Eesti teadlased on läbi viinud uuringuid, mis põhinevad Eesti tegelikel tingimustel, pakkudes välja neljanda põlvkonna kaugküttelahendusi Eesti kaugküttevõrkude jaoks. Erinevate takistuste tõttu ei ole neid lahendusi praeguseni veel ellu viidud, kuid neid on võimalik kasutada heade näidetena Eesti kaugküttesüsteemide arendamisel tulevikus.
1. Modelleerimisuuring: Lahekalda
Selle uuringu eesmärk oli välja töötada metoodika ja tõestada selle sobivus olemasoleva kõrgetemperatuurilise kaugküttevõrgu integreerimise teostatavus analüüsimiseks
Lahekalda piirkonda arendatakse 17 ha suurusel alal, kuhu ehitatakse 37 uut hoonet. Need on peamiselt kortermajad, mille esimesel korrusel on mõned äripinnad. Arenduse üldpindala on 180 000 m2. Hooned vajavad soojust ruumide kütmiseks, sooja tarbevee valmistamiseks ja ventilatsiooniks. Lahekalda linnaosa soojusenergia koguvajadus on 15 MW. Joonisel 10.1 on kujutatud hoonete paigutus. Paigutuse skaala on 1:6000 ja must värv tähistab hooneid, mida köetakse kaugküttega.
Lahekalda piirkond sobib madalatemperatuurilise kaugkütte rakendamiseks kõrgetemperatuurilise kaugküttevõrgu haru kaudu, kuna see asub olemasoleva kõrgetemperatuurilise kaugküttevõrgu piiril, samal ajal kui Lahekalda piirkonna põhjaosas asuvaid maju köetakse lokaalseid lahendusi kasutades, kuna need paiknevad väljaspool kaugküttepiirkonda.
Uue hoone ühendamiseks olemasoleva kaugküttevõrguga peab arendaja esitama liitumisavalduse kaugkütteoperaatorile. Tarbija ja kaugküttevõrgu piiriks on hoones asuv soojussõlm. Kõik hooned on ühendatud kaugküttevõrguga sõltumatu ühenduse kaudu.
Selle piirkonna jaoks on analüüsitud olemasoleva kõrgetemperatuurilise kaugküttevõrguga ühendamise kahte võimalust.
Võrdlusena on kasutatud stsenaariumi, kus Lahekalda kaugküttevõrk on ühendatud suure kaugküttevõrgu pealevoolutoruga (joonis 10.2)
- 1. stsenaarium: Lahekalda kaugküttevõrk on ühendatud suure kaugküttevõrgu tagasivoolutoruga ja kolm toru on ühendatud šundiga (joonis 10.2.b);
- 2. stsenaarium: Lahekalda kaugküttevõrk on ühendatud suure tagasivoolutoruga ja šundiga on ühendatud kaks toru (joonis 10.2.c).
Võrdlusstsenaarium eeldab, et madalatemperatuuriline kaugküttesüsteem on ühendatud kõrgetemperatuurilise kaugküttevõrguga soojusvaheti kaudu (joonis 10.2.a). Sellisel juhul alaneb suure kaugküttevõrgu tagasivoolu temperatuur uue piirkonna hoonete põrandakütte tõttu. Selle valiku korral on tagasivoolu temperatuur väikese kaugküttevõrgu soojusvaheti primaarringist suurde soojaveevõrku 35 °C ja pealevoolu temperatuur 65 °C.
- stsenaarium: see valik eeldab, et suure kaugküttevõrgu tagasivoolutoru on ühendatud segamisjaamaga ja pealevoolutoru süsteemi segamisšundiga. Madalatemperatuurilise võrgu tagasivoolutoru on ühendatud suure kaugküttevõrguga (joonis 10.2.b). Väikese, madalatemperatuurilise kaugküttevõrgu temperatuurigraafik on 65 °C /35 °C.
- stsenaariumi puhul on ühendatud segamisjaama ainult kaks suurest kaugküttevõrgust tulevat toru (joonis 10.2.c). Sellisel juhul segatakse suurest kaugküttevõrgust pärit vesi segamisjaamas madala temperatuuriga võrgu pealevooluga. Temperatuurigraafik on sama, mis eelmises stsenaariumis, 65 °C/35 °C.
Hindamise esimene samm on arvutada nende lahenduste tulemusena langenud tagasivoolutemperatuuri väärtus suures kaugküttevõrgus. Selle arvutuse jaoks saab kasutada ühe aasta kütteperioodi kohta kogutud andmeid.
Uusi piirkondi nagu Lahekalda arendatakse Tallinnas arvukalt ja seal on teoreetiliselt võimalik rakendada kaugkütte madalatemperatuurilist lahendust. Uutes piirkondades kasutatakse peamiselt põrandakütet, mis ei vaja kõrgeid temperatuure, seega võib kaugküttevõrgu pealevoolu temperatuur olla 65 °C. Madalatemperatuurilise võrgu pealevoolutemperatuur on nii esimese kui ka teise stsenaariumi korral aasta ringi 65 °C. Kui temperatuur on madalam, tekib Legionella bakteriga nakatumise oht. Võttes arvesse suurt hulka vanu hooneid, mis nõuavad küttesüsteemi sekundaarses vooluringis kõrgeid temperatuure (kuni 80 °C), on parim viis Tallinna kaugküttevõrgu üleminekuks neljanda põlvkonna madalatemperatuurilisele kaugküttele võtta uued lahendused kasutusele uutes ja olemasolevates piirkondades, kus saab kasutada madalatemperatuurilist kaugkütet ilma kütte- ja ventilatsioonisüsteemis erilisi muudatusi tegemata. Nii saab kogu linna viia tulevikus samm-sammult üle madalatemperatuurilisele kaugküttele.
Tuleb mainida, et Lahekalda piirkonna ühendamine mõjutab ainult võrgu ühte osa, kuna see võrgusegment (Lasnamäe – Maardu) on teiste segmentidega hüdrauliliselt ühendatud ainult suvel.
Võttes arvesse asjaolu, et teise stsenaariumi korral langeb tagasivoolutemperatuur vähem kui tavapärase ühenduse korral, ei saa seda lahendust pidada kulutõhusaks. Kasu saadakse ainult siis, kui tagasivoolutemperatuur langeb. Seetõttu on võrdlusstsenaariumiga võrreldud ainult teist varianti. Kasu edasiseks arvutamiseks võeti tagasivoolu temperatuuri erinevuseks 0,24 °C.
Aastane soojuskadu väheneb suures kaugküttevõrgus 0,18%. See on umbes 207 MWh aastas, lähtudes 2018. aasta kütteperioodist, mil kogu soojuskadu oli 115 000 MWh. Tagasivoolutemperatuuri vähendatakse 0,24 °C võrra ja see temperatuurilangus toob siis kaasa elektritootmise kasvu 400 MWh aastas ja soojuse tootmise kasvu 1015 MWh aastas. Võttes arvesse nii isolatsiooni tüüpi kui ka võrgu paigutust, tehti kindlaks, et võrdlusstsenaariumi korral on soojuskadu Lahekalda võrgus 236,1 MWh ja esimese stsenaariumi puhul 205,2 MWh.
On ilmne, et vajalike liitmike investeeringud on võrdlusstsenaariumi korral suuremad. Seda saab seletada suurema hulga U-kompensaatoritega, mida on vaja kõrgetemperatuurilise võrgupoole jaoks. Sellest tulenevalt on torustiku ja paigalduse kulud (kokku) võrdlusstsenaariumi juhul suuremad. Segamisjaama paigaldamiseks vajalikud lisakulud ja laiemad soojusvahetid suurendavad kolmetorulise energiakaskaadiga seotud kulusid. Vajalikud täiendavad investeeringud on umbes 66 000 eurot ja see on 16% rohkem kui võrdlusstsenaariumi jaoks vajalikud investeeringud.
Selle juhtumi analüüs näitab, et kirjeldatud lahenduse tasuvusaeg on lühike, umbes kaks aastat. Muidugi pole tagasivoolutemperatuuri langus nii märkimisväärne, kuid see annab siiski positiivse majandusliku efekti. Samuti on väga oluline, et vajalike investeeringute tegelik summa oleks üsna väike.
2. Modelleerimisuuring: Kopli liinid
Allikas: Small low-temperature district heating network development prospects
Selles uurimistöös vaadeldakse olukorda, kus piirkonna soojusvarustuse võimaluste alternatiivseid stsenaariume analüüsitakse tehnilisest vaatepunktist ja võrreldakse majanduslike ning keskkonnaalaste näitajate abil. Uue elamurajooni arendamine Koplis koosneb kahest etapist. Arendusprotsessi esimeses etapis on plaanis ehitada 21 mitmepereelamut, millel on põrandaküte ja kogu soojukoormuseks kujuneb 1,2 MW. Arendusprotsessi teises etapis on kavas ehitada nii mitmepereelamuid kui ka ühiskondlikke hooneid kogu soojuskoormusega 4,5 MW. Antud juhtumi puhul oli arendajal mitmeid raskusi seoses kasutatavate energiaallikatega. Esialgse piirkondliku arengukava kohaselt ei ole esimesel etapil võimalust paigaldada biomassikatlamaja ega soojuspumpa. Selle asemel kaaluti kolme allkirjeldatud võimalust.
Järgmist kolme stsenaariumi on analüüsitud tehnilisest, majanduslikust ja keskkonna seisukohast.
- Stsenaarium A: arenduspiirkonna uus kaugküttevõrk ühendatakse Tallinna olemasoleva kaugküttevõrguga. Selle võrgu temperatuurigraafik on 95 °C/55 °C, mis on küllaltki kõrge, kuid tüüpiline Eestile ja eriti Tallinnale.
- Stsenaarium B: paigaldatakse lokaalne maagaasikatlamaja ja ehitatakse väike kõrgetemperatuuriline kaugküttevõrk, mille temperatuurigraafik on 80 °C/40 °C. Hakkepuidu kasutamine kütusena ei olnud võimalik, kuna katlamaja ehitamiseks ei olnud piisavalt vaba maad (hakkepuidu ladustamine nõuab lisaruumi) ja kohaliku omavalitsuse poolt olid kehtestatud ranged eeskirjad – projekti väljatöötamise etapis olid selles piirkonnas lubatud ainult gaasiküttega katlad.
- Stsenaarium C: merevee soojuspump ja gaasiküttekatla paigaldamine. Merevee soojuspump tagaks piirkonna baaskoormuse ja katla abil kaetaks keskmine koormus ning tipukoormused. Lisaks paigaldataks madalatemperatuuriline kaugküttevõrk temperatuuriskeemiga 60 °C/35 °C.
Kui stsenaarium A realiseerub, ühendatakse uus elamurajoon olemasoleva kaugküttevõrguga. Kohalik kaugkütteoperaator Adven Eesti pakkus seda lahendust. Olemasolev kaugküttevõrk koosneb peamiselt vanast torustikust (betoonkanalites), mille keskmine vanus on 25 aastat ja soojuskadu 15%. Kaugus olemasoleva võrguni on 300 m. Eestile ja Tallinnale on tüüpiline A-stsenaariumil põhinev lahendus, uued kliendid ühendatakse olemasoleva kõrgetemperatuurilise kaugküttevõrguga enamasti vaid sellepärast, et see on tihti kõige lihtsam ja levinum lahendus. Lisaks on arendajad ise huvitatud soojusenergia tootmise ja jaotamise jaoks allhangete korraldamisest.
Stsenaariumi B puhul eeldati, et eraldi hoonesse paigaldatakse kolm gaasikatelt koos kõigi vajalike seadmetega (korsten, vee- ja kanalisatsioonivarustus, maagaasivarustus, elektrivarustus ja sidevõrk). Paigaldatakse järgmised gaasikatlad: kaks Viessmann Vitoplex 200 gaasikatelt võimsusega 1950 kW ja väiksem, 560 kW Viessmann Vitoplex 200 katel. Suurtele kateldele paigaldatakse suitsugaaside kondensaatorid (Viesmann Vitotrans 300), samuti vee ettevalmistusseadmed ja võrgupumbad. Katlamaja mõõtmed on järgmised: pikkus 13,5 m, laius 6,6 m ja kõrgus 2,95 m. Korstna kõrgus on 13,45 m.
Kui realiseerub stsenaarium C, paigaldatakse nii gaasikatel kui ka suuremahuline soojuspump. Katla omadused on samad, mis stsenaariumi B puhul, kuid sel juhul paigaldatakse kaks katelt: Viessman Vitoplex võimsusega 1950 kW ja väiksem, 560 kW Viessmann Vitoplex 200 katel. Lisaks gaasiboilerile on kavas paigaldada suuremahuline kaheastmeline merevee soojuspump, mis kasutab ammoniaaki jahutusagensina avatud vahejahutiga. Soojuspump asub merest 100 m ja gaasikatlamajast 200 m kaugusel. Kaheastmeline soojuspump tagab kompressorite piisavalt madalad väljalasketemperatuurid seadmeid kahjustamata, madalama rõhu suhte ja parema jõudlusteguri (COP) kui üheastmelise tsükli korral. Ammoniaak on looduslik külmutusagens, millel puudub globaalse soojenemise ja osoonikihi kahandamise potentsiaal.
Stsenaarium A
| Pealevoolu/tagasivoolu temperatuur, °C | Kütus | Soojustootmise üksused | Soojuslik võimsus, MW | Kasutegur |
| 95/55 | Maagaas | 1. etapp: vana katel | 20 | 0,80 |
| 95/55 | Maagaas | 2. etapp: uus lokaalne katel | 2 | 0,86 |
Stsenaarium B
| Pealevoolu/tagasivoolu temperatuur, °C | Kütus | Soojustootmise üksused | Soojuslik võimsus, MW | Kasutegur |
| 80/40 | Maagaas | Katel 1 | 2 | 0,89 |
| 80/40 | Maagaas | Katel 2 | 2 | 0,89 |
| 80/40 | Maagaas | Katel 3 | 0,6 | 0,90 |
Stsenaarium C
| Pealevoolu/tagasivoolu temperatuur, °C | Kütus | Soojustootmise üksused | Soojuslik võimsus, MW | Kasutegur |
| 60/35 | Maagaas, elekter | Katel 1 | 2 | 0,91 |
| 60/35 | Maagaas, elekter | Katel 2 | 0,6 | 0,90 |
| 60/35 | Maagaas, elekter | Soojuspump | 2,1 | 4,04 |
Kaugus olemasolevast kaugküttevõrgust, mille omanik on Adven Eesti, on 300 m. Kopli liinide piirkonna arendamine koosneb kahest etapist. Esimeses arendusjärgus on kavas ehitada 21 põrandaküttega mitmepereelamut. Teise arendusetapi lõpuks on plaanis püstitada 49 mitmepereelamut ja neli ühiskondlikku hoonet, mille soojusvajadus on kokku 4,5 MW. Piirkonna skemaatilist kaarti saab näha joonisel 10.3.
Uues elamurajoonis saavad olema väga kompaktsed kahe- ja neljakorruselised korterelamud. Lisaks tulevad sinna lasteaed, kool, spordisaal ja kaubanduskeskus. Eeldati, et kõikide hoonete küttevajadus on 45 kWh/m2 aastas ja sooja tarbevee vajadus 730 kWh aastas. Kõikide hoonete kütmiseks kasutatakse põrandakütet. Igasse hoonesse paigaldatakse 3000-liitrised sooja vee mahutid. Üldise soojusvajaduse arvutas välja piirkonna arendaja.
Kogu arenduspiirkonna soojusvajaduse kõver, mis põhineb normaalaasta välistemperatuuril, on toodud joonisel 10.4. Võib näha, et suvine soojuskoormus on talvisega võrreldes üsna kõrge ja moodustab peaaegu poole maksimaalsest soojuskoormusest. Selle põhjuseks on energiasäästlikud põrandaküttega hooned, mille tulemuseks on talvel väga madal ruumide küttevajadus.
Gaasivarustuse infrastruktuur asub linnaosa lähedal (20 m olemasolevast gaasitorustikust). Soojuskadude arvutamiseks kasutatud toruparameetrid on toodud tabelis 10.2.
| Sügavus | 1 m |
| Torustiku pikkus | 1. etapp: 1140 m |
| 2. etapp: 1166 m | |
| Läbimõõdud | DN32/125, DN40/125, DN50/140, DN65/160, DN80/180, DN100/225, DN125/250, DN150/280, DN200/355 |
| Isolatsioon | 0,023 W/m∙K – 0,025 W/m∙K; 2. klass |
Stsenaariumi C soojuskoormuse graafik on näidatud joonisel 10.5.
Aastane soojuskadu erinevate stsenaariumide korral on toodud tabelis 10.3. Nagu näha, on absoluutne ja suhteline soojuskadu stsenaariumi C puhul kõige väiksem ja stsenaariumi A korral kõige suurem.
| Stsenaarium | Aastane soojuskadu (MWh) | Suhteline soojuskadu |
| A | 913 | 4,0% |
| B | 762 | 3,5% |
| C | 653 | 2,9% |
Suhtelised soojuskaod erinevate peale- ja tagasivoolutemperatuuride korral, sõltuvalt välistemperatuurist, on toodud joonisel 10.6.
Suhteline soojuskadu suurenes, kui välistemperatuur oli üle 10 °C, kuna sel perioodil ei olnud vaja ruume kütta ja soojusvajadus vähenes. Kui välistemperatuur veelgi tõusis, vähenesid absoluutsed soojuskaod, kuid sooja tarbevee soojuskoormus jäi samaks.
Primaarenergia tarbimine tarbitud soojuse kohta ja CO2 heitmed on esitatud joonisel 10.7.
Stsenaariumi A korral on kõige suurem primaarenergia tarbimine, mis on seletatav suuremate soojuskadudega väikeses kohalikus kaugküttevõrgus koos lisakadudega, kuna olemasolev katlamaja asub võrgust 2,5 km kaugusel. Lisaks on stsenaariumis A katla kasutegur madalam kui teistes stsenaariumides. Primaarenergia tarbimine soojusühiku kohta on stsenaariumi C korral palju väiksem. Maagaasist soojuse tootmiseks kulub sel juhul üle kolme korra vähem primaarenergiat. Soojuspumba elektritarbimine on täiendav primaarenergia kulu.
Suurimad süsinikdioksiidi heitkogused tarbitud soojuse ühiku kohta on stsenaariumi A korral, mis on tingitud olemasoleva kaugküttevõrgu suurest soojuskaost ja katla madalamast kasutegurist. Stsenaariumi C korral on CO2 heitkogused samuti suured. Nagu eespool mainitud, on elektri CO2 heitmekoefitsient Eestis väga kõrge. Seetõttu suurendab isegi väike kogus soojuspumba jaoks kasutatavat elektrit CO2 heidet märgatavalt. Väikseimad CO2 heitkogused ilmnesid stsenaariumi B korral, kuna soojuskaod on väiksemad ja soojuse tootmiseks ei kasutata elektrit.
Samuti on võimalik kasutada elektritootja poolt pakutavat rohelise energia paketti, mis tähendab, et tarbitav elekter pärineks taastuvatest energiaallikatest (biomass, tuul, vesi), mitte hetkel kasutatavate allikate segust: põlevkivi, biokütused, jäätmed, tuul ja vesi. Elektritarbimise kulud oleksid sel juhul suuremad.
Investeerimiskulud on näidatud joonisel 10.8.
Nagu stsenaariumist A nähtub, on suurim osa investeeringutest seotud uue kaugküttevõrgu paigaldamisega. Stsenaariumi B investeerimiskulud on suuremad, sest tuleb ehitada ka uus gaasiküttel töötav katlamaja ja ühendada see kaugküttevõrguga. Investeerimiskulud on suurimad stsenaariumi C korral, kuna soojuspumba paigaldamine nõuab palju raha.
Soojuse hinda stsenaariumi A jaoks ei arvutatud, kuna sel juhul määrab hinna Konkurentsiamet. Praegu on hind 56,65 EUR/MWh ja see suureneb tulevikus maagaasi hinnatõusu tõttu.
Stsenaariumide B ja C puhul olid 2019. aastaks arvutatud soojuse hinnad vastavalt 45,51 EUR/MWh ja 38,86 EUR/MWh. Soojuse hinda prognoosides on arvesse võetud investeerimiskulusid, nagu on esitatud joonisel 10.9. Vaatamata stsenaariumi C suurtele investeerimiskuludele on soojuse hind madalaim, kuna soojuspumbal on kõrge hooajaline efektiivsustegur ja madalad elektrikulud.
Stsenaarium B pakub 100% investeeringutasuvust nelja aasta jooksul, samas kui stsenaariumi C korral kulub selleks rohkem kui viis aastat. Pikas perspektiivis toob stsenaariumi C kohaselt soojusenergia tootmine rohkem tulu, kuna üldine ressursitõhusus soojuse tootmiseks on palju suurem, samuti tõuseb gaasi hind kiiremini kui elektri hind.
Puhasväärtuseks kümne aasta pärast arvutati stsenaariumi B jaoks 1,0 miljonit eurot; stsenaariumi C korral aga 2,6 miljonit eurot. See tähendab, et stsenaarium C on kulutõhusam ja perspektiivikam kui teised stsenaariumid.
Madalatemperatuuriliste kaugküttevõrkude puudumise tõttu Eestis on uute samalaadsete projektide väljatöötamine temperatuurigraafikuga 60 °C/35 °C raskendatud järgmistel põhjustel:
- Arendajad kardavad, et sellise kogemuse puudumine Eestis toob kaasa probleeme võrgu ja tootmisüksuste töös, näiteks Legionella pneumophila tekkimise võimaluse. Tulevaste klientide jaoks võib jääda puudu olemasolevast võimsusest (väiksema erinevuse tõttu pealevoolu- ja tagasivoolutemperatuuri vahel).
- Olemasolevad katlamajatootjad näitavad aktiivset huvi selle vastu, et tarbijad jätkaksid kõrge temperatuuriga (80 °C või üle selle) soojust tootvate katelde kasutamist. Madalatemperatuurilised katlad on spetsiifilised ja vajavad spetsiifilisi materjale, mida pole Eesti turul üldiselt saada.
- Soojuspumpade investeerimiskulud on olemasoleva kaugküttevõrgu või kohaliku katlamajaga ühendamisega võrreldes üsna kõrged.
3. Modelleerimisuuring: suuremahuliste soojuspumpade kasutamine Tallinna kaugküttes
Selle uuringu eesmärk oli välja selgitada, kuidas saab suuremahulisi soojuspumpasid tõhusalt integreerida kaugküttesse, võttes arvesse kohalikke olusid ja aastaseid erinevusi. Väljatöötatud mudelit rakendati juhtumiuuringuga, mille eesmärgiks oli leida Tallinna linnale
- kõige sobivamaid soojusallikaid, mida suuremahulised soojuspumbad saavad kasutada;
- soojuspumba optimaalset võimsust iga soojusallika korral;
- valitud soojuspumba optimaalset töörežiimi, et kulusid minimeerida.
2017. aastal arvati Tallinnas 50% soojustarbimisest fossiilkütustevabaks, sest see põhines biomassi ja jäätmete põletamisel koostootmisjaamades. Ülejäänud soojus toodeti viie maagaasil töötava katlaga. Peale Mustamäe koostootmisjaama rajamist on mittefossiilkütuste tootmisvõimsus alates 2019. aastast 220 MW. Seetõttu võib suuremahuliste soojuspumpade rakendamine olla piiratud juba olemasolevate hiljuti paigaldatud taastuvenergia võimsuste tõttu, kuid teisest küljest võib selle tulemuseks olla odavam, tõhusam ja jätkusuutlikum soojusvarustus, võrreldes maagaasiga töötavate katelde kasutamisega. Seetõttu uuriti, kui perspektiivikas on asendada maagaasikatlad suurte soojuspumpadega. Arvutusteks kasutati 2016. aasta soojustarbimise ja tagasivoolutemperatuuri iga tunni andmeid.
Tallinna kaugküttevõrgu tipukoormus on 660 MW, kuid väga külmadel perioodidel võib see olla kuni 100 MW suurem. Baaskoormus kaeti biomassi ja jäätmeid põletavate koostootmisjaamadega. Ülejäänud soojus, mida toodeti maagaasikateldega, asendati arvutustes soojuspumpade poolt toodetud soojusega, et määrata soojuspumpade võimalik koormus. Soojuspumpade potentsiaalne soojuskoormus piirdus seega väikese võimsusega soojuspumba võimsuste korral 4500 tunniga aastas ja vähenes suurema võimsuse korral koormuse kestuse kõvera iseloomuliku kuju tõttu. Võttes arvesse soojuspumba temperatuuri piirangut, vähendati maksimaalset soojusvarustust 4000 tunnini.
Määrati erinevad asukohad, potentsiaalsed soojusallikad, läbilaskevõime piirangud ja kaugused olemasolevast kaugküttevõrgust, mida võib näha joonisel 10.10 ja tabelis 10.4 ning mida on selgitatud järgmistes punktides. Otsustati keskenduda heitsoojusele ja looduslikele soojusallikatele. Tööstuslikku jääksoojust ei arvestatud. Lisaks otsustati kasutada kommunaalettevõtte omandis olevat vara ja hooneid, et vähendada investeerimiskulusid. Veel lisati juhtum nr 13, milles käsitleti põhjavee soojuspumpa, mis asub kuni 100 m kaugusel. Eeldati, et koostootmisjaama lähedal asuvate soojuspumpade korral oleks elektri võrgutasu võimalik vältida, sest koostootmisjaam suudaks soojuspumpa elektriga otse varustada. Lisaks eeldati juhtumi nr 12 korral, et 2/3 12-kilomeetrilise ülekandetoru 30%-lisest soojuskaost on võimalik vältida, kui soojuspump paigaldada Maardu piirkonna lähedale.
| Nr | Asukoht | Soojusallikas | Piirang | Kaugus olemasolevast kaugküttevõrgust (km) |
| 1 | Biomassi koostootmisjaam | Pinnavesi | 2 MW | 0 |
| 2 | Reovee puhastusjaam | Reovesi | 4000–14000 m3/h | 2,5 |
| 3 | Katlamaja | Välisõhk | 10 MW | 0 |
| 4 | Katlamaja | Pinnavesi | 1 MW | 0 |
| 5 | Kesklinn | Merevesi | Piiranguid pole | 0,2 |
| 6 | Katlamaja | Järvevesi | 1200 m3/h | 0,3 |
| 7 | Katlamaja | Pinnavesi | 1 MW | 0 |
| 8 | Katlamaja | Välisõhk | 10 MW | 0 |
| 9 | Biomassi koostootmisjaam | Jõevesi | 6000–25000 m3/h | 0,6 |
| 10 | Biomassi koostootmisjaam | Välisõhk | 24 MW | 0 |
| 11 | Biomassi koostootmisjaam | Pinnavesi | 6 MW | 0 |
| 12 | Maardu | Merevesi | Kohalik soojusvajadus | 2,0 |
| 13 | 100 m olemasolevast kaugküttevõrgust | Pinnavesi | 6 MW/soojuspump | 0,1 |
Soojuspumba kavandatud temperatuurid olid pealevoolu jaoks 85 °C ja tagasivoolu jaoks 40 °C. See temperatuur vastab pealevoolutemperatuuri piirile, mis on kooskõlas kaasaegsete ammoniaagikompressorite rõhu ja temperatuuri piiridega.
Välisõhk
Välisõhu temperatuuri analüüsiti, kasutades 2016. aasta tunniandmeid. Arvestades Taanis kahele suuremahulisele õhksoojuspumbale paigaldatud aurustite teadaolevaid mõõtmeid, piiras tehnoloogiat katlamajade vaba ruum (nr 3 ja nr 8). Koostootmisjaamas (nr 10) on suvel jahutuseks juba paigaldatud kuivjahutid. Eeldati, et neid saab talvel kasutada õhksoojuspumba aurustite soojusallikana, kuna need sisaldavad glükooli ja vee segu. Lisaks võeti arvesse, et 25% sellest võimsusest ei kasutata talvel jäätõrje tõttu. Olemasolevate seadmete kasutamine tooks kaasa juhtumi nr 10 investeeringute kulude vähenemise, nagu on näidatud tabelis 10.6.
Põhjavesi
Eestis on põhjavee temperatuur 25–75 m sügavusel 6,5–7 °C. Uuringus on arvestatud pideva väärtusega 7 °C. Põhjavee kättesaadavuse, kasutamise ja vooluhulga kohta Tallinnas ei olnud täiendavaid üksikasju. Taani suurimate põhjavee baasil töötavate soojuspumpade võimsus on 4 MW. Selleks on vaja suurt kogust põhjavett, mida on raske ammutada ja tagastada, kahjustamata põhjavee pikaajalist stabiilsust. Sellepärast võib põhjavee soojuspumpade praktiline piir olla umbes 5–6 MW. Lisaks näitas Taanis Kopenhaagenis asuva piirkonna analüüs, et 50 m3/h vee pumpamine mõjutab põhjaveetaset ajutiselt 0,5 m võrra umbes 900 m raadiuses pubakohast. Seetõttu hinnati põhjavee soojuspumpade võimsuste piiride vahemikuks 1–6 MW, vastavalt juhtumite nr 1, 4, 7, 11 ja 13 võimalustele.
Merevesi
Merevee temperatuure mõõdab Eesti ranniku ümbruses riigi ilmateenistus. Kasutatud on 2016. aasta Pirita jaama tunniandmeid 1,5 m sügavusel. Merevee temperatuur võib olla talvel madalamatel sügavustel püsivam ja paar kraadi soojem. Tallinna lähedal on merevee sügavus aga umbes 10 m, mis tähendab, et talvel ei arvestatud suure temperatuuritõusuga. Minimaalne mõõdetud merevee temperatuur oli −0,1 °C, mis on lähedane Läänemere merevee külmumistemperatuurile, mis on hinnanguliselt −0,5 °C, kuna soolsus on 15–25‰. See piiraks kasutatava soojuse hulka, kuna aurusti sisse- ja väljalaskeava vahel peab olema soojusallika temperatuuri teatav erinevus.
Jõevesi
Pirita jõgi voolab koostootmisjaama lähedal Tallinnast ida poole (nr 9). Soojusallikat kirjeldava sisendina kasutati kuu keskmist veetemperatuuri ja minimaalset vooluhulka, mille andmed saadi riigi ilmateenistusest. Ka siin eeldati aurustist minimaalset võimalikku veetemperatuuri, mis piiraks võimaliku soojuse eraldumist väga külmadel perioodidel.
| Soojusallika parameeter | Ühik | Välisõhk | Pinnavesi | Merevesi | Jõevesi | Järvevesi | Reovesi |
| Soojusallika temperatuur | °C | –23 | 7 | 4 | 4 | 4 | 7 |
| Temperatuuride vahe | K | 6 | 6 | 3 | 3 | 3 | 6 |
Järvevesi
Suurim järv Tallinna lähedal on Ülemiste järv. Ülemiste katlamaja asub 300 m kaugusel järvest. Sinna on võimalik paigaldada soojuspump, mis kasutab soojusallikana järve vett (nr 6). Järve kasutatakse Tallinna suurima joogiveehoidlana – 88% linna veevarustusest tuleb sellest järvest. Seetõttu ei ole vee temperatuuri muutused ega saastumine mingil viisil soovitav. Potentsiaalset kasutamist soojusallikana uuriti sellegipoolest, lubades järve maksimaalset jahtumist tagastatava vee mõjul 2 °K võrra. Vee maht arvutati pindala ja keskmise sügavuse põhjal ja saadi tulemuseks u 23,6 miljonit m3. Kasutati kuukeskmisi veetemperatuure, tuginedes riigi ilmateenistuse andmetest leitud sarnaste omadustega järvede andmetele, samuti võeti arvesse minimaalset veetemperatuuri. Eeldades, et soojuspumba maksimaalne töötundide arv on 2500 ja vee jahutamine 3 °K, võiks soojusallika keskmine vooluhulk olla 1200 m3/h. See piirab allika võimsust 6 MW-ni.
Reovesi
Tallinna loodeosas asub suur reoveepuhasti, mis võiks olla potentsiaalne soojusallikas soojuspumbale. Kuna reovee bioloogiline puhastusprotsess on tundlik temperatuurimuutuste suhtes, otsustati soojusallikana uurida kõigepealt puhastusprotsessi läbinud reovett enne selle merre saatmist. AS Tallinna Vesi esitas temperatuuri ja vooluhulga igapäevased andmed terve aasta kohta. Mõõdeti ainult töötlemata vee vooluhulka. Puhastatud vee puhul eeldati siiski sama vooluhulka, kuigi tegelikkuses see nii ei ole. Puhastatud vesi pumbatakse ja hoitakse eraldi puhvermahutites, seejärel pumbatakse see teise kaevu ja hiljem lastakse merre. Päevane vooluhulk jaotati tundide kaupa ühtlaselt.
Investeeringute maht iga soojusallika korral on esitatud tabelis 10.6.
| Parameeter | Ühik | Välisõhk | Pinnavesi | Merevesi | Jõevesi | Järvevesi | Reovesi |
| Fikseeritud investeeringud | 1000 EUR | 188 | 505 | 484 | 484 | 484 | 484 |
| Muutuvkulud | 1000 EUR/MW | 677 | 640 | 550 | 550 | 550 | 550 |
| Püsivad tööshoidmise kulud | EUR/MW/a | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 |
| Muutuvad tööshoidmise kulud | EUR/MWh | 1,0 | 2,0 | 2,0 | 1,3 | 1,3 | 1,3 |
Erinevate soojusallikate temperatuurid on näidatud joonisel 10.11. Nagu võib näha, on enamiku soojusallikate, välja arvatud põhjavee, temperatuurid aasta jooksul erinevad. Talvel on kõrgeim temperatuur reoveel ja põhjaveel, järgnevad järvevesi, jõevesi ja merevesi ning kõige madalama temperatuuriga on ümbritsev õhk. Suvel on trend talvisest erinev. Olemasoleva baaskoormuse tõttu ei ole aga suvisel ajal soojuspumpadel soojuskoormust.
Uuringu tulemusena selgus, et optimaalne lahendus on paigaldada Tallinna kaugküttevõrku soojuspumbad koguvõimsusega 122 MW. Paigaldatavate soojuspumpade võimsus jaguneks soojusallikate vahel järgmiselt: kanalisatsioonivesi (46 MW), jõevesi (31 MW), välisõhk (24 MW), merevesi (13 MW) ja põhjavesi (6 MW ja 2 MW).
Taani puhul on hooajaline efektiivsustegur (SCOP) 3,3, samas varieerub see vahemikus 3,0 kuni 3,4 sõltuvalt soojusallikast. Täiskoormusel töötamise aeg on keskmisel 2670 tundi, mis on väiksem kui maksimaalne potentsiaal 4000 tundi. Soojuspumpade aastane kogutoodang oleks Taani juhul 325 GWh. Võrreldes kogu Tallinna kaugkütte soojustoodanguga, oleks soojuspumpade osakaal soojustootmises 16%, samas kui maagaasi osakaal väheneks 50%-lt 34%-le. See aga ei tähenda, et soojusvarustus muutuks jätkusuutlikumaks, mida näitab süsinikuheitme tegur. Kuna süsinikuheitme tegur on üle ühe, eraldaksid soojuspumbad maagaasikateldega võrreldes rohkem süsinikdioksiidiheitmeid. See on nii, sest Eestis oli keskmine elektrienergia CO2 heitmekoefitsient 2018. aastal üsna kõrge. Kui elektri CO2 heitmekoefitsient väheneks 0,95 tonnilt CO2/MWhel 0,7 tonnile CO2/MWhel, muutuks soojuspumpade kasutamine säästlikumaks kui maagaasikatelde kasutamine. Praegune soojuspumpade soojuskoormuse kestuse kõver on toodud joonisel 10.12. Osutub, et kaks põhjavee soojuspumpa töötasid nende madalate tegevuskulude tõttu peaaegu alati täiskoormusel. Ülejäänud 500 tunni jooksul eelistati aga soojusallikate efektiivsusteguri (COP) muutuste mõju tõttu teisi soojusallikaid. Lisaks on näha, et soojusvarustus jõevee ja ka merevee soojuspumbaga langes märkimisväärselt 1500 tunni jooksul. Selle põhjuseks on vee madal temperatuur veebruaris ja detsembris, nagu on näidatud joonisel 10.11. Neli põhjavett (kahes asukohas), jõevett ja välisõhku kasutavat soojuspumpa on eelistatavad nende madalate ekspluatatsioonikulude tõttu.
