Benefits of increasing flexibility in a low-temperature district heating and cooling area network: Case: Aalto Works district

Abstract

The heating sector is responsible for a major part of total greenhouse gas emissions in Europe and Finland. To achieve the ambitious emission reduction goals, the heating industry has to be able to more efficiently utilize renewable low grade heat sources. By lowering the supply temperature of a district heating network, heat pumps are more efficiently able to produce heat from these types of sources.

This thesis studies the benefits of introducing flexibility to a low-temperature district heating and cooling area network using a pilot project called Aalto Works District as a case study. In the study, the system is modeled inside a larger district heating system model in a tool called MONA. The model is simulated with different scenarios that introduce different types of flexibility to the network.

The results of this case study indicate that by introducing some form of heat accumulation into the low-temperature heating network results in most value created in terms of reduced operational costs. The study identifies that further research on the subject is required before definitive conclusions can be made on the exact monetary value created.

Lämmityksestä aiheutuvat päästöt ovat iso osa Euroopan ja Suomen kokonaispäästöjä. Päästövähennystavoitteet saavuttaakseen on lämmöntuotantoteollisuuden kyettävä hyödyntämään huonompilaatuisia uusiutuvia lämmönlähteitä. Näitä lämmönlähteitä on mahdollistaa hyödyntää tehokkaammin lämpöpumppujen avulla laskemalla kaukolämpöverkon menolämpötilaa.

Tässä diplomityössä tutkitaan, millaisia hyötyjä on mahdollista saavuttaa lisäämällä joustavuutta alueelliseen matalämpöiseen kaukolämpö- ja kylmäverkkoon käyttämällä Aalto Works -kortteli -nimistä hanketta esimerkkitapauksena. Diplomityössä systeemi mallinnetaan osaksi suurempaa kaukolämpöverkkoa MONA-työkalulla. Mallia simuloidaan ajamalla sillä erilaisia skenaarioita, joissa verkkoon on lisätty erilaisia joustavuutta tarjoavia vaihtoehtoja.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että lisäämällä joustavuutta lämpöakun muodossa matalämpöiseen kaukolämpö- ja kylmäverkkoon saavutetaan suurin arvo pienentyneiden käyttökustannusten muodossa. Tutkimuksessa tunnistetaan tarve jatkotutkimukselle ennen kuin lopullisia johtopäätöksiä rahallisesta lisäarvonluonnista voidaan vetää.