11.5.2018

1

KOHTI ENERGIATEHOKASTA VESIHUOLTOLAITOSTAVesihuolto 2018, 24.5.2018

Tomi Kiuru, Motiva Oy

#vesihuolto2018

@MotivaOy

Miksi kiinnittää huomiota energiatehokkuuteen?

Money talks!

Investoinnin sisäinen korko helposti >> 15 %

Oheishyödyt

Energiatehokkuuden parantamisen kokonaishyödyt ovat jopa 2,5-kertaiset energiakustannussäästöihin verrattuna!

#vesihuolto2018

11.5.2018

2

Lähde: IEA#vesihuolto2018

Asiakastyytyväisyys ja -kokemus

Vastuullisuus ja maine

Kilpailukyky ja kilpailuasema

Päästöjen väheneminen

Vaikutus osakkeen arvoon

Lupaehtojen täyttäminen

Pakkotoimien välttäminen

Jäähdytyskuormien pieneneminen

Sähkön huippukuormien

pieneneminen

Laitteiden/prosessin ohjattavuus ja säädettävyys

Tilatehokkuus ja rakennusten arvon

kasvaminen

Huolto- ja korjaustarpeen väheneminen

Tuotantolaitteiden arvon säilyminen

ja käyttöiän piteneminen

Tuotannon tasalaatuisuus

Tuotantokatkosten väheneminen

Työturvallisuus Työskentely-olosuhteiden paraneminen

Melun Väheneminen

Oppiminen ja työn Järkeistyminen

Työmotivaation ja yhteisöllisyyden kasvu

Yritysten kokemat energiatehokkuuden oheishyödyt

#vesihuolto2018

11.5.2018

3

Laitosnäkökulma• Energiatehokkuus ja energian säästäminen on kannattavaa bisnestä!

Sisäinen korkokanta helposti >>15 %• Energiatehokkuusinvestointien oheishyödyt (Motivan selvitys julkaistaan 2018)• Muut investoinnit kuitenkin huomattavasti yleisempiä, jolloin energiatehokkuuden

parantuminen on usein itse oheishyöty. Tähän oheishyötyyn kannattaa kiinnittää huomiota!

Kuntanäkökulma• Tavoitteet ja sitoumukset (usein CO2-päästöjen kautta)

Kansallinen näkökulma• Energiatehokkuus on kansallinen kilpailukykytekijä • Suomi on sitoutunut energiatehokkuuden parantamiseen sekä kansallisiin ja

kansainvälisiin ilmastotavoitteisiin

KOHTI ENERGIATEHOKASTA VESIHUOLTOLAITOSTA

#vesihuolto2018

Kansalliset tavoitteet vesihuoltolaitoksen energiatehokkuustyön tukena

#vesihuolto2018

11.5.2018

4

ENERGIATEHOKKUUS-SOPIMUKSET2017–2025

Energiatehokkuussopimukset Suomen ensisijainen valinta EED toimeenpanossa

Energiatehokkuussopimukset ovat Suomessa ensisijainen keino täyttää EU:n tiukat energiatehokkuusvelvoitteet

Energiatehokkuusdirektiivi (2012/27/EU) (EED)

Tavoitteena olla keskeisessä roolissa EED toimeenpanossa myös vuoden 2020 jälkeen

Vapaaehtoiset sopimukset ovat vaihtoehto uudelle kansalliselle lainsäädännölle tai muille uusille pakkokeinoille

Rakentuu hyvälle yhteistyölle valtion, toimialojen, yritysten ja kuntien välillä

Kaikilla sama tavoite ja suunta

Suomea sitovien energiatehokkuusvelvoitteiden toimeenpano onnistuu vapaaehtoisin keinoin vain, jos sopimustoiminta on:

kattavaa ja

täyttää asetetut tavoitteet energiankäytön tehostumisesta

11.5.2018

5

Energiatehokkuussopimukset 2017–2025

KUNTA-ALANENERGIATEHOKKUUSSOPIMUS

KUNTA-ALANENERGIATEHOKKUUSSOPIMUS

KIINTEISTÖALANENERGIATEHOKKUUSSOPIMUS

KIINTEISTÖALANENERGIATEHOKKUUSSOPIMUS

HÖYLÄ IVENERGIATEHOKKUUSSOPIMUS

HÖYLÄ IVENERGIATEHOKKUUSSOPIMUS

LÄMMITYSPOLTTONESTEIDEN JAKELU

Öljylämmityskiinteistöt

ELINKEINOELÄMÄNENERGIATEHOKKUUSSOPIMUSELINKEINOELÄMÄNENERGIATEHOKKUUSSOPIMUS

KAUPUNGIT & KUNNAT

KUNTAYHTYMÄT

TOIMITILAKIINTEISTÖT

VUOKRA-ASUNTOYHTEISÖT

ENERGIA-ALA

Energiantuotanto

Energiapalvelut

TEOLLISUUS

Energiavaltainen teollisuus l Elintarviketeollisuus l KemianteollisuusTeknologiateollisuus l Puutuoteteollisuus l Yleinen – teollisuus

PALVELUALA

Kaupan ala l Matkailu- ja ravintolapalvelut l Autoala l Yleinen – palveluala

11.5.2018

6

HYÖDYT LIITTYJÄLLE

Joustavampi ja mielekkäämpi vaihtoehto uudelle kansalliselle lainsäädännölle tai muille uusille pakkokeinoille

Tarkoituksenmukainen energiankäyttö on

vastuullista

Toiminnan ilmastokuormavähenee

Turhien energiakulujen karsintalisää kannattavuutta ja tulosta

Liittyy luontevaksi osaksi johtamisjärjestelmiä

Mahdollisuus hyödyntää valtion energiatukeaenergiatehokkuustoimiin

Energiankäytön tehostuminen muuttuu hyödylliseksi

toimintatavaksi

Rakentaa ja vahvistaa myönteistä julkisuuskuvaa

Energiatehokkuussopimukset

ESIMERKKI TAVOITTEEN ASETTAMINEN ELINKEINOELÄMÄ* │ KUNTA-ALA │ KIINTEISTÖALA

Energiatehokkuussopimukset 2017–2025

Ohjeellinen energiansäästötavoite sopimuskaudelle 2017−2025

1. Sopimukseen liitettävä liittyjän viimeisin normaalivuotta edustava energiankäyttö yhteensä 1 000 MWh

2. Välitavoite vuodelle 2020 vähintään 4 % = 40 MWh

3. Kokonaistavoite vuodelle 2025 vähintään 7,5 % = 75 MWh

Ohjeellinen energiansäästötavoite kaudelle 2014−2025

1. Sopimukseen liitettävä liittyjän viimeisin normaalivuotta edustava energiankäyttö yhteensä 1 000 MWh

2. Välitavoite vuodelle 2020 vähintään 7 % = 70 MWh

3. Kokonaistavoite vuodelle 2025 vähintään 10,5 % = 105 MWh

Energiankäytön ei edellytetä tavoitevuosina 2020 ja 2025 olevan sopimukseen liitettyä lähtötilannetta alhaisempi

Tavoitteen toteuttamista seurattaessa hyväksytään seurantajärjestelmään raportoidut valitulla tavoitteen asettamiskaudella toteutetut toimenpiteet, joiden energiansäästövaikutus on edelleen voimassa tarkasteluvuonna ja jotka koskevat tavoitteen laskennan perusteena olevaa energiankäyttöä yhteensä

11.5.2018

7

LIITTYJÄ SITOUTUU JATKUVAAN PARANTAMISEEN

Energiatehokkuussopimukset 2017–2025

Tavoitteena on sisällyttää energiatehokkuuden jatkuva parantaminen osaksi käytössä olevia tai käyttöön otettavia johtamisjärjestelmiä tai toimintasuunnitelmia

Tavoitteiden saavuttamiseksi liittyjä sitoutuu:

Toiminnan organisointiin ja suunnitteluun

Energiankäytön tehostamismahdollisuuksien selvittämiseen

Kustannustehokkaiden energiankäytön tehostamistoimenpiteiden toteuttamiseen

Energiatehokkuuden huomioon ottamiseen suunnittelussa ja hankinnoissa

Henkilökunnan koulutukseen ja energiatehokkuusasioiden viestintään

Vuosittaiseen raportointiin

Liittyjä pyrkii myös uuden energiatehokkaan teknologian käyttöönottoon ja uusiutuvien energialähteiden käytön lisäämiseen.

Jokainen liittyjä toteuttaa toimia omista lähtökohdistaan ja sitoutuu tekemään parhaansa tavoitteen saavuttamiseksi.

Työ edellyttää johdon sitoutumista, pitkän aikavälin päämäärien ja tavoitteiden asettamista sekä niiden systemaattista toteuttamista ja seurantaa

11.5.2018

8

ENERGIAKATSELMUKSET

#vesihuolto2018

#vesihuolto2018

11.5.2018

9

Mikä on Motiva-mallin energiakatselmus?

• Motivan mallin mukainen energiakatselmus on TEM:n ohjeiden mukaan toteutettu kokonaisvaltainen selvitys kohteen energian käytöstä ja kaikista kannattavista säästömahdollisuuksista sekä uusiutuvien energialähteiden käyttömahdollisuuksista

• Kunnat, mikro- ja pk-yritykset voivat saada tukea 40 % TEM/Motivan ohjeiden mukaisesti suoritettuun katselmukseen. Energiatehokkuussopimukseen liityneiden tuki on 50 %.

• Energiakatselmukset toteutetaan Motivan myöntämän vastuuhenkilö-pätevyyden hankkineiden henkilöiden valvonnassa yhteistyössä kohteen omien ja muiden asiantuntijoiden kanssa.

• Motiva vastaa katselmoijien koulutuksesta, markkinoinnista, laadunvarmistuksesta sekä katselmustoiminnan kehitystyöstä

#vesihuolto2018

Kunnat, mikro- ja pk-yritykset voivat saada tukea 40 % TEM/Motivan ohjeiden mukaisesti suoritettuun energiakatselmukseen. Energiatehokkuussopimukseen liittyneiden tuki on 50 %.

#vesihuolto2018

11.5.2018

10

Katselmusmalleja eri tarpeisiin

Kiinteistön energiakatselmus yleisimmin käytetty katselmusmalli, joka soveltuu tavanomaisella tai

vaativalla tekniikalla varustetulle palvelurakennukselle.

Teollisuuden energia-analyysi keskittyy tehdaspalvelujärjestelmien ja kiinteistötekniikan lisäksi

tuotantoprosessin energiatehokkuuden parantamiseen.

Teollisuuden 2-vaiheinen energiakatselmus ja -analyysimalli soveltuu hyvin vesihuoltolaitoksille

MUUT MALLIT: Energiakatsastus Kiinteistön käyttöönottokatselmus Kiinteistön seurantakatselmus Teollisuuden energiakatselmus Prosessiteollisuuden energia-analyysi Voimalaitoksen energia-analyysi Kaukolämpökatselmus

UUSI!

#vesihuolto2018

#vesihuolto2018

11.5.2018

11

ENERGIATUKIMihin vesihuoltolaitos voi saada energiatukea?

#vesihuolto2018

Mihin energiatukea myönnetään?

Energiatukea voidaan myöntää sellaisiin investointi- ja selvityshankkeisiin, jotka edistävät:

1) uusiutuvan energian tuotantoa tai käyttöä2) energiansäästöä tai energian tuotannon tai käytön tehostamista3) muutoin energiajärjestelmän muuttumista vähähiiliseksi.

Tukea ei myönnetä hankkeille, jotka on käynnistetty ennen tukipäätöstä. Lisäksi tukea voidaan myöntää aikaisintaan rahoituspäätöspäivästä alkaen aiheutuviin kustannuksiin. Tuella on oltava merkittävä vaikutus hankkeen käynnistämiseen.

#vesihuolto2018

11.5.2018

12

Kenelle energiatukea myönnetään?

Energiatukea voivat saada:• kaiken kokoiset yritykset, mukaan lukien ammatin- ja liikkeenharjoittajat sekä toiminimet• yhteisöt, kuten kunnat, seurakunnat ja säätiöt

Vesihuoltolaitokset ovat tukikelpoisia organisaatiomuodosta riippumatta!

#vesihuolto2018

Tuet selvityshankkeisiin

Energiatuen osuus hyväksyttävistä kustannuksista selvityshankkeeseen voi olla enintään:

• energiatehokkuussopimuksiin liittyvät kuntasektorin, mikroyritysten ja pk-yritysten energiakatselmukset 50 %

• muut energiakatselmukset, -analyysit ja selvityshankkeet 40 %

Tukea ei myönnetä katselmuksiin suurille yrityksille. Suureksi yritykseksi määritellään yritys tai konserni, jonka

• työntekijämäärä on yli 250 tai• liikevaihto on yli 50 M€ ja tase yli 43 M€.

Määrittelyssä otetaan huomioon Suomessa rekisteröidyn konsernin tai yrityksen sekä sen Suomessa tai ulkomailla omistamien yritysten yhteenlasketut työntekijät, liikevaihdot ja taseet.

Jos suuri vesihuoltolaitos on Oy-muotoinen, tilanne on tarkastettava!

#vesihuolto2018

11.5.2018

13

Tuet energiansäästö- ja energiatehokkuusinvestointeihin 2018

Energiansäästöä ja energiatehokkuutta edistävät investoinnit

Tavanomainen teknologia:• 20 % energiatehokkuussopimuksiin liittyneille yrityksille ja yhteisöille.• 25 % kun edellä olevassa käytetään ESCO-palvelua.• 15 % muille kuin energiatehokkuussopimuksiin liittyneille

yrityksille ja yhteisöille, kun käytetään ESCO-palvelua.

HUOM! Uutta teknologiaa sisältäville hankkeille myönnetään tapauskohtaisesti korotettua tukea (20–40 %) myös energiatehokkuussopimusten ulkopuolisille yrityksille ja kunnille.

#vesihuolto2018

Tuki uusiutuvan energian investoinneille 2018

Tavanomainen teknologia:• Lämpöpumppuhankkeet 15 %*• Aurinkosähköhankkeet 25 %• Biokaasuhankkeet 20-30 %• Lämpökeskushankkeet (puupolttoaineet) 10-15 %• Aurinkolämpöhankkeet 20 %• Pienvesivoimahankkeet 15-20 %• Kaatopaikkakaasuhankkeet 15-20 %• Pientuulivoimahankkeet 20-25 %

* pois lukien jäte- ja hukkalämmön hyötykäyttöön liittyvät hankkeet, joihin

sovelletaan energiansäästöön liittyviä tukiprosentteja.

#vesihuolto2018

11.5.2018

14

Mitä ei tueta?

Rajoitukset tai tukea ei myönnetä (valikoidusti vesihuoltolaitoksiin liittyviä):• Tukea ei myönnetä valaistukseen liittyviin tavanomaisen teknologian hankkeisiin• Tukea ei myönnetä rakennusten eristykseen, kylmäkalusteiden ja -laitteiden oviin tai kansiin tai

muihin vastaaviin ratkaisuihin• Tuettavien hankkeiden investointikustannusten on oltava vähintään 10 000 euroa• Tukea ei myönnetä lämmöntuotantohankkeille, jos hankkeen seurauksena siirrytään kaukolämmöstä erilliseen

lämmöntuotantoon• Lämpökeskusten osalta vaaditaan vähintään 70 % uusiutuvan energian osuutta polttoainekäytöstä• Tukea ei myönnetä uudisrakennuskohteissa tehtäviin hankkeisiin (pois lukien uusi teknologia ja

aurinkosähköhankkeet).• Energiavarastoihin liittyviä hankkeita tuetaan ainoastaan, jos samalla investoidaan uusiutuvan energian

tuotantokapasiteettiin tai energiatehokkuutta parantaviin koneisiin ja laitteisiin. Energiavarastoon liittyvien kustannusten enimmäismäärä hankkeessa on 50 % hankkeen kokonaiskustannuksista.

• Polttoaineen jakeluun liittyvien hankkeiden osalta tukea voidaan myöntää ainoastaan tuotantolaitoshankkeiden yhteydessä. Tukea voidaan myöntää korkeintaan yhdelle tuotantolaitoksen välittömässä läheisyydessä sijaitsevalle jakeluasemalle.

• ESCO-palveluiden osalta edellytyksenä on vähintään 70 %:n säästötakuu ja todennettavien säästöjen osuus kokonaissäästöistä todentamisjakson aikana on vähintään 60 % euromääräisesti laskettuna

• Tuulivoima-, biokaasu-, puupolttoaine-, aurinko- ja aaltovoimalahankkeita voidaan tukea ainoastaan, jos hanke ei täytä uusiutuvilla energialähteillä tuotetun sähkön tuotantotuesta (1396/2010) annetun lain 9-11 §:ssä säädettyjä syöttötariffijärjestelmän hyväksymisen edellytyksiä tai 30 §:ssä säädettyjä tarjouskilpailuun osallistumisen edellytyksiä tai 33 §:n 1 momentin 6 kohdan a alakohdassa tarkoitettua vuosituotantovelvoitetta. Jos hanke kuitenkin sisältää uutta teknologiaa, voidaan sille tällä perusteella myöntää energiatukea.

#vesihuolto2018

Energiatuen hakeminen

Energiatukea haetaan Business Finlandin sähköisen asiointipalvelun kautta. www.businessfinland.fi/suomalaisille-asiakkaille/asiointipalvelu

Etenkin kaikissa investointihankkeissa on suositeltavaa olla yhteydessä Business Finlandin energiatukitiimiin jo varhaisessa vaiheessa.

HUOM! Tukea ei myönnetä hankkeille, jotka on käynnistetty ennen tukipäätöstä. Lisäksi tukea voidaan myöntää aikaisintaan rahoituspäätöspäivästä alkaen aiheutuviin kustannuksiin. Energiakatselmuksen aloittamiseksi katsotaan sitovan tilauksen tekeminen. Investointi katsotaan aloitetun, kun sitä koskeva lopullinen ja sitova investointipäätös tai laitetilaus on tehty tai rakentaminen on aloitettu.

#vesihuolto2018

11.5.2018

15

ENERGIATEHOKAS VESIHUOLTOLAITOS 2016-2018

#vesihuolto2018

ENERGIATEHOKAS VESIHUOLTOLAITOS –Hankkeessa mukana

#vesihuolto2018

11.5.2018

16

Tuoda esiin hyviä esimerkkejä

energiatehokkaista ratkaisuista

vesilaitoksilla.

Tarjota hyödyllistä tietoa ja

ratkaisuja vesihuoltolaitosten energiatehokkuuden

parantamiseksi.

#vesihuolto2018

Energiatehokas vesihuoltolaitos –20 tietokorttia ja vesilaitosesimerkkiä

Tavoitteet vesihuoltolaitokset kiinnittävät nykyistä enemmän huomiota energiatehokkuuteen ja toteuttavat toimenpiteitä myös käytännössä. vesihuoltolaitoksille tietoa hyvistä käytännöistä ja toteutetuista ratkaisuista.

Kohderyhmänä vesihuoltolaitosten koko henkilöstö.

Ohjeet ja esimerkit: energiatehokkuuteen yleisesti liittyvät asiat koko vesihuollon ketju painottaen merkittävimpiä energiakulutuskohteita

www.motiva.fi/vesihuoltolaitos

#vesihuolto2018

11.5.2018

17

#vesihuolto2018

Materiaali soveltuu hyvin koulutustarkoituksiin!

#vesihuolto2018

11.5.2018

18

ENERGIATEHOKAS ILMASTUSEnergiatehokas vesihuoltolaitos

1/2018

#vesihuolto2018

ENERGIATEHOKAS ILMASTUS

Energiankulutuksen ja energiatehokkuuden kannalta ilmastuksessa on kolme osatekijää: 1) hapentarve, 2) ilmantarve, 3) ilmamäärän syöttämiseen kuluva energia.

Yli puolet jätevedenpuhdistamon energiankäytöstä kuluu ilmastukseen.

Optimoi hapen- ja ilmantarve sekä ilmansyötön energiankäyttö - saavutat merkittävää energiansäästöjä.

Jätevedenpuhdistamoiden keskimääräisiä energiankulutuksen tunnuslukuja.

Energian-kulutus(kWh/m3)

Keskimääräi-nen virtaama (m3/d)

Energian-kulutus(kWh/kg poistettu BOD7ATU)

Energian-kulutus(kWh/kg poistettu OCP)

<0,50 37 900 1,5 280

0,51-1 6 400 2,5 400

>1 1 300 7 960

Ilmastus55 %

Tulopumppaus5 %

Mekaaninen käsittely…

Lietteenpalautus3 %

Lietteenkierrätys2 %

Sekoittajat7 %

Lietteenkäsittely11 %

Suodatu…

Muu6 %

Esimerkki energiankulutuksen jakaumasta jätevedenpuhdistamossa. Ilmastuksen osuus tyypillisesti 50-70 %

Kuva: Kaaviokuva aktiivilieteprosessista, Lähde: Pöyry

#vesihuolto2018

11.5.2018

19

ILMANTARPEESEEN VAIKUTTAA• Ilmastintyyppi

• Ilmastimien kunto

• Ilmastimien määrä

• Allassyvyys

• Hapen asetusarvot

ILMASTUSJÄRJESTELMÄN ENERGIANKULUTUS• Kompressorityyppi

• Kompressorien, putkiston ja säätöventtiilien mitoitus vs. todellinen kuormitus

• Instrumenttien määrä, sijoitus, tarkkuus

• Ohjaus- ja säätöjärjestelmä

• Säätöventtiilien tyyppi

• Asetusarvot ja säätöpiirien viritys

• Laitteistojen kunto

HAPENTARPEEN MÄÄRÄÄ• Ilmastukseen tuleva BOD-

ja typpikuorma

• Lietteen laatu; elävän biomassan määrä, pH, eliökanta, laskeutuvuus/plokin koko

• Lieteikä

• Lämpötila

• Laitostyyppi (vain BOD:n poisto, nitrifikaatio vai kokonaistypenpoisto)

Oikea hapen- ja ilmantarve

#vesihuolto2018

Huolehdi mittareiden kunnosta Prosessin toiminnan ja ilmastuksen tehokkaan

ohjauksen kannalta on erittäin tärkeää, että liuenneen hapen pitoisuutta mittaavat mittarit toimivat täsmällisesti.

Väärin kalibroidut tai rikkinäiset mittarit antavat virheellisen kuvan ilmastuksen happipitoisuudesta, joka voi johtaa tarpeettoman suureen ilmastukseen ja sitä kautta tehottomaan ja korkeaan energiankulutukseen laitoksella.

Laitoksella on hyvä olla erillinen kannettava happimittari, jolla mittareiden toiminta voidaan tarkastaa. Lisäksi on erittäin tärkeää huoltaa ja puhdistaa happimittarit säännöllisesti.

Tasaisen kuorman merkitys tärkeä Selvitä mahdollisuudet käyttää viemäriverkostoa,

tulopumppauksen ohjausta sekä vanhoja, käytöstä poistettuja altaita tulokuorman tasaukseen.

Pyri tasaamaan lokajäte esim. välisäiliöllä ja teollisuuden kuormitus jo puhdistamon ulkopuolella.

Ilmamäärän ohjaus Prosessiin syötettävän ilman määrä riippuu laitoksen

ohjaustavasta. Useimmiten ilmastusta ohjataan tavoitehappipitoisuudella, joka vaihtelee yleensä välillä 1,5–3,5 mgO2/L riippuen lohkosta. Vältä yli-ilmastusta!

Ensimmäisissä ilmastuslohkoissa hapentarve on kuormituksesta johtuen suurempi ja hapentarve vastaavasti vähenee seuraavissa lohkoissa. Harkitse ja selvitä ilmastuksen jaon muutoksia!

Hyvin toimivalla laitoksella tavoitehappipitoisuus voi olla jopa alle 1 mgO2/l, mikäli laitoksen ohjaus toimii optimaalisella tavalla.

Nyrkkisäännöt:

1) Mitä korkeampi kuorma, matalampi lieteikä, korkeampi lietepitoisuus ja korkeampi lämpötila, sitä suurempi on hapentarve.2) Nitrifikaatio kuluttaa happea noin nelinkertaisesti verrattuna BOD:n hapetukseen tarvittavaan happimäärään.3) Kokonaistypenpoistossa osa BOD-kuormasta hapetetaan denitrifikaatio-vaiheessa nitraatilla, jolloin happea kuluu jonkin verran

vähemmän kuin puhtaasti nitrifioivassa laitoksessa.

#vesihuolto2018

11.5.2018

20

Kompressorit ja niiden valinta• Ilmastuskompressorit muodostavat suuren osan

ilmastuksen ja siten jätevedenpuhdistuksen energiankulutuksesta

• Kompressorityyppejä on erilaisia ja ne sopivat ominaisuuksiltaan erilaisiin olosuhteisiin.

• Laitoksella käytössä olevia kompressoreita tulee pyrkiä ajamaan optimiarvolla. Lisäksi puhdistamolla tulisi olla varajärjestelmänä ainakin yksi kompressori.

• Suuremmilla puhdistamoilla on käytössä turbokompressorit. Turbokompressorit ovat karkeasti arvioituna optimaalisimmat laitoksilla, joiden asukasvastineluku on yli 30 000 AVL

• Alle 30 000 AVL laitoksilla on yleensä käytössä kiertomäntäkompressorit

• Varsinaisesti kompressoreiden hankintaan ei kuitenkaan ole nyrkkisääntöä ja kunkin kompressorin soveltuvuus laitoksella on aina tapauskohtaista.

Energiankulutus ja siihen vaikuttavat tekijät

Tehosta ohjaustapaaLaitoksen ilmastuskompressoreita ja moottoreita arvioidessa tulee kiinnittää huomiota laitteistokokonaisuuksiin ja niiden optimaaliseen ohjaukseen. Ilmastus kuluttaa yleisesti niin suuren osan koko laitoksen sähköenergiasta, että jopa 1 % säästöllä on merkittävä kustannusvaikutus laitoksen sähköenergiankuluihin.

ESIMERKKI: HSY, VIIKINMÄKI

Ohjaustavan tehostamisella siten, että yhdellä kompressorilla ajetaan mahdollisimman pitkään ennen seuraavan kompressorin kytkemistä päälle, saavutettiin Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla noin 1% energiansäästö koko laitoksella. Tämä ohjaustapa vähentää myös pysäytysten ja käynnistysten määrää. Tehokkain ohjaustapa riippuu kuitenkin laitoksesta. Lisäksi samassa yhteydessä kasvatettiin ilmastuksen tiheyttä lohkoissa 3 ja 4.

Kompressorit tuottavat huomattavan määrän myös lämpöenergiaa, joka otetaan Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla talteen lämmönvaihtimilla ja johdetaan laitoksen tuloilman lämmittämiseen LTO-piirin kautta.

Tärkein jätevedenpuhdistamon energiankulutusta määrittävä tekijä on usein kompressorien ja säätöventtiilien oikea mitoitus ja ohjaus käsiteltävään kuormitukseen ja sen päivittäiseen vaihteluun nähden.

#vesihuolto2018

Hanki energiatehokasta, valitse elinkaarikustannusten perusteella

Kompressoreiden energiatehokkuuteen on helpointa vaikuttaa hankintavaiheessa. Hyötysuhteeltaan heikkojen kompressoreiden ja moottoreiden uusimisella voi säästää merkittävästi energiankulutuksessa laitoksilla.

ESIMERKKI: HSY, SUOMENOJA

Espoon Suomenojan puhdistamolla uuden esi-ilmastuskompressorin hankinta maksoi itsensä takaisin alle vuodessa laitteiston mahdollistamalla energiansäästöllä. Esi-Ilmastuksessa oli aikaisemmin käytetty kahta erikokoista kompressoria, joista suurempi tuotti optimihyötysuhteellaan liikaa ilmaa prosessin hapenkulutukseen nähden ja vastaavasti pienempi liian vähän. Näiden ajaminen yhdessä ei myöskään ollut energiatehokasta, sillä yhdellä kompressorilla voidaan ajaa yhtäjaksoisesti tasaisemmin verrattuna kahteen kompressoriin, joiden yhteiskäytössä tarvitaan enemmän käynnistyksiä ja pysäytyksiä.

Turbo Kiertomäntä Kiertomäntä-ruuvikompressori

Energian-kulutus

Korkea hyötysuhde (75-83%). Suurnopeus-kompressoritkuuluvat tehokkaimpiin

Hyötysuhde noin 60%

Hyötysuhde noin 65-70%.

Soveltuvuus Soveltuu hyvin suureille laitoksille (>30 000 AVL), joilla on suuri ilmankulutus.

Soveltuu hyvin pienemmille laitoksille ja pienemmälle ilmankulutuk-selle. Yleisesti sopii hyvin mataliin allassyvyyksiin.

Soveltuu hyvin pienemmille laitoksille ja korkeisiin paineisiin. Matalammassa paineessa toimiva tyyppi muistuttaa paljon kiertomäntää.

Hinta Korkea investointi-kustannus suurilla laitoksilla silti hyvä takaisin-maksuaika.

Matalammat investointikustannukset kuin turbokompres-soreilla.

Hieman korkeammat investointikus-tannukset kuin kiertomäntä-kompressoreilla.

#vesihuolto2018

11.5.2018

21

IlmastimetIlmastintyypillä sekä käytössä olevien ilmastimien kunnolla on keskeinen vaikutus ilmastuksen tehokkuuteen ja energiankulutukseen.

Huolla ja puhdistaIlmastuksen toimivuuden ja energiatehokkuuden kannalta on erityisen tärkeää puhdistaa ja huoltaa ilmastimet säännöllisesti.

Lisää ilmastintiheyttäIlmastuksen energiatehokkuutta voi tehostaa myös lisäämällä ilmastintiheyttä asentamalla huoltojen yhteydessä lisää ilmastimia altaan alkupäähän, missä kuorma on korkein. Tällöin yhden ilmastimen syöttämä ilmamäärä pienenee, jolloin hapensiirtotehokkuus paranee.

Optimoi allassyvyysAllassyvyys vaikuttaa myös ilmastuksen ja hapensiirron tehokkuuteen. Syvissä ilmastusaltaissa (> 12 m) vedenpaine on altaan pohjalla suuri ja kompressoreilta tarvitaan suurempi teho kuin matalammissa altaissa. Toisaalta syvemmissä altaissa hapensiirtotehokkuus on suurempi, koska ilmakuplalla on pidempi matka altaan pinnalle ja suurempi osa sen sisältämästä hapesta ehtii siirtyä veteen. Altaiden syvyys tulee huomioida ilmastimiahankittaessa. Altaiden syvyyttä voidaan lisätä esimerkiksi saneerausten yhteydessä, mikäli vaikeat pohjaolosuhteet ym. tekijät eivät ole esteenä.

Ohjaustavalla on väliäLaitoksilla on erilaisia tapoja ohjata ilmastuksen tavoitehappipitoisuutta riippuen puhdistus-prosessista, automatiikasta ja instrumentoinnista.

Yleisin ratkaisu on, että kompressorit pitävät yllä vakiopainetta painetukissa ja säätöventtiilit ylläpitävät tavoitehappipitoisuutta ilmastus-altaissa. Säätöventtiilin kanssa samassa piirissä on yleensä happimittaus ja usein myös ilmamäärämittaus.

Uudemmissa ratkaisuissa hapen tavoitearvo muuttuu ammoniumtyppimittauksen perus-teella. Puhdistamoilla, joilla on otettu käyttöön lähtevän veden ammoniumtyppipitoisuuteen perustuva ohjaus, on havaittu säästöjä ilmastuksen energiankulutuksessa verrattuna vakiona säilyvään tavoitehappipitoisuuteen.

#vesihuolto2018

Ilmastuksen ja energiankulutuksen kannalta merkittävimmät laitteet ovat kompressorit ja niiden moottorit sekä ilmastimet. Laitteisto-valinnat ja niiden kunto vaikuttavat oleellisesti ilmastuksen energiatehokkuuteen.

InstrumentointiSijoita oikein, huolla ja kalibroi säännöllisesti

Väärin sijoiteltu ja huoltamaton instrumentointi tuottaa väärää tietoa, lisää energiankulutusta ja vaarantaa puhdistustuloksen.

Kattava, oikein sijoiteltu, huollettu ja kalibroitu instrumentointi auttaa keräämään tärkeää tietoa prosessin toiminnasta ja optimoimaan esim. kompressorien toimintaa.

Tärkeitä huomioitavia asioita sijoittelun kannalta ovat mittauspisteen edustavuus ja laitteiden huollettavuus. Instrumentoinnin sijoittaminen riippuu laitoksen ja prosessin tyypistä.

Esimerkiksi ilmastusaltaassa, joka on jaettu useampaan lohkoon, erilliset happimittarit voi sijoittaa jokaiseen lohkoon ja ammoniumtyppimittaus ensimmäiseen ja viimeiseen ilmastettuun lohkoon. Ilmastuksen seurannan kannalta merkittävimpiä mittauksia ovat mm. ilmamäärä-, happi- ja typpimittaukset.

VenttiilitSatsaa säädettävyyteen ja seuraa venttiilien toimintaa

Ilmastusprosessin olennainen osa on kompressoreilla tuotettavan ilman johtaminen prosessin eri vaiheisiin.

Tähän tarkoitukseen käytetään säätöventtiileitä, joiden toimintaa ohjataan ohjaustavan mukaisesti mittausten avulla. Näin varmistetaan juuri oikeat ilmamäärät prosessin eri vaiheissa.

Oikeanlainen venttiilivalinta vaikuttaa sekä prosessin parempaan toimintaan että ilmastuksen energiatehokkuuteen. Jätevedenpuhdistamoilla on yleisesti käytössä läppäsäätöventtiileitä, mutta esim. pallokalottisäätöventtiilillä päästäisiin parempaan säädettävyyteen.

Venttiilien toiminnan seuraaminen on myös tärkeää, sillä merkittävä venttiilien heiluminen tai epätyypilliset asennot voivat viitata häiriöön ilmastuksen ohjaustavassa tai prosessissa.

Oikeanlaiset mittaukset, laitevalinnat ja niiden tarkoituksenmukainen sijoittelu sekä säännöllinen kunnossapito mahdollistavat prosessin seuraamisen ja energiatehokkuuden.

#vesihuolto2018

11.5.2018

22

ENERGIATEHOKAS ILMASTUS Muista nämä!

OPTIMOI HAPEN- JA ILMANTARVE JA ILMANSYÖTTÖÖN KÄYTETTÄVIEN KOMPRESSOREIDEN & MOOTTOREIDEN ENERGIANKÄYTTÖ

Kompressorit

Hanki energiatehokkaita ilmastuskompressoreita ja moottoreita, kiinnitä huomiota elinkaarikustannuksiin hankintahinnan sijaan.

Aja kompressoreita optimiarvolla.

Mitoita kompressorit ja säätöventtiilit oikein ja ohjaa niitä kuormituksen ja sen päivittäiseen vaihtelun mukaan.

Ota kompressorien lämpö talteen.

Ilmastimet

Huolla ja puhdista.

Lisää ilmastintiheyttä.

Huomioi allassyvyys.

Hyödynnä ohjaustavalla saatavat säästöt.

Instrumentointi

Varmista riittävä kattavuus.

Sijoita oikein.

Huolla ja kalibroi säännöllisesti.

Huolehdi mittareiden kunnosta, jotta et ylimitoita ilmastusta.

Venttiilit

Satsaa säädettävyyteen.

Seuraa venttiilien toimintaa.

Ilmastuksen energiankulutukseen vaikuttavat

tekijät: hapentarve, ilmantarve ja ilman syöttöön kuluva energia.

keskeiset laitteet: kompressorit ja niiden moottorit sekä ilmastimet.

#vesihuolto2018

CASE:

Kuopion VesiILMASTUSSANEERAUS Lehtoniemen jätevedenpuhdistamolla

Energiatehokas vesihuoltolaitos

1/2018

#vesihuolto2018

11.5.2018

23

Ilmastus uusiksiUusi ympäristölupa asetti Lehtoniemen jäteveden puhdistamolle ympärivuotisen nitrifikaatiovaatimuksen. Uusi ammoniumtypen ympärivuotinen poistovaatimus edellytti ilmastusallaskapasiteetin lisäämistä noin puolella. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi puhdistamolle piti rakentaa kokonaan uusi käsittelylinja. Allas-syvyyksien vertailussa päädyttiin samaan syvyyteen kuin käytössä olevissa altaissa.

Myös vanhojen käytössä olevien ilmastusaltaiden saneeraus sisältyi yhtenä osana puhdistamolla tehtyyn laajamittaiseen saneeraukseen. Vanhat ilmastuskompressorit uusittiin. Ne olivat olleet käytössä jo vuodesta 1974 asti. Vanhoihin altaisiin uusittiin ilmaputkistot ja kaikki vanhat ilmastuslautaset vaihdettiin. Laitoksen uusittu automaatio mahdollisti ilmastusaltaiden ohjaustavan muutoksen.

Ympäristöluvan kiristyvä nitrifikaatiovaatimus johti ilmastuslinjan saneeraukseen Kuopion Veden Lehtoniemen jätevedenpuhdistamolla. Laajan saneerauksen yhteydessä uusittiin vanhat ilmastusaltaat ja rakennettiin kokonaan uusi käsittelylinja. Samalla vanhat ilmastuskompres-sorit vaihdettiin. Tehostamistoimista huolimatta ilmastuksen sähkönkulutus kasvoi, mutta puhdis-tustulos parani merkittävästi. Samalla melu väheni ja laitoksen energiaomavaraisuus kasvoi.

#vesihuolto2018

Tavoitteet energiatehokkuuden osaltaYmpärivuotisen nitrifikaation saavuttaminen oli ilmastuksen osalta saneerauksen tärkein tavoite.

Ilmastuskompressorien vaihdolla tavoiteltiin energia-tehokkuuden parantumista.

Automatiikan uusiminen ja sähkömäärämittausten lisääminen edesauttavat tämän tavoitteen toteuttamista.

Ilmastusaltaiden osuus kokolaitoksen sähkönkulutuksesta oli ennen saneerausta noin 25 %. Tehostuneen ilmastuksen ja uusien kompressorien avulla tavoiteltiin myös tämän osuuden pienentämistä.

Koko laitoksen osalta sähkön omavaraisuus oli ennen saneerausta noin 70 %. Tavoitteena oli puhdistustehon nostosta ja uusista rakennuksista huolimatta pitää omavaraisuus samalla tasolla ja mahdollisesti jopa nostaa sitä.

Koko laitoksen lämmön omavaraisuus oli ennen saneerausta noin 90 %. Sen osalta tavoitteena oli päästä täysin omavaraiseksi.

Toteutuksen kuvaus

Kun nitrifikaation mitoituslämpötila oli 10oC, aktiiviliete-prosessia oli laajennettava 50 % nykyisestä suuremmaksi. Laajennus käsitti yhden uuden linjan, jonka ilmastusaltaan tilavuus oli 1,5 kertainen vanhojen linjojen tilavuuteen verrattuna ja jälkiselkeytys oli noin 20 % laajempi kuin vanhat jälkiselkeytyslinjat.

Uusi ilmastusallas rakennettiin saman syvyiseksi kuin vanhat altaat (3,8 m). Vanhat kiertomäntäkompressorit uusittiin.

Kaikki kompressorit käyttävät samaa ilmastuksen runkolinjaa ja samaa painetta.

Uusia ilmastuskompressoreja voidaan ohjata joko vakiopaineella tai optimipaineella.

Automaatiojärjestelmä hakee optimipaineen eli mahdollisimman matalan paineen, jolla ilmastus toimii riittävän tehokkaasti. Käytännössä optimipaine on ollut 43 –45 kPa välillä.

Esiselkeytyksestä tuleva jätevesi jaetaan siten, että uudelle linjalle johdetaan 34 % virtaamasta ja vanhoille linjoille 22 % kullekin. Lämpimänä aikana käytetään myös esidenitrifikaatiota, jolloin säästetään ilmastusenergian ja kalkin kulutusta sekä hillitään pintalietteen muodostusta selkeytysaltaissa.

Esiselkeytyksestä tulevaa kuormaa vähennetään esisaostuksella ja biologisella esikäsittelyllä, jossa esiselkeytysaltaan 6 liete kierrätetään esi-ilmastusaltaan alkuun.

Ilmastusaltaiden hapellisia ja hapettomia lohkoja ohjataan suoraan NH4-mittausten avulla. Mittaukset eivät toimineet ilmastusaltaiden loppupäässä. Ne jouduttiin siirtämään jälkiselkeytysaltaiden loppuun, jossa ne ovat toimineet tyydyttävästi. Kaikissa ilmastusaltaissa, vanhoissa ja uudessa on nitraatinkierrätyspumput. Näiden avulla saavutetaan mahdollisimman hyvä denitrifikaatio riippumatta palautusliete virtaamasta.

#vesihuolto2018

11.5.2018

24

SANEERAUKSEN HYÖDYT

Lehtoniemen jätevedenpuhdistamon AVL:n

mukaista kapasiteettia nostettiin 105 000

137 200. Tällä varauduttiin kapasiteetin

riittävyyteen aina vuoteen 2040 asti.

Ilmastus on saneerauksenkin jälkeen Lehtoniemen

puhdistamon suurin sähköä kuluttava

yksikköprosessi.

Ilmastusaltaiden saneerauksella saavutettiin

huomattava melutason lasku ja energia-

tehokkuuden paraneminen, kun uusittu

automaatiojärjestelmä mahdollisti kehittyneiden

ohjausjärjestelmien käyttöönoton.

Sähkön osalta omavaraisuusaste säilyi koko

laitoksella noin 65 % vaikka saneerauksessa

puhdistamolle rakennettiin uusia rakennuksia ja

puhdistustulos parani huomattavasti.

Ilmastusaltaiden osuus kokonaissähkön

kulutuksesta säilyi lähes samana noin 30 %.

Lämpöenergian suhteen laitos on nyt omavarainen.

Aktiivilieteprosessiin menevää orgaanista kuormitusta vähennettiin kemiallisella esisaostuksella siten, että noin 60 % BOD7-kuormasta poistetaan ennen biologista prosessia.

Entinen rejektivesiallas muutettiin normaaliksi esi-ilmastusaltaaksi, jolloin sitä voidaan käyttää orgaanisen aineen poiston tehostamiseksi myös hyvin korkeakuormitteisena biologisena vaiheena. Tämä saadaan aikaiseksi johtamalla biologinen ylijäämäliete sekä yhden esiselkeytysaltaan poistoliete esi-ilmastusaltaaseen tulevan veden joukkoon.

Kaikkiin vanhoihin ilmastusaltaisiin vaihdettiin uudet XylemSanitaire Silver Series 2 ilmastus- lautaset. Vanhat Aerzenilmastuskompressorit vaihdettiin Kaeser HB1600 PI kompressoreihin. Vaihtoehtoina olivat turbotyyppiset ja kiertomäntätyyppiset kompressorit.

Käyttötarkoitukseen sopivat parhaiten kiertomäntätyyppiset kompressorit. Kolmilapaisena runkoputken resonointi ja ääni ongelma poistui lähes kokonaan.

Myös sähkömäärän mittauksia lisättiin. Nämä mahdollistavat tulevaisuudessa energian käytön optimointia. Aikaisemmin käytettävissä oli 2 kpl 250 kW ja 1 kpl 75 kW ilmastuskompressorit. Nyt käytössä on 4 kpl 160 kW ilmastuskompressoreita.

#vesihuolto2018

Tehostamistoimista huolimatta ilmastuksen sähkön-kulutus kasvoi entisestä, mutta puhdistamon esi-käsittelyteho ja kokonaispoistoteho ovat parantuneet merkittävästi.

2010 2016

Generaattorilla tuotettu sähkö, MWh/a 1988 2500

Ostettu sähkö, MWh/a 1026 1300

Sähkökulutus yhteensä, MWh/a 3010 3800

Sähköomavaraisuus, % 66 66

Ilmastuksen sähkönkäyttö, MWh/a 760 1200

Ilmastuksen osuus koko laitoksen sähkönkulutuksesta %

25 30

Taulukko 1. Puhdistamon sähkönkäyttö ennen saneerausta

ja saneerauksen jälkeen.

TALOUDELLISET LUVUT

Urakka toteutettiin 2012–2015 välisenä aikana.

Uusien ilmastus- ja jälkiselkeytys-altaiden rakennus-, koneisto- ja SIA kustannukset olivat noin 3 miljoonaa euroa.

Vanhojen ilmastus- ja jälkiselkeytys-altaiden vastaavat työt maksoivat noin 2 miljoonaa euroa.

Koko hankkeen lopulliset rakennuskustannukset olivat 20,7 miljoonaa euroa.

#vesihuolto2018

11.5.2018

25

1) Mittauksen luotettavuus parani, kun ammo-niumtypen mittaus siirrettiin ilmastusaltaiden lopusta jälkiselkeytysaltaiden loppuun.

2) Ilmastuskompressorien taajuusmuuttajat olisi kannattanut sijoittaa muualle kuin sähkötilaan, sillä nyt ne tuottavat sähkötilaan huomattavan lämpökuorman joka joudutaan kompensoimaan jäähdytyksellä.

Kuopion veden vinkit ilmastuslinjan saneeraajille

3) Allaskohtaiset virtausmittaukset oli hankala saada täsmäämään laitoksen tulo ja lähtö virtaamiin. Mittauksille lisättiin K-kerroin, joka aseteltiin kohdalleen. Mittauksen nollakohta voidaan tarkastaa valvomo-ohjauksen avulla linja kerrallaan.

4) Ilmastuksen säätöventtiilit eivät toimi halutulla tavalla. Ongelmana on profibus-väylän kautta ohjatut venttiilientoimilaitteet, jotka menevät aika-ajoin häiriöön. Syyksi epäillään toimilaitteen väyläkorttia. Niitä on vaihdettu jo lähes kaikkiin ongelmana olleisiin toimilaitteisiin.

#vesihuolto2018

www.motiva.fi/vesihuoltolaitos

Sisä

ltö

: K

uo

pio

n V

esi j

a M

oti

va,

Ku

va:

isto

ck.

201

8

Motiva on tuottanut aineiston osana Energiatehokas vesihuoltolaitos -hanketta (2016–2018), jossa on laadittu erilaisia käytännönläheisiä esimerkkejä ja ohjeita vesihuoltolaitoksen energiatehokkuutta edistävistä toimista ja ratkaisuista.

Hankkeeseen osallistuivat Vesilaitosyhdistys VVY, Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY, Hämeenkyrön kunnan vesihuoltolaitos, Hämeenlinnan Seudun Vesi Oy, Kuopion Vesi, Kurikan Vesihuolto Oy, Lahti Aqua Oy, Lempäälän Vesi, Nokian Vesi Oy, Oulun Vesi, Tampereen Vesi, Turun seudun puhdistamo Oy, Turun Vesiliikelaitos, Tuusulan seudun vesilaitos kuntayhtymä, Vaasan Vesi, Vihdin Vesi, ABB Oy, Flowplus Oy, Hyxo Oy, Oilon Oy ja SKS Control Oy.

Hanketta rahoittivat Vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto, Energiavirasto sekä hankkeeseen osallistuneet laite-, palvelu- ja järjestelmätoimittajat.

#vesihuolto2018

11.5.2018

26

www.motiva.fi

#vesihuolto2018