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. Ne hyödyntävät vesivoimatekniikkaa varastoidessaan ylimääräistä sähköenergiaa pumppaamalla vettä korkeammalle tasolle. Tarvittaessa vesi vapautetaan 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.
Saksan itä- ja kaakkoisosassa sijaitsee useita Vattenfallin vesivoimalaitoksia.
- 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 merkittävän energiamäärän tuotannon. Laitokset toimivat myös Saksan sähköverkon selkärankana tarjoamalla niin sanottua "mustaa käynnistystä".
Musta käynnistys tarkoittaa voimalaitoksen tai verkon palauttamista toimintaan ilman ulkopuolista sähkönsiirtoa.
Pumppuvoimalaitokset tarjoavat mahdollisuuksia, joita monet muut fossiilittomat energialähteet eivät pysty tarjoamaan. Jos ei tuule, tuulivoimalat eivät tuota sähköä, ja jos on pitkään pilvistä, aurinkopaneelien teho laskee. Tämä heikentää sähköverkon vakautta. Pumppuvoimalaitosten kyky varastoida energiaa veden muodossa tekee niistä eräänlaisia akkuja, joita voidaan hyödyntää tarpeen vaatiessa.
- Mitä suuremmat vaihtelut sähköverkossa ovat, sitä suurempi on tarve tasapainolle, selittää Apel.
Tämän tasapainon ylläpitäminen on pumppuvoimalaitosten tärkein tehtävä. Niiden tarjoama akkumainen toiminto tarkoittaa myös, että ne voivat tasapainottaa verkkoa lähes välittömästi.
- Jos sähkönkulutus on korkea, pumppuvoimalaitos voi toimittaa energiaa verkkoon sekunneissa, selittää voimalaitosjohtaja Martin Loga, Vattenfall Wasserkraft GmbH.
Tämä reagointikyky ja joustavuus tekevät pumppuvoimalaitoksista myös erittäin kannattavia. Energiaa voidaan varastoida silloin, 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.
Saksa on monella tavalla edelläkävijä pumppuvoimalaitosten saralla, mutta yksi selkeimmistä esimerkeistä tämän tyyppisen energiantuotannon renessanssista löytyy Ruotsista. Kolmetoista vuotta sitten Uumajan lähellä sijaitseva Juktanin pumppuvoimalaitos suljettiin – tuolloin oletettiin, että lopullisesti. Nyt Vattenfall suunnittelee voimalan uudelleen avaamista. 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.
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 uudelleen avaamisessa keskittyy nyt kaikkien tarvittavien ympäristölupien ja rahoituksen hankkimiseen, koska Juktanin tarjoama lisäkapasiteetti on tulevaisuudessa tarpeen.
- 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.
--> Lue lisää energiatekniikan projekteista
Kuva: Wendefurthin pumppuvoimalaitos Saksassa