Läm­pö­ak­ku – Teol­li­suu­den sivu­vir­rat säh­kön läm­pö­va­ras­toin­ti­ma­te­ri­aa­li­na

Läm­pö­ak­ku-hank­keen tavoit­tee­na on kehit­tää kes­tä­vän säh­kö­ener­gian varas­toin­tiin hyväl­lä hyö­ty­suh­teel­la toi­mi­vaa, kus­tan­nus­te­ho­kas­ta, hel­pos­ti monis­tet­ta­vaa ja skaa­lat­ta­vaa varas­toin­ti­tek­niik­kaa. Säh­kö varas­toi­daan kor­kea­läm­pöi­se­nä (> 500 °C) läm­pö­ener­gia­na kier­to­ta­lous­ma­te­ri­aa­lien käyt­töön perus­tu­vas­sa läm­pö­akus­sa. Läm­pö­ak­ku mah­dol­lis­taa polt­to­pro­ses­sei­hin perus­tu­vaa CO2-pääs­tö­jä tuot­ta­van läm­mön­tuo­tan­non kor­vaa­mi­sen tuu­li- ja aurin­ko­säh­köl­lä tuo­te­tul­la läm­möl­lä useis­sa eri mit­ta­kaa­van sovel­luk­sis­sa, kuten teol­li­suu­den höy­ryn tuo­tan­nos­sa, kas­vi­huo­nei­den läm­mi­tyk­ses­sä tai asui­na­luei­den kau­ko­läm­pö­nä.

Han­ke on jaet­tu nel­jään työ­pa­ket­tiin, joi­den tavoit­teet ovat:

1. Sel­vit­tää kier­to­ta­lous­ma­te­ri­aa­lien mate­ri­aa­lio­mi­nai­suuk­sia ja läm­pö­tek­ni­siä omi­nai­suuk­sia toi­mia läm­pö­akun mate­ri­aa­li­na.

2. Mal­lin­taa kor­kea­läm­pö­ti­lai­sen läm­pö­akun toi­mi­vuut­ta eri mate­ri­aa­leil­la.

3. Sel­vit­tää mal­lin­nuk­sen kei­noin sys­tee­mi­sel­lä tasol­la läm­pö­ak­ku­kon­sep­tin sovel­tu­vuut­ta osak­si integroi­tua ener­gia­jär­jes­tel­mää.

4. Sel­vit­tää mal­lin­nuk­sen kei­noin läm­pö­akun sovel­tu­vuut­ta yksit­täi­sen koh­teen (omakoti‑, rivi­ta­lo tai teol­li­suus­lai­tos) läm­pö­ener­gian läh­tee­nä.

Yri­tyk­set toi­mi­vat hank­kees­sa mate­ri­aa­lin­toi­mit­ta­ji­na ja ohjaus­ryh­mä­työs­ken­te­lys­sä.

Hank­kees­sa kar­toi­te­taan, mit­kä aiem­min hyö­dyn­tä­mät­tö­mät Poh­jois-Suo­men teol­li­suu­den sivu­vir­rat (kuten metal­li­teol­li­suu­den kuo­nat ja kai­vos­ten sivu­ki­vet) sovel­tu­vat läm­pö­ak­kuun läm­pöä varas­toi­vik­si mate­ri­aa­leik­si. Mate­ri­aa­leil­ta vaa­di­taan usei­ta omi­nai­suuk­sia, kuten kor­ke­aa omi­nais­läm­pö­ka­pa­si­teet­tia, läm­mön­joh­ta­vuut­ta ja syklis­tä läm­mön­kes­tä­vyyt­tä. Hank­kees­sa on luo­tu osaa­mis­ta teol­li­suu­den sivu­vir­to­jen omi­nai­suuk­sien, koos­tu­muk­sen ja sykli­sen läm­mön­kes­tä­vyy­den mää­ri­tyk­seen.

Läm­pö­akun sisäi­sen toi­min­nan mal­lin­ta­mi­sek­si on kehi­tet­ty ilmiö­poh­jai­nen mal­li, jon­ka avul­la akun kapa­si­teet­tia ja suo­ri­tus­ky­kyä voi­daan simu­loi­da. Yhdis­tet­ty­nä sys­tee­mi- ja koh­de­ta­son tar­kas­te­lui­hin mal­lin­nus­osaa­mi­nen osal­lis­tu­vis­sa tut­ki­musyk­si­köis­sä luo koko­nai­suu­den, jon­ka avul­la voi­daan tar­kas­tel­la tie­tyl­lä kier­to­ta­lous­ma­te­ri­aa­lil­la täy­te­tyn läm­pö­akun toi­min­taa sekä yksik­kö­nä että osa­na ener­gia­sys­tee­miä. Hank­keen tulok­set luo­vat uusia lii­ke­toi­min­ta­mah­dol­li­suuk­sia, esi­mer­kik­si läm­pö­ak­ku­jen suun­nit­te­lus­sa, raken­ta­mi­ses­sa ja yllä­pi­tä­mi­ses­sä. Samal­la luo­daan läm­mön ja säh­kön­tuo­tan­nos­sa toi­mi­vil­le ener­giayh­tiöil­le tek­ni­nen mah­dol­li­suus säh­kön yli­tuo­tan­non varas­toin­tiin ja säh­kö­mark­ki­noi­den vakaut­ta­mi­seen tuo­tan­to­huip­pu­jen aika­na.

Hank­kees­sa luo­daan Oulun yli­opis­ton tut­ki­musyk­si­köi­hin ja OAMK:iin osaa­mis­poh­jaa, joka mah­dol­lis­taa osal­lis­tu­mi­sen läm­mön­va­ras­toin­ti­tek­no­lo­gi­aa kos­ke­viin han­ke­val­mis­te­lui­hin tule­vai­suu­des­sa. Yksik­kö­ta­son sovel­lus­koh­tei­den läm­pö­va­ras­toin­nin tar­kas­te­luun on kehi­tet­ty yhteis­työs­sä Meta­pi­lot Fac­to­ry ‑hank­keen kans­sa akkusi­mu­laat­to­ri, jota voi­daan jat­kos­sa hyö­dyn­tää myös ope­tus­käy­tös­sä, kuten Insi­nöö­ri (AMK) ener­gia­tek­nii­kan ja kier­to­ta­lou­den tut­kin­to-ohjel­mas­sa.

Han­ke on EU:n osa­ra­hoit­ta­ma.