Primäärienergian vähentäminen paperikoneella lämpöpumpputeknologiaa soveltaen

Tässä diplomityössä on tarkasteltu uudentyyppistä energiaratkaisua paperikoneen kuivatusosalla tarvittavan lämmön tuottamiseen soveltamalla suljetun kierron lämpöpumppua ja höyryn mekaanista komprimointia (MVR). Työssä on käyty läpi myös paperitehtaan ympäristöön sekä muualle metsäteollisuuteen soveltuvaa lämpöpumpputeknologiaa ja paperin kuivatuksen teoriaa. Opinnäytetyön työosio perustuu kuivatuksen ja tarkastellun lämpöpumppu-systeemin taselaskennalliseen malliin, jolla on arvioitu konseptin kannattavuutta ja vertailtu sitä perinteisiin kuivatuksen lämmön tuotantovaihtoehtoihin, kuten kuorikattilaan ja CHP-laitokseen. Malli perustuu termodynamiikan mukaisiin stationäärisen tilan laskentakaavoihin sekä energiataloudelliseen kustannuslaskentaan, jossa sähkön, polttoaineen ja kaukolämmön hinnat on laskettu markkinahintojen mukaisesti. Tietyt taloudelliset tunnusluvut ovat valittu asiantuntija-arvion perusteella. Työn tuloksia ei ole tarkoitettu käytettäväksi yksittäisen investointipäätöksen perustana vaan tarkoituksena on arvioida olemassa olevan teknologian yleistä kannattavuutta ja sovellettavuutta. Konseptin kannattavuus riippuu voimakkaasti vallitsevista sähkön ja polttoaineen hinnoista sekä tapauskohtaisesti kyseessä olevasta paperikoneesta ja sen tehdas-ympäristön energiantuotantoratkaisusta. Työn esittelemä energiaratkaisu osoittautui jatkoa ajatellen mielenkiintoiseksi tutkimuskohteeksi. Sen kannattavuus tosin edellyttää paperikoneen huuvarakenteen kehittämistä ja puupolttoaineen hinnan nousun jatkumista lähemmäs sähkön markkinahintaa. Tämän lisäksi sähkön markkinahinnan kehittymiseen liittyy huomattavia epävarmuuksia, joita mallilla on vaikea arvioida. Jatkossa konseptin esittelemä ratkaisu voisi biopolttoainemarkkinoiden kehittymisen myötä toimia osana tulevaisuuden biojalostamoa