Höyry sanana kertoo liian vähän. Höyry on luonnollista teknologiaa

Vesihöyry on luonnollinen väliaine teollisuudessa ja vesihöyryä esiintyy kaikkialla luonnossa. Siinä on jotain tuttua, jonka me kaikki ymmärrämme jollain tavalla – se on vain veden kiehumista, mutta jolla on täysin ainutlaatuisia usein tuntemattomia ominaisuuksia. Tästä syystä sitä on käytetty suosituimpana menetelmänä lämpöenergian ja käyttövoiman toimittamisessa koko teollisuushistoriamme ajan. Höyryn jakaminen on helppoa tuotannon prosesseihin ja vesihöyry on turvallista.  Vesihöyry on pelkkää vettä, mutta sen lämpöominaisuudet ovat paljon korkeammat kuin nestemäisen veden. Tekniikan kehittyessä höyryntuotantomenetelmistä tulee jatkossakin:

• Yhä kestävämpiä
• Uusiutuvia energialähteitä hyödyntäviä
• Optimoituja digitaalisen kehityksen avulla

Kykymme tuottaa höyryä, valjastaa höyryä ja ohjata höyryä tekee siitä uskomattoman väliaineen, jolla on laaja valikoima sovelluksia ja käyttötarkoituksia mukaan lukien sähköntuotanto, sterilointi, ruoanlaitto ja puhdistus. Kun uusiutuvan energian tuotantoratkaisut ja digitaaliset ohjaukset kehittyvät, höyrystä tulee tärkeä osa kestävää tulevaisuuttamme, kun siirrymme vihreämpään teknologiaan. Organisaatiot pyrkivät investoimaan vihreään teknologiaan ja tavoittelevat uusia kestävän liiketoiminnan tavoitteitaan. Uusiutuvan sähkön saatavuus helpottuu, mikä sopii erinomaisesti höyryn sähköistämisen edistämiseen. Joten miksi höyry on ihanteellinen valinta lämpöenergian siirtoon?

1. Korkea energiatiheys

Vesihöyryllä on hyvin korkea energiatiheys, mikä mahdollistaa suurten energiamäärien tehokkaan siirron. Jos kierrätämme vettä, jonka meno- ja paluulämpötila on 71 – 82 °C, niin jokainen litra (tai kg) vettä pystyy toimittamaan 46 kj/kg. Jos kierrätämme vettä, jonka meno- ja paluulämpötila on 60 – 80 °C, niin jokainen litra (tai kg) vettä pystyy toimittamaan 84 kj/kg. Vertailun vuoksi, jos otamme höyryä 1 barg:lla, voimme toimittaa 2201 kj/kg. Höyryssä on siis 26 kertaa enemmän hyödyllistä energiaa kiloa kohden kuin vedessä lämpötilaerolla 20 °C tai 48 kertaa enemmän kuin vedessä lämpötilaerolla 11 °C.

2. Tarkka lämpötilan säätö

Höyryn lämpötila on suhteessa paineeseen ja se luovuttaa höyrystymisenergian vakiolämpötilassa höyryn tiivistyessä takaisin vedeksi. Vesihöyryn lämpötila ei siis laske vakiopaineessa kaasun tiivistyessä nesteeksi, eli vedeksi. Vesi taas alkaa menettää lämpötilaansa heti lämmönsiirtymisessä. Veden lämpötila siis laskee välittömästi sen luovuttaessa energiaa. Vesihöyry taas säilyttää vakiolämpötilan lämmönsiirron aikana. Tämä on erinomainen ominaisuus moniin tarkkaa lämpötilaa vaativiin tuotantoprosesseihin. 

3. Pienemmät putket ja tuotantolaitteet

Kun höyrynpaine kasvaa, tilavuus pienenee. Joten jos jaamme vesihöyryä korkeammalla paineella, höyryputket ovat pienempiä, mikä minimoi tarvittavan arvokkaan prosessitilan, alentaa kustannuksia ja minimoi lämpöhäviöt.

4. Virtaa luonnollisesti

Höyry siirtyy korkeapaineisilta alueilta matalapaineisiin alueisiin ilman pumppuja, kuten pilvet maapallon ilmakehässä. Tämän johdosta vesihöyryn siirtämiseen ei tarvita pumppuja ja samalla säästetään pumppujen kuluttama sähkö ja niihin liittyvät huoltokustannukset. Tämän lisäksi tuotantolaitos kuluttaa tarvitsemansa vesihöyryn vain tarvittaessa, verrattuna nestejärjestelmiin, joissa pumput käyvät usein koko ajan. Jos höyryjärjestelmässä käytetään sähköisiä lauhteenpalautuspumppuja, niiden tarvitsema sähkökuorma on paljon pienempi kuin vesijärjestelmässä johtuen vesihöyryn suuresta energiatiheydestä.

5. Tehokas lämmönsiirto

Höyryä voidaan käyttää suoraan tuotteisiin esim. laitteiden sterilointiin terveydenhuollossa, elintarvikkeiden tuotannossa, juomateollisuudessa ja myös epäsuorasti lämmönvaihtimissa. Vesihöyry on loistava lämmönsiirtoaine. Epäsuoralla lämmitystavalla esimerkiksi lämmönsiirtimissä, lämmönsiirtokerroin höyryä käytettäessä on paljon suurempi kuin muiden lämmitysaineiden. Tämän johdosta tarvittava laitekoko pienenee.

6. Veden luonnollinen kierto

Useimmat höyrysovellukset käyttävät samaa veden kiertoa kuin maan luonnollinen vesikierto (Hydrologic Cycle). Usein ajattelemme, että olemme keksineet hienon teollisen prosessin, vaikka käytännössä olemme vain kopioineet käyttöömme veden luonnollisen kierron maapallolla.  Tosin usein käytämme vesihöyryä suoraan tuotteeseen elintarviketeollisuudessa, jolloin lauhde ei palaudu takaisin uudelleen höyrystykseen kuten veden luonnollisessa kierrossa tapahtuu.

7. Huomioitavaa vihreämpään teknologiaan siirtymisessä

Lämmitys perustuu yleisesti fossiilisten polttoaineiden polttamiseen. Teollisuus pohtii yhä enemmän vesihöyryn tuottamista hiilivapaalla tavalla. Siirtyminen vihreämpään teknologiaan voi alkaa tänään järjestelmien optimoinnin, digitalisoinnin, sähköistyksen, biopolttoaineiden avulla. Tällä hetkellä saatavilla on teknologiaa hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi, kestävyyden parantamiseksi ja höyryntuotannon hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Tarvitaan myös investointeja uusiin teknologioihin, joilla voidaan vähentää tai poistaa vesihöyryn tuotannon aiheuttamat hiilipäästöt. Vaihtoehtoina nyt ovat vihreä vety, hiilivapaa sähkö ja lämpöakkutekniikat.

Ensimmäinen askel tiellä kohti vihreää tulevaisuutta on varmistaa, että kaikki nykyiset järjestelmät toimivat oikein ja optimaalisesti – tällä saavutetaan myös kilpailuetuja heti. Jatkuva toiminnan kehittäminen ja nykyisten järjestelmien kriittinen tarkastelu varmistaa sen että, laitteet toimivat tehokkaasti mukaan lukien:

• Energiankulutuksen vähentäminen tehostetun laitoksen hallinnan ja ennaltaehkäisevän huollon avulla
• Höyryjärjestelmien parhaiden käytäntöjen ottaminen käyttöön kulutuksen minimoimiseksi
• Energiahäviöiden vähentäminen hukkalämmöntalteenotolla
• Höyryn laadun ylläpitäminen prosessin tehokkuuden maksimoimiseksi
• Kulutuksen mittaaminen ja seuranta energiatalouden optimoimiseksi