Alueellisen kalliolämpöjärjestelmän kilpailukyky lämmitysratkaisuna

The objective of the thesis is to assess feasibility of an areal ground source heating system when compared to alternatives. The first goal is to evaluate financial competitiveness from both energy operator's and detached house owner's point of views. The second target is to assess capability of the concept to reduce carbon dioxide emissions when heat demand has to be met. The literature review introduces principal components and design principles of the areal ground source heating system. The operational fundamentals of heat pump and heat distribution system are treated in literature review part. The basics of the ground source heat utilisation are covered in this part. Profitability and emission calculation methods are introduced with assumption data. Empirical study uses case-method to analyse total competitiveness of the system in competitive situation. First part of the financial assessment concludes that ground source heating system is economically feasible from energy operator's point of view as the investment has positive net present value. If we only prioritise profitability the additional investment required for ground source heating is not the first choice for detached house owner. The environmental aspects are favourable for areal ground source alternative even if the considerable high values were used for specific emissions of electricity compared with Nordic average. When taking into account both economical and environmental comparisons we can argue that evaluated areal ground source system are competitive with the alternatives as a whole. Used assumptions for future energy prices have a significant impact to mutual competitiveness of the alternative systems. The higher the prices of primary energy get the better positioned will areal system become compared to the alternatives.Diplomityön tavoitteena on arvioida alueellisen kalliolämpöjärjestelmän kilpailukykyä lämmitysratkaisuna vaihtoehtoihin verrattuna. Ensimmäinen tavoite on arvioida ratkaisun taloudellista kannattavuutta energiayhtiön ja pientalon omistajan näkökulmista vaihtoehtoisiin lämmitysratkaisuihin verrattuna. Toisena tavoitteena on arvioida ratkaisun kilpailukykyä kun tavoitteena on tuottaa tarvittava lämpöenergia mahdollisimman pienin hiilidioksidipäästöin. Kirjallisuuskatsauksessa esitellään alueellisen kalliolämpöjärjestelmän mitoittamiseen vaikuttavat tekijät ja kuvataan järjestelmän osat sekä niihin liittyvät merkittävimmät muuttujat. Osiossa käsitellään lämpöpumpun toiminnan perusteita, lämpökaivon käyttöä lämmön lähteenä ja lämmön jakeluverkon toimintaa. Työssä käytettävä kannattavuuslaskennan menetelmä esitellään osiossa, kuten myös päästölaskennassa käytettävien lähtötietojen perusteet. Työn empiirisessä osiossa tutkitaan kilpailukykyä esimerkkitapausta hyödyntäen. Alueellinen kalliolämpöjärjestelmä osoittautuu energiayhtiölle kannattavaksi investointivaihtoehdoksi taloudellisessa vertailussa käytetyn nettonykyarvomenetelmän perusteella. Pientalon omistajan näkökulmasta järjestelmään tehtävä lisäinvestointi ei ole pelkästään taloudellisesti tarkastellen perusteltavissa työssä käytetyillä energiahintojen kehittymisarvioilla. Ympäristönäkökulmasta ratkaisu on kilpailukykyinen, vaikka laskelmissa on käytetty lämmityssähkölle suhteellisen korkeita hiilidioksidin ominaispäästöjä verrattuna Pohjoismaissa tuotetun sähkön keskimääräisiin hiilidioksidin ominaispäästöihin. Otettaessa taloudelliset ja ympäristölliset vertailut huomioon voidaan sanoa järjestelmän olevan kokonaisuudessaan kilpailukykyinen vaihtoehtoihin nähden. Taloudelliseen kilpailukykyyn vaikuttavat työssä tehdyt arviot energiahintojen kehittymisestä tulevaisuudessa. Hiilidioksidipäästöjen vertailussa merkittävänä vaikuttavana muuttujana on lämmityssähkön ominaispäästöjen laskentamenetelmän valinta. Alueellisen kalliolämpöjärjestelmän taloudellinen kilpailukyky paranee primäärienergian hintojen noustessa