HEATWISE – Advanced Heat Energy Tools for Wide Industrial SME Exploitation

Kehitämme yrityksille ketteriä laskentatyökaluja energian varastointiin

Projektin kesto

1.5.2026 – 30.4.2028

Rahoituslähde

Business Finland co-research

Flexible Energy Systems -ohjelma

Kokonaisrahoitus

617 422 €

Lämpöenergian varastointi on nousemassa keskeiseksi osaksi energiajärjestelmän murrosta. Varastojen avulla voidaan hyödyntää uusiutuvaa energiaa, talteenottaa teollisuuden ja datakeskusten hukkalämpöjä sekä tasapainottaa energian kysynnän ja tuotannon vaihteluita. Suomessa lämpövarastojen kapasiteetti kasvaa nopeasti sekä suurissa teollisissa ratkaisuissa että hajautetuissa kiinteistökohtaisissa järjestelmissä, mikä luo merkittäviä mahdollisuuksia energiatehokkuuden parantamiseen ja uuden liiketoiminnan kehittämiseen. HEATWISE-hankkeessa kehitetään lämpöenergian varastointiin laskennallisesti tehokkaita malleja, jotka kuvaavat keskeiset lämpö-, virtaus- ja rakenteelliset ilmiöt huomattavasti täysimittaisia 3D-simulaatioita pienemmällä laskentatarpeella.

Lämpövarastojen rooli ja kehitys

Lämpöenergian varastointi (Thermal Energy Storage, TES) mahdollistaa ylimääräisen energian, kuten uusiutuvan sähkön, aurinkolämmön tai teollisuuden hukkalämmön, varastoinnin myöhempää käyttöä varten. Suomessa käytössä olevat TES-ratkaisut vaihtelevat lyhytaikaiseen varastointiin soveltuvista lämminvesi- ja allasvarastoista pitkäaikaisiin kausivarastoihin, kuten porareikävarastoihin (BTES). Uusiutuvan energiantuotannon, hukkalämpöjen hyödyntämisen ja energiamarkkinoiden joustotarpeiden kasvu on lisännyt TES-ratkaisujen kiinnostavuutta merkittävästi. Esimerkkejä tästä ovat Vantaalle rakennettava 90 GWh kallioluolalämpövarasto, teollisuuden hukkalämpöjen varastointiratkaisut sekä modulaariset korkean lämpötilan lämpövarastot. Samalla Suomessa syntyy yhä enemmän hyödynnettävissä olevaa hukkalämpöä esimerkiksi teollisuudesta ja datakeskuksista, mikä luo merkittäviä liiketoimintamahdollisuuksia lämpövarastojen ympärille.

Toteutuksen haasteet tilarajoitteisissa ympäristöissä

Kehityksestä huolimatta lämpövarastojen laajamittaista käyttöönottoa hidastaa useita haasteita, erityisesti pk-yritysten näkökulmasta. Yksi keskeisistä haasteista on lämpövarastojen toteuttaminen tilarajoitteisissa kaupunki- ja teollisuusympäristöissä. Porareikäkentät, energiapaalut ja muut varastoratkaisut on usein suunniteltava ahtaisiin kohteisiin siten, että samalla varmistetaan riittävä lämpötekninen suorituskyky, rakenteellinen kestävyys ja toimintavarmuus. Syvät porareiät tarjoavat suuremman varastointikapasiteetin, mutta niihin liittyy myös paineeseen, lämpötilaan ja materiaalien kestävyyteen liittyviä epävarmuuksia.

Suunnittelutyökalujen puutteet

Toinen merkittävä haaste on kustannustehokkaiden ja laskennallisesti tehokkaiden suunnittelutyökalujen puute. Lämpövarastojen suorituskyky riippuu voimakkaasti kohteen ominaisuuksista, kuten geologiasta, energiantarpeesta, varaston rakenteesta ja käyttöstrategiasta. Nykyiset suunnittelumenetelmät perustuvat usein joko yksinkertaistettuihin laskentamalleihin, jotka eivät kuvaa järjestelmän toimintaa riittävän tarkasti, tai raskaisiin kolmiulotteisiin simulointeihin, jotka ovat liian hitaita ja kalliita päivittäiseen suunnittelutyöhön. Tämän vuoksi erityisesti pk-yrityksiltä puuttuu käytännöllisiä työkaluja uusien ratkaisujen arviointiin, optimointiin ja riskien hallintaan.

Jäähdytystarpeen kasvu ja markkinamuutokset

Myös kasvava jäähdytystarve lisää järjestelmien monimutkaisuutta. Tulevaisuuden lämpövarastoilta odotetaan yhä useammin sekä lämmitys- että jäähdytyskapasiteettia. Samalla energiamarkkinoiden hintavaihtelut, reservimarkkinat ja muuttuvat kaukolämpöliiketoiminnan mallit korostavat älykkään ja joustavan käytön merkitystä.

HEATWISE-hankkeen ratkaisut

Näihin haasteisiin vastaaminen edellyttää ketteriä ja silti tarkkoja ja laskennallisesti tehokkaita suunnittelu- ja päätöksenteon tukityökaluja. HEATWISE-hankkeen tavoitteena on kaventaa kuilua lämpövarastoalan nopeasti muuttuvien tarpeiden ja nykyisten mallinnus- ja suunnittelumenetelmien välillä. Hanke kehittää laskennallisesti kevyitä malleja sekä optimointityökaluja, joiden avulla lämpövarastoja voidaan suunnitella, optimoida ja käyttää nykyistä tehokkaammin. Näin HEATWISE tukee innovaatioiden syntymistä, madaltaa erityisesti pk-yritysten kehitystyön esteitä ja vauhdittaa lämpövarastoteknologioiden käyttöönottoa osana tulevaisuuden vähähiilistä energiajärjestelmää.