Financially sustainable carbon neutral energy systems in food industry

Abstract

This master’s thesis’s objective was to find the most suitable financially sustainable carbon neutral technologies and investments for a Finnish publicly listed multinational food company for it to reach its 2025 carbon neutrality goals. The work consisted of a literature review, which aim was to identify and provide as many possible carbon neutral energy technologies as possible. Due to the fact, that the company buys its electricity already green, the literature review and the experimental part focused on carbon free heat and steam generation. In the experimental part, two factories and their energy systems were assessed from the perspective of reaching carbon neutrality. This included mainly qualitative analysis but also numerical calculations. The most suitable technologies were selected based on technical feasibility, implementation, and investments costs as well as payback. The conclusion of the analysis was that biogas and a centralized thermal waste heat recovery system were the two most important carbon neutral technologies for eliminating the emissions. The more general outcome of the study was, that there is no universal solution to reach carbon neutrality in different cases, for the solution depends on the properties of the circumstance. Moreover, waste heat was concluded to be a significant source of energy and the importance of data in future carbon neutral energy systems was found to be crucial.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli löytää kaikista sopivimmat taloudellisesti kestävät hiilineutraalit teknologiat suomalaiselle monikansalliselle pörssiyhtiölle päämääränä sen 2025 hiilineutraaliustavoite. Työ koostui kirjallisuuskatsauksesta, jonka tarkoituksena oli tunnistaa ja tarjota mahdollisimman monta hiilineutraalia energiateknologiaa kuin mahdollista. Johtuen siitä, että yritys ostaa jo kaiken sähköstään vihreänä, kirjallisuuskatsaus ja sitä seuraava analyysi painottuivat pääasiassa hiilivapaaseen lämmön ja höyry tuotantoon. Kokeellisessa osuudessa tutkittiin kahta tehdasta ja niiden energiajärjestelmiä hiilineutraaliuden saavuttamisen näkökulmasta. Analyysi oli pääasiassa kvalitatiivinen, mutta myös numeerisia laskentamenetelmiä käytetiin. Sopivimmat teknologiat valittiin teknisen sopivuuden, toteutettavuuden ja investointikustannusten sekä takaisinmaksuajan perusteella. Analyysin johtopäätös oli, että biokaasu ja keskitetty hukkalämmön talteenottojärjestelmä olivat kaksi merkittävintä hiilineutraalia teknologiavaihtoehtoa päästöjen eliminoimiseksi. Työn yleisempi johtopäätös oli, että yhtä universaalia ratkaisua hiilineutraalisuuden saavuttamiseksi erilaisissa tapauksissa ei ole, vaan ratkaisut riippuvat olosuhteista. Hukkalämmön havaittiin olevan huomattava lämmönlähde ja datan merkitys korostui keskeiseksi tekijäksi tulevaisuuden hiilineutraaleissa energiajärjestelmissä.