Kaukojäähdytyksen käyttömahdollisuudet Olkiluodon alueella

Abstract

Tässä diplomityössä selvitettiin mahdollisuutta hyödyntää kaukojäähdytystä Olkiluodon nykyisen ja tulevan rakennuskannan jäähdyttämiseksi. Kaukojäähdytys on viime vuosina saavuttanut merkittävää suosiota Suomessa sen edullisuuden ja ympäristöystävällisyyden takia. Alati kiristyvät ympäristömääräykset, sekä ympäristölle haitallisten kylmä-aineiden kieltäminen tekevät työstä ajankohtaisen.

Työn teoriaosuuden alussa esitellään Olkiluodon laitosalue, sekä miten Teollisuuden Voima Oyj tuottaa sähköenergiaa. Seuraavaksi esitellään tavat tuottaa ja siirtää kaukojäähdytysenergiaa. Viimeisimpänä teoriaosuudessa selvitetään miten ydinturvallisuusmääräykset vaikuttavat kaukojäähdytyksen käyttöön, sekä perehdytään nykyisiin energiatehokkuusvaatimuksiin.

Toteutusosuudessa kartoitetaan Olkiluodon nykyiset ja tulevat kiinteistöt, joissa kaukojäähdytystä on mahdollista hyödyntää. Näiden avulla selvitetään jäähdytysverkon rakenne, sekä lasketaan kokonaisjäähdytystarve. Kokonaisjäähdytystarpeen avulla voidaan mitoittaa, kuinka paljon kylmäkeskus vie tilaa ja voidaan selvittää mihin se kannattaa sijoittaa. Tämän jälkeen ratkaistaan mitkä jäähdytysenergiantuottotavat soveltuvat parhaiten käytettäviksi. Lisäksi selvitetään käytettävät putkimateriaalit, lämmönvaihtimet, pumput ja kaikki tarvittava tekniikka. Lopuksi lasketaan eri jäähdytysjärjestelmien elinkaarikustannukset, joiden avulla voidaan arvioida mikä on kannattavin jäähdytysratkaisu.

Työn tuloksena saatiin, että kaukojäähdytys on mahdollista toteuttaa Olkiluotoon, joko absorptiokylmäkoneella tai kompressorikylmäkoneella. Absorptiojäähdytys on näistä jäähdytysratkaisuista elinkaarikustannuksiltaan edullisempi. Verrattaessa nykyiseen jäähdytykseen kaukojäähdytyksen kustannustehokkuus riippuu siitä, millaisia lähtöoletuksia kustannuslaskennassa tehdään muun muassa tarkasteluajan pituuden ja diskonttauskoron osalta. Merivesijäähdytyksen käyttäminen kannattavasti vaatisi kohteita, joilla on ympärivuotista jäähdytystarvetta.

I denna avhandling undersöktes möjligheten att använda fjärrkyla för kylning av nuvarande och framtida byggnader i Olkiluoto. Under de senaste åren har fjärrkyla uppnått betydande popularitet i Finland på grund av dess låga pris och miljövänlighet. De allt strängare miljöbestämmelserna, samt förbudet mot miljöskadliga köldmedier, gör avhandlingen aktuell.

I början av den teoretiska delen behandlas Olkiluotos fabriksområde, samt hur Teollisuuden Voima Oyj producerar elektricitet. Därefter behandlas produktionen och överföringen av fjärrkylan. I teoridelens avslutning behandlas de centrala kärnsäkerhetsföreskrifterna som påverkar användningen av fjärrkyla samt aktuella krav på energieffektiviteten.

Undersökningen genomfördes genom att identifiera de nuvarande och framtida fastigheterna i Olkiluoto, i vilka fjärrkyla kunde utnyttjas. Med den informationen klarlades kylningsnätverkets struktur samt det totala behovet på kylning kunde beräknas. Med hjälp av den information uträknades sedan hur mycket kylningscentralen tar upp plats och var det lönar sig att placera den. Efter detta klarlades vilka metoder som lämpar sig bäst för produktion av kylningsenergi. Även rörmaterial, värmeväxlare, pumpar och nödvändig teknik utreddes. I slutet av avhandlingen klarlades livscykelkostnaderna av olika kylsystem för bedömning av den mest lönsamma kylningslösningen.

Arbetets slutresultat är att fjärrkyla är möjligt att förverkliga i Olkiluotos fastigheter, med endera absorptionskylmaskin eller kompressorkylmaskin. Absorptionskylmaskinen är av dessa kylmetoder den mest lönsamma, vid beaktande av livscykelkostnaderna. Vid jämförelse mellan befintligt kylsystem och fjärrkyla är kostnaderna beroende av vilka grundparametrar som använts i kostnadskalkylen för längden på uppföljningstiden samt diskonteringsräntan. För lönsam användning av havsvattenkylning krävs fastigheter med kylbehov året om.

This thesis researched the possibility to use district cooling for cooling of current and future Olkiluoto building stock. In recent years the district cooling has achieved significant popularity in Finland because of its low price and its environmental friendliness. The tightening environmental regulations and the ban on environmentally harmful refrigerants make this thesis topical.

In the theoretical part of the thesis reader is presented with brief description of the plant area and how Teollisuuden Voima Ltd produces electrical energy. The theoretical part ends with the treatment of the nuclear safety regulations affecting the use of district cooling as well as current requirements for energy efficiency.

In the implementation part of the thesis we identify the current and future buildings in Olkiluoto where district cooling could be used. With the help of these we clarify cooling structure network and calculate the total need of cooling. When we know these parameters we will be able to estimate how much cooling centre takes up space and where it should be placed. We also clarify which methods are best suited for the production of cooling energy. Piping, heat exchangers, pumps and other necessary technology that the system requires was also investigated. At the end of the thesis clarified the life cycle costs of different cooling methods compared to the current system.

The result of the study was that district cooling is feasible in Olkiluoto either with absorption cooling or compressor cooling. Absorption is better of these cooling solutions because of smaller life cycle costs. When comparing district cooling to current cooling solutions of Olkiluoto, life cycle cost effectiveness depends on the initial assumptions of the life cycle cost calculations especially what timeframe and discount rate is chosen. Using the seawater district cooling profitably would require buildings with year-round cooling demand.