Energiatekniikka

Pumppuvoimalaitosten uusi tuleminen

Julkaistu: 2024-05-14 Päivitetty: 2024-05-14 kl. 09:21

Wendefurthin pumppuvoimalaitos Saksassa
Pumppuvoimalaitokset toimivat kuin jättiläismäiset akut. Niiden kyky varastoida suuria määriä vettä ja laskea sitä takaisin vesiturbiinien kautta energian tuottamiseksi on tehnyt niistä tärkeän sähköverkon tasapainottajan. Ruotsissa suunnitellaan jo suljetun pumppuvoimalan avaamista uudelleen.

Saksa esitteli vuonna 2010 "Energiewenden" (suomeksi energiasiirtymä), jonka tavoitteena on luoda kestävä, luotettava ja edullinen energiajärjestelmä. Suunnitelman mukaan Saksan kasvihuonekaasupäästöjä tulee vähentää 80-95 prosenttia vuoden 1990 tasosta vuoteen 2050 mennessä ja uusiutuvien energialähteiden osuuden maan energiapaletissa tulee nousta vähintään 60 prosenttiin.

Pumppuvoimalaitoksilla on keskeinen rooli tämän tavoitteen saavuttamisessa. Pumppuvoimalaitos hyödyntää vesivoimatekniikkaa varastoidessaan ylimääräistä sähköenergiaa pumppaamalla vettä korkeammalle tasolle. Tarvittaessa vesi lasketaan takaisin vesiturbiinien kautta, jolloin se tuottaa sähköenergiaa. Tämä mahdollistaa joustavan sähköntuotannon, jota voidaan käyttää tasaamaan säästä riippuvaisten uusiutuvien energialähteiden tuotantoa.

Pumppuvoimalaitokset eroavat perinteisistä vesivoimalaitoksista kyvyssään varastoida ja vapauttaa energiaa tarpeen mukaan, mikä tekee niistä tehokkaita uusiutuvan energian varastointiratkaisuja. 

Useita Vattenfallin vesivoimalaitoksia sijaitsee Saksan itä- ja kaakkoisosassa.
- Pidän pumppuvoimalaitoksia ikään kuin energiateollisuuden "Sveitsin armeijan linkkuveitsinä", sanoo Peter Apel, Vattenfallin Saksan-vesivoimatoimintojen varatoimitusjohtaja.

- Näiden laitosten tekniset ominaisuudet ja kyky varastoida energiaa mahdollistavat meille suuren määrän energiaa. Laitokset toimivat myös saksalaisen sähköverkon selkärankana tarjoamalla ns. mustan käynnistyksen.

Musta käynnistys tarkoittaa voimalaitoksen tai verkon palauttamista toimintaan ilman ulkoiseen sähkönsiirtoon turvautumista.

Käyttövalmis akku

Pumppuvoimalaitokset tarjoavat mahdollisuuksia, joita useat muut fossiilittomat energialähteet eivät tarjoa. Jos ei tuule, tuulivoimalat eivät tuota sähköä ja jos on pitkään pilvistä, aurinkopaneelit muuttuvat tehottomiksi ja heikentävät näin sähköverkon vakautta. Pumppuvoimalaitosten kyky varastoida energiaa veden muodossa muuttaa ne eräänlaiseksi akuksi, jota voidaan käyttää tarvittaessa.

- Mitä suuremmat vaihtelut sähköverkossa on, sitä suurempi tarve on tasapainolle, selittää Apel.

Tämän tasapainon ylläpitäminen on pumppuvoimalaitosten kaikkein tärkein rooli. Niiden tarjoama akkumainen toiminto tarkoittaa myös, että ne voivat luoda tasapainoa lähes välittömästi.

- Jos sähkönkulutus on korkea, pumppuvoimalaitos voi toimittaa energiaa verkkoon sekunneissa, selittää Martin Loga, voimalaitosjohtaja, Vattenfall Wasserkraft GmbH.

Tämä reagointikyky ja joustavuus tekevät pumppuvoimalaitoksista myös erittäin kannattavia: energiaa voidaan varastoida, kun hinnat ovat matalia, ja vapauttaa vettä, kun hinnat ovat korkeita. Pumppuvoimalaitokset tuovat myös muita ympäristöhyötyjä niiden sijaintialueille. Altaita voidaan käyttää tulvien vaikutusten lieventämiseen ja veden varastointiin kuivuuskausien ajaksi.

- Järjestelmä kehittyy yhä enemmän kyvyssään säätää virtausta vuoden aikana. Teemme tiivistä yhteistyötä viranomaisten kanssa hallitaksemme tämän parhaalla mahdollisella tavalla, sanoo Apel.

Suljettu voimalaitos avataan uudelleen

Saksa on monella tavalla edelläkävijä pumppuvoimalaitosten saralla, mutta yksi selkeimmmistä esimerkeistä tämän tyyppisen energiantuotannon renessanssista löytyy Ruotsista. Kolmetoista vuotta sitten Juktanin pumppuvoimalaitos, joka sijaitsee lähellä Uumajaa, suljettiin – tuolloin oletettiin, että lopullisesti. Mutta nyt Vattenfall suunnittelee voimalan uudelleenavaamista. Pilottitutkimus on suoritettu, ja vuonna 2027 yhtiö aikoo investoida laitokseen, joka oli Ruotsin suurin pumppuvoimalaitos tuotantonsa huippuvuosina 1979–1996.

- Ruotsin sähköjärjestelmässä on tapahtunut paljon muutoksia. Energiantuotannon portfolio on muuttunut. Meillä on vähemmän ydinvoimaa ja enemmän tuulivoimaa, mikä on vähentänyt järjestelmän joustavuutta. Pumppuvoima on tärkeä osa tämän ongelman ratkaisua, sanoo Johan Dasht, Vattenfallin vesivoimatuotannon johtaja.

- Ruotsi aikoo lähes kaksinkertaistaa sähköntuotantonsa tulevien 25 vuoden aikana. Teemme sen lisäämällä tuuli- ja ydinvoimaa, mutta siitä huolimatta järjestelmän joustavuuden merkitys kasvaa. Esimerkiksi silloin kun tuulee voimakkaasti ja hinnat laskevat, voimme hyödyntää tätä pumppaamalla vettä ylös korkeammille vesialtaille. Ja suuremman kysynnän aikoina voimme vapauttaa vettä toiseen suuntaan tuottamaan sähköä.

Poikkeuksellinen kapasiteetti

Juktanin käyttöönotto lisäisi merkittävästi Ruotsin tuotantokapasiteettia. Laitos voisi potentiaalisesti tuottaa noin 380 MW, mikä on suunnilleen kolmasosa ydinvoimalan kapasiteetista.

- Voisimme pyörittää laitosta noin neljä päivää vuorokauden ympäri. Puhumme siis poikkeuksellisen suuresta varastointikapasiteetista. Havainnollistaaksemme asiaa: maksimivarastointikapasiteetilla pystyisimme lataamaan noin puolen miljoonan sähköauton akun täyteen - kolme kertaa.

Haaste Juktanin uudelleenavaamisessa keskittyy nyt kaikkien tarvittavien ympäristölupien – ja rahoituksen – hankkimiseen, koska Juktanin tarjoama lisäkapasiteetti on tarpeen tulevaisuudessa.

- Kaikki sähköntuotanto Ruotsissa on ollut fossiilivapaata jo monta vuotta. Nyt tutkimme, miten voimme liikkua ja tuottaa kaiken muun fossiilivapaasti. Sen saavuttamiseksi meidän on käytännössä kaksinkertaistettava nykyinen sähköntuotantomme. Suurin osa tästä kasvusta tulee tuuli- ja ydinvoimasta, mutta olen vakuuttunut siitä, että pumppuvoima voi olla toinen tukijalka, Johan Dasht sanoo.

Kuva: Wendefurthin pumppuvoimalaitos Saksassa

Lataa pdf

Haluatko säästää tai tulostaa artikkelin? Lataa artikkeli alta niin saat sen sähköpostiisi. 

Tilaa uutiskirje