Onko tontilla tilaa maalämmön poraamiseen?

Kuinka monta porakaivoa tontille mahtuu?

Porakaivojen määrään vaikuttavat tarvittavan lämmöntuotannon määrä, mikä asettaa alarajan sille kuinka paljon porakaivoista on saatava energiaa. Porakaivon syvyys määrittää suoraan yhden porakaivon energiatuotannon määrän.

Toisaalta, kun porakaivon syvyys ylittää 400-500 metriä, alkaa poraamisen kustannus ja riskit nousta merkittävästi. Tästä syystä optimitilanteessa tarvittava energiamäärä voidaan tuottaa useammalla porakaivolla. Mutta miten tietää kuinka monta porakaivoa tontille mahtuu?

Polygoniaineisto ja tehokas algoritmi apuun

Käytämme porakaivojen määrän ja sijaintien kartoitukseen rakennuksien ja tonttien paikkatieto-polygoni-aineistoa. Algoritmimme sijoittaa mahdollisia porakaivojen sijainteja tontille tiheään triangulaariseen asetelmaan, ja noin 200 simulaatiolla etsimme kombinaation, jolla porakaivoja mahtuu tontille eniten.

Reunaehtoina porakaivoille edellytetään 15 metrin etäisyyttä toisistaan ja 7,5 metrin etäisyyttä tontin rajasta (tai läheisen tien keskipisteestä). Lisäksi porakaivon poraamisen aloituspiste ei saa olla alle 3 metrin päässä rakennuksesta, tai 2,5 metrin päässä toisistaan.

Lauttasaarelaisen kerrostalon tontille mahtuu 9 porakaivoa. Osa kaivoista on mahdollista porata rakennuksen alle, niin että poraus alkaa vapaalta tonttialueelta, mutta porakaivojen etäisyysvaatimus toisistaan täyttyy maan alla.

Helsingin lauttasaarelaisessa 50 asunnon kerrostalossa on suuri 2 400 neliön tontti, joka on hieman monimutkaisen muotoinen. Helpohkolla porakaivojen pinta-ala-arviolla laskettuna tontille mahtuisi jopa 12 porakaivoa, mikä antoi tässä tapauksessa liian optimistisen kuvan. Algoritmimme löysi tontille vain 9 mahdollista porakaivon sijaintia.

Tästä linkistä löydät hieman inspiraatiota, kuinka algoritmin toteutus on tehty konepellin alla.

Porakaivojen määrän ja syvyyden optimoinnilla kymmenien tuhansien säästö

Kun tontille mahtuvien porakaivojen maksimimäärä on tiedossa, algoritmimme etsii kustannustehokkaimman määrän porakaivoja ja niiden syvyyksiä ottaen huomioon kasvavat porakaivon energiatuotannot sekä porauskustannukset porakaivon syvyyden kasvaessa. Teemme parhaimmillaan tuhansia simulaatioita eri porakaivojen syvyyksillä ja lukumäärillä löytääkseemme edullisimman keinon tuottaa tarvittava energiamäärä.

Porakaivojen sijoittelu eri porakaivojen määrillä. Tarvittavaan energiantuotantoon riittäisi tässä tapauksessa 5 kpl 600 metrin kaivoa tai 9 kpl 400 metrin kaivoa, mutta 7 kaivon yhdistelmällä löydettiin halvin kokonaiskustannus.

Esimerkkitaloyhtiöllemme sweet spot löytyi 7:stä 475 metrin porakaivosta pelkän poraamisen kustannuksen ollessa noin 120 000 € (ALV 0%). Verrattuna esimerkiksi 9:ään 400 metrin kaivoon porauskustannuksissa säästetään noin 15 000 €, koska maanmuokkaustöitä ei tarvita niin paljoa. Toisaalta, 5 kpl 600 metrin kaivoja kattaisi tarvittavan energiamäärän, mutta 600 metriin poraaminen nostaa jo huomattavasti kustannuksia (n. 20 000 €), jolloin useampi, mutta matalampi kaivo tulee kokonaisuudessaan edullisemmaksi.

Porakaivot on sijoitettu karttakuvaan polygonien avulla laskettujen koordinaattien perusteella.

Lisäksi projektin kustannuksiin tulee myös mahdollinen tarkempi suunnittelu, lämpöpumput ja tarvittavat komponentit, asennustyö, mahdollinen sähköliittymän korotus, ja arvonlisävero.