# Lämpöenergian varastointia termiseen massaan - Savonia-AMK

> Lämpöenergian varastointimenetelmät ovat avainasemassa energianmurroksessa.

## Johdanto
Maailmassa eletään energia-alan murroksessa. Suomessa hiilen käytöstä luovutaan vuoteen 2030 mennessä, ja lämmityssektorilla hukkalämpöjen hyödyntäminen ja varastointi nousevat merkittävään rooliin kulutushuippujen tasapainottamiseksi. Lämpöenergian varastointi termiseen massaan, kuten hiekkaan, on keskeinen menetelmä hiilineutraaliin siirtymään, sillä se mahdollistaa uusiutuvan energian paremman hyödyntämisen ja vähentää fossiilisten polttoaineiden tarvetta.

## LENVA-hanke
LENVA-hankkeessa (Lämpöenergia varastoon) tutkitaan ja pilotoidaan tapoja varastoida lämpöenergiaa ylituotantotilanteissa ja ottaa sitä käyttöön lämmöntarpeen kasvaessa. Hankkeen tavoitteena on selvittää lämmönvarastoinnin potentiaalia järjestelmän joustavuuden lisäämiseksi ja hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi teollisuudessa ja energiasektorilla.

## Nykyiset ratkaisut ja materiaalit
Lämpöenergiaa varastoidaan jo useilla tavoilla:
* **Hiekka-akut:** Polar Night Energy Oy on kehittänyt teollisen mittakaavan korkean lämpötilan hiekka-akkuja, jotka soveltuvat 2 MW ja sitä suurempiin järjestelmiin.
* **Kausivarastot:** Vantaan Energia rakentaa maailman suurinta lämmön kausivarastoa peruskallion sisään, jossa lämpöenergia varastoidaan veteen. Varaston kapasiteetti on 90 GWh ja se valmistuu vuonna 2030.

### Materiaalien vertailu
Lämpöenergian varastoinnissa käytettäviltä materiaaleilta vaaditaan korkeaa ominaislämpökapasiteettia ja hyvää varastointikykyä.
* **Vesi:** Hyvä materiaali, mutta olomuodon muutokset rajoittavat käyttöä. Käytetään yleisesti kaukolämmössä ja lämminvesivaraajissa.
* **Hiekka:** Edullinen, helposti saatavilla ja kestää jopa 500 ⁰C lämpötiloja.
* **Vuolukivi:** Erinomainen tiheys, lämmönjohtavuus ja ominaislämpökapasiteetti, mutta kallis hankintahinta ja suuri paino.

## Modulaarinen konttiratkaisu
LENVA-hankkeessa kehitetään modulaarista konttipohjaista ratkaisua lämpöenergian massaan varastointiin.
* **Edut:** Alhaiset käyttökustannukset, pitkä käyttöikä ja mahdollisuus hyödyntää halpaa sähköä lämmöntuotantoon.
* **Käyttökohteet:** Teollisuuden hukkalämmön talteenotto, kaukolämpöyhtiöiden kausivarastointi ja syrjäseutujen energiaratkaisut.
* **Status:** Kontti on saapunut kampukselle ja sisältää teknisen sekä operatiivisen tilan. Ensimmäiset koeajot petihiekalla toteutetaan kevään aikana.

## Laboratoriotutkimukset ja menetelmät
Lämpöenergian varastointikykyä arvioidaan kaavalla:
**Q = cp * m * ΔT**

Tutkimuskeskuksessa on validoitu menetelmä seosnäytteiden ominaislämpökapasiteetin määrittämiseksi kalorimetrillä. Testilaitteisto koostuu ruostumattomasta teräksestä valmistetusta särmiöstä, jonka ulkokuori on tulimassaa. Ensimmäiset kokeet hiekalla ja vuolukivellä osoittivat, että vuolukivellä on suuremman tiheyden vuoksi korkeampi varastointikapasiteetti samassa tilavuudessa.

## Hanketiedot
* **Toteutusaika:** 1.3.2025–28.8.2027
* **Rahoitus:** EU:n Oikeudenmukaisen siirtymän rahasto (JTF), rahoittavana viranomaisena Pohjois-Savon liitto.
* **Tekijät:** Maarit Janhunen (TKI-asiantuntija/projektipäällikkö), Tuomas Siikanen (tutkimusinsinööri), Raquel Mier Gonzàlez (tutkimusinsinööri).

## Lähteet
* Polar Night Energy Oy: [polarnightenergy.com](https://polarnightenergy.com/fi/)
* Vantaan Energia: [Maailman suurimman lämmön kausivarasto Varannon louhintatyöt käynnistyvät Vantaalla](https://www.vantaanenergia.fi)
* Hepolampi, N.: Kymijärven hiekkalämpövarasto, LUT-yliopisto.
* Suvanto, K. ja Laajalehto, K.: Tekniikan fysiikka, 2024.