Maalämpö ahtaalle tontille – ratkaisuna keskisyvät energiakaivot

Keskisyvät energiakaivot mahdollistavat maalämmön moniin sellaisiin paikkoihin, joihin se ei ole aikaisemmin ollut mahdollinen. Se on tietyillä alueilla myös taloudellisesti järkevä ratkaisu.

Maalämpö on kiistatta ympäristöystävällisin ja edullisin keino lämmittää kiinteistöjä. Maalämpö hyödyntää kallioperään varastoitunutta lämpöenergiaa. Käytännössä yhdellä yksiköllä sähköä saat käyttöösi 3–4 yksikköä ilmaisenergiaa maaperästä.

Erityisesti kaupungeissa tontti saattaa rajoittaa maalämmön rakentamista. Maalämpöä varten porattavia energiakaivoja ei voi sijoittaa liian lähelle toisiaan, koska tällöin ne eivät saa maaperästä riittävästi lämpöä ja saattavat vaikuttaa toisiinsa. Tämän takia energiakaivojen sijoittelu on yksi kriittinen tekijä, kun selvitetään maalämmön sopivuutta lämmitysmuodoksi.

Nykyisin käytettävät energiakaivot ovat yleensä 280–380 metriä syviä. Energiakaivoista koostuva niin sanottu kaivokenttä suunnitellaan ja mitoitetaan niin, että järjestelmä toimii vuosikymmeniä. Siksi energiakaivot eivät viilene liikaa ja maaperästä saadaan ilmaisenergiaa koko järjestelmän elinkaaren ajan.

Keskisyvät energiakaivot, syvemmältä enemmän energiaa 

Mitä syvemmälle mennään, sitä enemmän lämpöä maaperässä on. Syvempien energiakaivojen poraaminen on kuitenkin ollut teknisesti haastavaa ja kallista.

Viime vuosina poraustekniikka on kehittynyt niin, että 600–800 metriä syvien energiakaivojen poraaminen alkaa olla kustannuksiltaan järkevää. Käytännössä siihen tarvitaan järeämpi porauskalusto kuin tavanomaisten energiakaivojen poraamiseen, mutta muuten keskisyvät kaivot toimivat samalla logiikalla kuin tavanomaiset kaivot. Niiden sisäpuolinen tekniikka on samanlainen kuin nykyisin käytettävissä kaivoissa: keruuputket ja energiakaivon halkaisija ovat vain hieman suurempia.

Maalämpöjärjestelmän mitoituksen kannalta on olennaista, miten paljon siinä on kaivometrejä. Eli kun käytetään syvempiä kaivoja, niitä tarvitaan vähemmän, koska syvemmällä on lämpimämpää. Jos keskivertotaloyhtiön lämmittämiseen tarvitaan tyypillisesti 10 tavanomaista 350-metristä energiakaivoa, sama määrä lämpöenergiaa saadaan neljällä keskisyvällä 600-metrisellä kaivolla.

Keskisyvät energiakaivot ovat siis keino saada maalämpö onnistumaan sellaisiin taloyhtiöihin ja muihin kiinteistöihin, joiden tontille ei mahdu tavanomaisista energiakaivoista koostuvaa kaivokenttää. Usein kyse on tontin koosta, mutta joskus tonteilla voi olla rajoitteita. Näitä ovat esimerkiksi maanalaiset rakenteet tai tontilla oleva metsä tai avokallio, joita halutaan suojella. Kaupungeissa kaupunkikuva-arkkitehdit eivät yleensä suosittele maalämmön poraamista avokallioille.

Keskisyviä energiakaivoja ei pidä sekoittaa syviin energiakaivoihin, joiden tekniikka on erilaista ja jotka ovat pitkälti vielä kokeellisia.

Hybridikaivokenttä – optimaalinen ratkaisu useimpiin paikkoihin

Keskisyvien energiakaivojen haasteena on se, että huippukulutuksen aikana kaivojen lukumäärä vaikuttaa niiden tehoon. Lämpöpumppujen hyötysuhde on parempi, jos talven kylmimpinä päivinä huipputehoa saadaan useammasta kaivosta.

Tähän ratkaisuna on hybridikaivokenttä, jossa tehoa saadaan tavanomaisista energiakaivoista. Se on useimmiten myös kustannusten kannalta järkevin tapa maalämmön toteuttamiseen ahtaalle tontille, koska yksittäinen kaivometri on tavanomaisilla energiakaivoilla edullisempi.

Miten hybridikaivokenttä mitoitetaan? Pariaate on yksinkertainen, mutta käytännössä hybridikaivokentän suunnittelu vaatii erityistä osaamista. Optimaalista on tuottaa niin sanottu peruskuorma keskisyvillä energiakaivoilla, koska niiden avulla saadaan syvemmältä kalliosta suurempi määrä lämpöenergiaa. Tavanomaiset kaivot tuovat puolestaan tehoja lämmityskauden korkeampaan tehontarpeeseen.

Jos ajatellaan keskimääräistä kerrostaloa, sen lämmittämiseen tarvitaan keskimäärin kymmenen tavanomaista energiakaivoa. Hybridikaivokentän avulla saman kerrostalon lämmittämiseen tarvitaan vain seitsemän kaivoa, joista kaksi on keskisyvää ja viisi tavanomaista. Tilan tarve pienenee noin 40 prosenttia, koska keskisyviä ja tavanomaisia kaivoja voi sijoittaa limittäin.

Keskisyvien kaivojen poraaminen on tällä hetkellä kalliimpaa kuin tavanomaisten. Keskimäärin hybridikaivokentät ovat noin 20–30 prosenttia kalliimpia kuin tavanomaisista energiakaivoista koostuvat kaivokentät. Kokonaisuutena hintaero ei kuitenkaan ole näin iso, koska kaivokenttä on vain osa maalämpöinvestoinnista.

Poistoilman lämmöntalteenotto toimii maalämpöjärjestelmässä samalla logiikalla kuin keskisyvät kaivot. Käytännössä ne siis korvaavat toisensa. Siksi hybridikaivokentät sopivat tällä hetkellä parhaiten ennen 1960-lukua rakennettuihin kerrostaloihin, joissa ei ole koneellista ilmanvaihtoa. Usein ne sijaitsevat kaupunkien keskustoissa, ahtailla tonteilla.

Joskus tontti on niin pieni tai hankalan kokoinen, että siihen ei saada sijoitettua hybridikaivokenttää. Tällöin on mahdollista käyttää pelkkiä keskisyviä energiakaivoja. Se kuitenkin pidentää järjestelmän takaisinmaksuaikaa.

Näiden kolmen kysymyksen avulla voit testata, voisiko hybridikaivokenttä sopia teidän taloyhtiöönne:

1.    Onko taloyhtiön tontti liian pieni tai muuten hankala tavanomaiselle maalämpökentälle? Tällöin keskisyvät energiakaivot voivat olla ratkaisu, joka tekee maalämmöstä mahdollisen.

2.    Sijaitseeko taloyhtiönne kalliin kaukolämmön alueella? Tällä hetkellä kaukolämpö on kallista muun muassa Turussa, Helsingissä ja Espoossa.

3.    Onko talossanne painovoimainen ilmanvaihto ja iso energiankulutus? Tällaisissa taloyhtiöissä keskisyvät energiakaivot ovat kustannustehokas ratkaisu, kun tehontarve on pieni suhteessa energiankulutukseen eli energiaa kuluu tasaisemmin.