Savon Voiman Suonenjoen kaukolämmöntuotannon ennustepohjaisella optimoinnilla merkittävä parannus energiatehokkuuteen
Uuden ennustemalliin perustuvan järjestelmän käyttöönoton jälkeen on voitu havaita välittömästi mitattavia hyötyjä, kuten selvästi matalampi menoveden lämpötila ja paluulämpötilan tarpeettomien nousujen väheneminen.
Toteutimme maaliskuussa Suonenjoen biolämpölaitoksella kaukolämpöverkon lämmöntuotannon ennustepohjaisen optimoinnin, jonka tavoitteena oli parantaa energiatehokkuutta ja vähentää verkkoon syötetyn veden ylimääräistä lämpökuormaa. Uuden ennustemalliin perustuvan järjestelmän käyttöönoton jälkeen on voitu havaita välittömästi mitattavia hyötyjä, kuten selvästi matalampi menoveden lämpötila ja paluulämpötilan tarpeettomien nousujen väheneminen.
Optimoinnin myötä lämpöhäviöt ovat pienentyneet ja samalla paluulämmöt ovat madaltuneet. Madaltuneella paluulämmöllä on tehostava vaikutus muun muassa savukaasupesurin lämmön talteenoton toimintaan, mikä puolestaan auttaa laitosta toimimaan tehokkaammin ja vähemmällä polttoaineella.
Optimointijärjestelmän kehittämisen taustalla on Savon Voiman strateginen tavoite kehittää energiatehokkuutta sekä vähentää polttamiseen perustuvan energiantuotannon osuutta. Lisäksi ratkaisulla voidaan vähentää öljyllä tuotetun lisälämmön tarvetta ja madaltaa näin energiantuotannon kokonaiskustannuksia sekä parantaa polttolaitosten hyötysuhdetta. Nyt käyttöönotettu järjestelmä on osa laajempaa strategista kokonaisuutta, jolla voimme vastata sekä ilmastotavoitteisiin että odotuksiin entistä vastuullisemmasta energiantuotannosta.
Perinteinen tuotannonohjaus muuttuu entistä älykkäämmäksi
Perinteisessä kaukolämmön tuotannossa menoveden lämpötilaa säädetään ulkolämpötilan perusteella asetetun säätökäyrän mukaisesti, kaikissa sääolosuhteissa samalla logiikalla. Tämä lähestymistapa ei huomioi riittävällä tarkkuudella säätilojen nopeita vaihteluita, vuorokauden- tai viikonajan vaikutuksia tai verkon todellista käyttäytymistä. Esimerkiksi keväisin ulkolämpötilojen voimakkaat vaihtelut voivat johtaa hetkittäisiin tilanteisiin, joissa verkkoon syötetään tarpeettoman kuumaa vettä – kasvattaen näin lämpöhäviöitä ja energiankulutusta.
Kehittämämme ennustemalli tuo edellä mainittuun ongelmaan merkittävän parannuksen. Lämmöntuotantoa ohjaava uusi ennustemalli perustuu kattavaan data-analytiikkaan, jossa huomioidaan ulkolämpötilan lisäksi muun muassa sääennusteet, aurinkosäteily, tuulen vaikutus, viikonpäivät ja pyhäpäivät sekä verkoston ja sen piirissä olevien asiakkaiden kulutuskäyttäytymisen historialliset profiilit. Näiden avulla lasketaan tilanteeseen ennustettu optimoitu menolämpötila.
Nopeita tuloksia ja laajennettava konsepti
Optimointi toteutettiin tiiviissä yhteistyössä Savon Voiman liiketoimintateknologiatiimin, automaatiotiimin ja energiantuotannon asiantuntijoiden kesken. Ennustemallin rakentaminen oli projektin eniten aikaa vievä vaihe, jonka toteuttaminen kesti muutaman kuukauden. Varsinainen käyttöönotto yksittäisessä laitoksessa on kuitenkin nopea – tyypillisesti yhden päivän mittainen toimenpide, kuten myös Suonenjoen tapauksessa.
Ensimmäisten viikkojen aikana Suonenjoella on järjestelmän avulla saavutettu keskimäärin 3,6 astetta alhaisempi menoveden lämpötila, mikä on merkittävä parannus ja auttaa pienentämään lämpöhäviöitä ja polttoaineen kulutusta. Lisäksi menoveden lämmön lasku auttaa alentamaan myös paluuveden lämpöä, mikä puolestaan tehostaa myös mahdollisen savukaasupesurin lämmöntalteenoton toimintaa ja parantaa laitoksen hyötysuhdetta.
Optimointijärjestelmä parantaa paitsi energiatehokkuutta, myös ennakointikykyä. Järjestelmä tarjoaa operaattoreille ennustetun näkymän tulevien tuntien energiantuotantoon, mikä helpottaa päätöksentekoa ja parantaa reagointikykyä. Lisäksi optimoinnin käyttöönoton yhteydessä tunnistettiin edelleen uusia kehityskohteita, joihin syventymällä järjestelmän toimintaa edelleen kehitetään.
Suonenjoen ohella vastaavaa optimointityötä toteutetaan myös Juankoskella ja Rautalammilla, ja laajentaminen muihin aluelämpöverkkoihin on jo suunnitteilla. Konsepti on monistettavissa eri verkkoihin paikallisilla muokkauksilla, mikä tekee siitä kustannustehokkaan ja vaikuttavan tavan kehittää kaukolämmön tuotantoa. Suonenjoen tulokset ovat hyvä esimerkki siitä, miten pienilläkin muutoksilla voidaan saada aikaan vaikuttavia tuloksia – sekä ympäristölle että liiketoiminnalle.
Optimointi on osa Savon Voiman strategiassakin tärkeänä osa-alueena olevaa energiatehokkuuden kehittämistä, mikä auttaa turvaamaan asiakkaille ympäristöystävällisen ja kustannustehokkaan kaukolämmön myös tulevaisuudessa.
Lisätietoa:
Edvard Peltomaa
Kehitysinsinööri, Savon Voima Oyj
P. 045 1359 585
edvard.peltomaa@savonvoima.fi