Konepajan energiatehokkuuden käsikirja: Konepajan energiankulutus

Mihin kaikkeen konepajoissa kuluu energiaa? Suomen mittakaavassa kone- ja metallituoteteollisuus ei ole kovin suuri energiankuluttaja, mutta tämä ei tarkoita sitä, ettei konepajan kannattaisi tutkia energiankulutustaan.

Konepajan energiankulutus

Kuvasta 2 voidaan havaita, että kone- ja metallituoteteollisuuden energiankäyttö esimerkiksi vuosina 2017 ja 2018 on ollut melko vähäinen verrattuna moneen muuhun teollisuuden toimialaan. Kuvassa 3 on puolestaan esitetty sähkön kokonaiskäytön jakautuminen teollisuudessa. Kone- ja metallituoteteollisuuden sähkön kokonaiskäyttö on ollut 5 % koko teollisuuden sähkön kokonaiskäytöstä. Esimerkiksi metsä- ja kemianteollisuuden osuudet ovat jo huomattavasti suurempia. (Teollisuuden energiankäyttö 2018 2019, 7.) Näin ollen Suomessa kone- ja metallituoteteollisuus on siis melko vähäinen energiankuluttaja verrattuna moneen muuhun teollisuuden toimialaan. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, etteikö konepajojen olisi tärkeä perehtyä omaan energiankäyttöönsä.

Konepajan energiankulutus riippuu suuresti siitä, minkälainen konepaja on kyseessä ja millaisia prosesseja ja toimintatapoja siellä on. On tärkeää huomioida, että joidenkin konepajojen tuotannon energiankulutus voi olla melko vähäinenkin, mutta itse teollisuuskiinteistön vaatimien olosuhteiden ylläpitämiseen voi kulua huomattava määrä energiaa. Yleensä esimerkiksi konepajateollisuuden tuotanto vaatii paineilmajärjestelmän, kohdeilmastoinnin sekä erilaisia lämmitysjärjestelmiä. Konepajoilla myös lämmönkäytön jakautuminen voi vaihdella paljon. Konepajalla voi olla käytössä monia eri lämpöenergiajakeita, kuten höyryä, kaasua, kaukolämpöä ja sekundäärilämpöä (Kohti energiatehokasta tuotantotilaa 2013). Yleisesti konepajan energiankulutuksen voidaan ajatella muodostuvan ainakin tilojen ja rakennusten lämmityksestä ja jäähdytyksestä, ilmastoinnista, valaistuksesta, vedenkäytöstä sekä erilaisiin koneisiin ja laitteisiin tarvittavasta sähkö- ja lämpöenergiasta. Se, kuinka paljon energiaa kuluu mihinkin osioon on hyvin konepajakohtaista. Joissakin konepajoissa saattaa olla paljon vettä kuluttavia prosesseja, kun taas toisissa konepajoissa vettä ei välttämättä kulu prosesseihin juuri lainkaan. Ilmanvaihto on yleensä kaikille konepajoille tyypillinen, mahdollisesti isokin sähköenergian kuluttaja.

Konepajojen ja muidenkin teollisuuskiinteistöjen energiatehokkuuteen on hyvä kiinnittää huomiota, sillä joillakin teollisuudenaloilla kiinteistösähkön osuus koko teollisuuskiinteistön sähköenergian kulutuksesta on jopa 70 %. Kiinteistösähkön osuutta ei kannata siis väheksyä, vaikka prosessit yleensä kuluttavatkin ison osan tuotantorakennusten tarvitsemasta sähköstä. (Mattila & Motiva 2012, 3–4.) Konepajojen tuotantotilan sähköenergiankulutus voidaan karkeasti jakaa kiinteistön hallintalaitteiden ja tuotantolaitteiston kulutukseen. Tuotannon sähkönkulutukseen vaikuttaa pitkälti se, minkälaisia tehdaspalvelu- ja apujärjestelmiä konepajalla tarvitaan. (Kohti energiatehokasta tuotantotilaa 2013.)

Kuvassa 4 on havainnollistettu erään teollisuusrakennuksen kiinteistösähkön jakautumista. Valaistus sekä LVI-laitteet muodostavat molemmat 40 % sekä muut sähkölaitteet viidenneksen kiinteistösähkön kulutuksesta. (Mattila & Motiva 2012, 6.) Näin ollen monesti kannattaa kiinnittää huomiota esimerkiksi teollisuusrakennuksen valaistukseen ja sen energiatehokkuuteen. Kuvassa 5 on puolestaan esitetty, miten koko sähkönkulutus jakautuu eräässä teollisuuskohteessa. Sähköstä 52 % kuluu tuotantoprosessiin ja 48 % kiinteistöön, jonka sähkönkulutus jakautuu taas valaistukseen, LVI-laitteisiin sekä muihin sähkölaitteisiin. (Kohti energiatehokasta tuotantotilaa 2013.) Näin ollen parempaa energiatehokkuutta tavoiteltaessa on hyvä kiinnittää huomiota niin teollisuusprosesseihin kuin itse teollisuuskiinteistöönkin.

Konepaja 1

Konepajalla 1 sähköä ja lämpöä kuluu vuosittain melko saman verran. Sekä sähkön-, että lämmönkulutus on molemmat laskettu 3 edeltävän vuoden keskiarvona. Sähkön osalta vuosikulutus on noin 689 MWh ja lämmön osalta noin 693 MWh. Suurin sähköenergiankuluttaja konepajalla on mitä todennäköisemmin hitsaus, mutta tarkkaa erottelua käyttötunneista ja virrankulutuksesta ei ole saatavilla. Konepajalla sähköenergiaa kuluu myös esimerkiksi valaistukseen sekä erilaisiin laitteisiin ja koneisiin, kuten kompressoreihin ja myös yksittäisiin sähköllä lämmitettäviin kohteisiin. Lämpöenergiaa puolestaan kuluu isoihin, vanhoihin ja energiatehokkuudeltaan melko huonoihin halleihin. Halleja on yhteensä kolme, joista yksi on asennettu jälkikäteen toisen hallin jatkoksi ja se on kylmä ja eristämätön tila. Halleissa ei ole esimerkiksi lämmöntalteenottojärjestelmää ja ne ovat korkeita, eristyksiltään heikkoja, tiiveydeltään puutteellisia sekä ovia pidetään usein auki. Tuotantohalleissa on molemmissa kolme huippuimuria ja korvaava ilma tulee ovien alta, rakenteiden välistä ja erilaisista raoista. (Konepaja 1 yhteyshenkilö sähköposti 25.9.2020.)

Konepajan 1 tarkastelukohteena olevan päätoimipaikan lämmitys tapahtuu kaukolämmöllä. Työnjohtajien tiloissa ja sosiaalitiloissa on käytössä sähkölämmitys sekä molemmissa on ilmalämpöpumppu. Konttorin tiloissa valaisimet ovat pääosin perinteisiä loisteputkia ja tuotantotiloissa pääosin teollisuusvalaisimia, joissa on suurpainenatriumlamppu. Konepajalla 1 vettä kuluu kokonaisina toimitettavien säiliöiden vuototarkastuksiin. Säiliöiden koot ovat parhaimmillaan luokkaa 800 m3. Konepajalla on käytössä myös paineilmajärjestelmä, joka kuluttaa sähköenergiaa. Konepajan suurin haaste ja samalla tärkein parannettava asia on riittävä hitsauskäryjen poisto sekä hyvä energiatehokkuus, huomioiden kuitenkin realistinen investoinnin suuruus.  (Konepaja 1 yhteyshenkilö sähköposti 25.9.2020.)

Konepajalla 1 hitsataan austeniittisia teräksiä, joiden hitsauskäryissä esiintyy kromia, joka puolestaan on terveysriski henkilöstölle (Konepaja 1 yhteyshenkilö sähköposti 25.9.2020). Kolmiarvoisia ja kuusiarvoisia kromiyhdisteitä muodostuu, kun hitsataan kromiseosteisia teräksiä. Kuusiarvoiset kromiyhdistelmät ovat haitallisempia kuin kolmiarvoiset kromiyhdistelmät. Kromiyhdisteitä sisältävät hitsauskäryt voivat aiheuttaa esimerkiksi limakalvojen ärsytystä ja metallikuumetta. Ne voivat aiheuttaa myös erilaisia hengitystieoireita ja vaikuttaa keuhkoihin. Kromi saattaa aiheuttaa jopa keuhkosyöpää, sillä sitä pidetään karsinogeenisenä aineena. (Tuupanen n.d.)

Hitsatessa syntyvien aineiden laatuun ja määrään vaikuttaa esimerkiksi hitsausmenetelmä, hitsattava materiaali sekä hitsausaika. Hitsaajan altistumisen määrän kannalta merkittävä tekijä on yleensä hänen työtapansa. Hitsauskäryt sisältävät pieniä hiukkasia ja ne kykenevät tunkeutumaan syvällekin keuhkoihin. Hitsauksessa syntyy myös esimerkiksi typen oksideja ja otsonia, jotka molemmat ovat terveydelle haitallisia hitsauskaasuja. Hitsauskaasut pyritään poistamaan yleensä kohdepoistolla ja tehokkaalla yleisilmastoinnilla. Kohdepoisto on hyvä asettaa lähelle hitsauskohtaa, jotta siitä saadaan mahdollisimman suuri hyöty. (Malliratkaisu Hitsaussuojaimet n.d.) Konepajalla 1 olisikin ensiarvoisen tärkeää saada poistettua tehokkaasti syntyvät hitsauskäryt.

Konepaja 2

Konepajalla 2 energiaa kuluu kahteen tuotantohalliin noin 400 MWh vuodessa. Halleissa lämpötila on noin 22 astetta. Konepajalla suurimpia yksittäisiä energiankuluttajia ovat kompressorit, joita on kaksi kappaletta sekä särmäyspuristin. Kompressorit ovat teholtaan 22 kW ja särmäyspuristin 72 kW. Konepajalla on koneellinen ilmanvaihto ja ilmanvaihtokoneissa on lämmöntalteenottojärjestelmä. Tuotannossa on käytössä öljylämmitys, toimistoissa sähköpatterit ja ilmalämpöpumput. Konepajalle on tulossa uusi maalaamo, jossa tulee olemaan käytössä myös öljylämmitys. Öljyn kulutus on keskimäärin 22 000 litraa vuodessa. Tuotantotiloissa paineilmajärjestelmän linjapaine on 6 baaria, eikä järjestelmässä ole havaittu mitään suurempia vuotoja. Tuotantoon on vaihdettu viime kesänä led-valaistus, mutta valaistuksessa ei ole älykästä ohjausta. Tuotantohalleissa työskennellään yhdessä vuorossa päivisin ja koko hallit ovat käytössä, näin ollen älykkäällä ohjauksella ei olisi merkittäviä vaikutuksia energiansäästöön. Konepajalla on käytössä jonkin verran käryimureita kohdepoistoon. Lämmitysjärjestelmässä ei ole jäähdytystä, joten halli lämpiää kesäisin melko paljon. Myös melko suuret nosto-ovet aiheuttavat lämmönkarkaamista ja lisäävät näin ollen öljyn kulutusta. Vettä konepajalla kuluu lähinnä vain käyttövetenä. Konepajaa kiinnostaa esimerkiksi vaihtoehtoiset lämmitysmuodot, sillä öljylämmityksestä luopuminen saattaa olla edessä jo lähiaikoina kaavailtujen lakimuutosten vuoksi. (Konepaja 2 yhteyshenkilö henkilökohtainen tiedonanto 3.12.2020; Konepaja 2 yhteyshenkilö sähköposti 18.11.2020.)

Konepaja 3

Konepajalla 3 energiaa kuluu lämmitykseen 493 MWh vuodessa. Sähköä kuluu 689 MWh vuodessa muun muassa erilaisten koneiden ja laitteiden käyttöön, ilmanvaihtoon ja valaistukseen. Konepajan 3 suurimmat energiankuluttajat ovat erilaiset työstökoneet, ilmanvaihto sekä kiinteistöjen lämmitys. Konepajan laitekanta on melko uudehko ja monet isot laitteet ovatkin 2010-luvulta. Konepajan vanhin halli on rakennettu 2000-luvun alussa ja uudemmat hallit puolestaan 2010-luvun puolella. Konepajalla on koneellinen ilmanvaihto sekä lämmöntalteenotto sekä toimistotiloissa, että uudemmissa halleissa. Pyörivien talteenottokennojen hyötysuhde on noin 70 %. Paineilmajärjestelmässä ei ole havaittu merkittäviä vuotoja ja järjestelmän paine on noin 6 baaria. Konepajalla on käytössä kaukolämmitys, johon on liitytty 2010-luvun alkupuolella. Ennen kaukolämmitystä konepajalla oli käytössä oma öljykattila. Konepajan sisälämpötilan edellisen vuoden keskiarvo on 20,45 astetta. Konepajalla työskennellään pääosin arkisin kello 7–16 välisenä aikana, joskus viikonloppuisin saattaa olla satunnaista toimintaa. Konepajalla vähennetään käyttölämpötilaa parilla asteella työajan ulkopuolella. Konepajan tuotantotiloissa on led-valaistus, sosiaalitiloissa liiketunnistinvalaisimet sekä konepajan ulko- ja kulkuvalaistuksessa on käytössä kello- ja hämäräkytkinohjaus. Konepajaa 3 kiinnostaa energian kulutuksen pienentäminen sekä hyötysuhteen parantaminen. Konepajalla 3 on kuitenkin tehty jo paljon energiatehokkuutta parantavia toimenpiteitä. (Konepaja 3 yhteyshenkilö henkilökohtainen tiedonanto 23.2.2021; Konepaja 3 yhteyshenkilö sähköposti 17.2.2021.)

Kuvassa näkyy, palkkigraafina, miten metsäteollisuus, kemianteollisuus ja metallien jalostus ovat ne kolme teollisuuden alaa, joilla kuluu Suomessa eniten energiaa. Kone- ja metallistuoteteollisuus on listalla vasta kuudentena.
Kuva 2. Teollisuuden energiankäyttö toimialoittain. (Teollisuuden energiankäyttö 2018 2019, 7.)
Kuvassa esitetään piirakkakaaviolla, miten metsäteollisuusden sähkönkäyttö on lähes puolet sähkön kokonaiskäytöstä Suomen teollisuudessa. Kone- ja metallituoteteollisuuden osuus on vain 5 %.
Kuva 3. Sähkön kokonaiskäyttö teollisuudessa. (Teollisuuden energiankäyttö 2018 2019, 7.)
Kuvassa näkyy ympyräkaaviona teollisuusrakennuksen kiinteistösähkön kulutusjakauma, jossa valaistuksen osuus on 40 %, LVI-laitteiden osuus 40 % ja muiden sähkölaitteiden osuus 20 %.
Kuva 4. Esimerkki teollisuusrakennuksen kiinteistösähkön kulutuksesta. (Mattila & Motiva 2012, 6.)
Kuvassa esitellään piirakkakaaviolla esimerkkiä teollisuuskohteen sähkönkulutusjakaumasta. Kaavion perusteella sähkökulutus jakautuu tuotantoprosessille, jonka osuus on 52 % ja teollisuuskiinteistölle, jonka osuus on 48 %. Teollisuuskiinteistön sähkönkulutusjakauma taas tässä esimerkissä jakautuu valaistukselle, jonka osuus on 19 prosenttiyksikköä, LVI:lle, jonka osuus on 19 prosenttiyksikköä ja muille sähkölaitteille, joiden osuus on 10 prosenttiyksikköä.
Kuva 5. Esimerkki teollisuuskohteen sähkönkulutusjakaumasta. (Kohti energiatehokasta tuotantotilaa 2013.)
Vieritä ylös