyödyntäminen

Thumbnail Image

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-05-16

Department

Major/Subject

Kemian tekniikka ja prosessit

Mcode

CHEM3050

Degree programme

Kemiantekniikan kandidaattiohjelma

Language

fi

Pages

45

Series

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkittiin, miten matalan lämpötilan vedyntuotannossa syntyvää hukkalämpöä voidaan hyödyntää kaukolämpönä. Hukkalämmön hyödyn-tämisellä pystytään korvaamaan polttoon perustuvaa kaukolämmöntuotantoa. Työssä keskityttiin aiheen tarkasteluun Pohjoismaiden ja erityisesti Suomen näkökulmasta. Työssä selvitettiin yleisimpien matalan lämpötilan elektrolyyserityyppien toimintaperiaatteet sekä ominaispiirteet. Lisäksi tutkittiin, miten hukkalämpöä muodostuu elektrolyysikennostossa, ja kuinka suuri osa siitä olisi hyödynnettävissä kaukolämpönä. Tämän jälkeen työssä perehdyttiin teollisiin lämpöpumppuihin, joiden avulla hukkalämpöä voidaan siirtää kaukolämpöverkkoon. Lisäksi selvitettiin lämpöpumpun kylmäainevaihtoehdot sekä optimaalinen kytkentätapa. Lopuksi työssä arvioitiin, mitä haasteita ja mahdollisuuksia hukkalämmön kaukolämpökäyt-töön liittyy. Nykypäivänä hukkalämmön talteenottoon ja hyödyntämiseen liittyy vielä monenlaisia haasteita, kuten hukkalämmön ja kaukolämpöverkon lämpötilaero, infra-struktuuriset haasteet sekä kulutuksen ja tuotannon vaihtelu niin sähkö- kuin lämpöjärjestelmissä. Tulevina vuosikymmeninä tilanne saattaa kuitenkin muuttua, sillä uuden sukupolven kaukolämpöverkot mahdollistavat entistä monipuolisemmin erilaisten teollisten hukkalämpölähteiden hyödyntämisen lämmöntuotannossa. Lisäksi kehittyvät puskuriratkaisut, kuten lämpövarastot sekä sähkökattilat paran-tavat vaihtelevasti syntyvän hukkalämmön käyttömahdollisuuksia.

This bachelor’s thesis examined how waste heat generated in low-temperature hydrogen production can be utilized in district heating. This waste heat can be used to replace combustion-based district heat production. This paper focused on examining the topic from Nordic and especially Finnish perspective. This paper determined the working principles and characteristics of the most common types of low-temperature electrolyzers. In addition, the thesis examined the mechanisms behind waste heat generation, and how much of it could be utilized in district heating. After that, the thesis familiarized with industrial heat pumps which are used for transferring waste heat to district heating grid. Moreover, refrigerant options and optimal configuration method of heat pumps were studied. Finally, the paper assessed the challenges and opportunities related to district heating utilization of waste heat. Currently, there are still many challenges related to waste heat recovery and utilization, including the temperature difference between waste heat and the district heating grid, infrastructure-related difficulties and the variation in production and consumption in both electric and heating systems. However, this situation may change in the future, as new generation district heating grids will enable more versa-tile usage of various industrial waste heat sources in heat production. In addition, emerging buffer solutions, such as thermal energy storage systems and electric boilers, improve the utilization possibilities of waste heat generated in fluctuating degree.

Description

Supervisor

Aromaa, Jari

Thesis advisor

Pokki, Juha-Pekka

Keywords

vedyntuotanto, lämpöpumput, hukkalämpö, kaukolämpö

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202506104420

Collections

[kand] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM