Energiajärjestelmässä on runsaasti ylijäämälämpöä. Kysymys kuuluu, mitä sillä tehdään. Sähköistymisen lisääntyessä ja energiajärjestelmän muuttuessa yhä sääriippuvaisemmaksi kiinnostus pitkäaikaiseen energiavarastointiin kasvaa. Yksi viime vuosina eniten huomiota saaneista vaihtoehdoista on kuuma kuoppavarasto.
Useissa Euroopan maissa testataan ja rakennetaan nyt kuoppavarastoja, jotka voivat varastoida lämpöä kesästä talveen. Tekniikka on perusidealtaan yksinkertainen, mutta vaatii huolellista suunnittelua, sopivaa geologiaa ja hyvin kehittyneen kaukolämpöjärjestelmän.
Maata, vettä ja eristettä
Käytännössä kuuma kuoppavarasto on suuri, kaivettu kuoppa, joka täytetään vedellä. Kuoppa eristetään huolellisesti ja peitetään, usein maa-aineksella ja suojaavalla kannella. Kun ylijäämälämpöä on tarjolla – esimerkiksi teollisuudesta, sähkön ja lämmön yhteistuotannosta tai aurinkolämmöstä – lämpö johdetaan veteen ja varastoidaan sinne.
Lämpö voidaan ottaa takaisin käyttöön myöhemmin, usein kuukausien kuluttua. Tämä tasaa eroja sen välillä, milloin energiaa tuotetaan ja milloin sitä tarvitaan. Siksi kuoppavarastot ovat erityisen kiinnostavia maissa, joissa lämmön tarve vaihtelee selvästi vuodenaikojen mukaan, kuten Pohjois-Euroopassa.
Suurikokoinen lämpövarasto
Kun lämpöä voidaan varastoida pitkiä aikoja, kuoppavarastot toimivat samankaltaisesti kuin lämpöakut. Toisin kuin perinteiset lämpöakut, kuoppavarastot eivät varastoi sähköä, vaan lämpöä. Se tekee niistä vähemmän joustavia käyttää, mutta samalla huomattavasti edullisempia varastoitua energiayksikköä kohti. Siksi ne sopivat hyvin kaukolämpöjärjestelmiin, joissa ne voivat täydentää esimerkiksi lämpövaraajia tai kallioon rakennettuja lämpövarastoja.
Sähkömarkkinoiden muuttuessa nopeasti vaihteleviksi kiinnostus ratkaisuihin, jotka voivat keventää järjestelmää huippukulutuksen aikana, kasvaa.
Sopii sinne, missä kaukolämmön osuus merkittävä
Tekniikka soveltuu parhaiten alueille, joissa kaukolämmöllä on jo keskeinen rooli. Kaukolämpöverkot tarjoavat valmiin infrastruktuurin sekä ylijäämälämmön talteenottoon että sen jakeluun asiakkaille.
Tanskassa on rakennettu useita suuria kuoppalämpövarastoja kaukolämpöverkkojen yhteyteen, usein aurinkolämpöpuistojen yhteyteen. Energiayhtiöiden näkökulmasta kyse on investointien ja pitkän aikavälin hyödyn punnitsemisesta. Kuoppavarastot vaativat suuria maa-alueita ja ovat pääomaintensiivisiä, mutta voivat parantaa järjestelmän toimintavarmuutta ja vähentää polttoainekustannuksia.
Palanen joustavampaa energiajärjestelmää
Kuumat kuoppavarastot ovat esimerkki siitä, miten varastointi voi auttaa hyödyntämään resursseja, jotka muutoin jäisivät hyödyntämättä.
Energiajärjestelmässä, jossa sähkö, lämpö ja teollisuus kytkeytyvät yhä tiiviimmin toisiinsa, sektorien väliset rajat hämärtyvät. Yhden prosessin ylijäämälämpö voi olla toiselle arvokas resurssi.
Kuoppavarastot eivät kuitenkaan ole universaali ratkaisu. Ne on yhdistettävä muihin teknologioihin ja sovitettava paikallisiin olosuhteisiin. Kuten muussakin energiavarastoinnissa, kyse on oikean keinon löytämisestä oikeaan paikkaan.
Teknologia kiinnostaa myös Suomessa. Hyvinkäälle ollaan rakentamassa maailman suurinta sorakuoppaan rakennettavaa kuoppavarastoa (PTES = Pit Thermal Energy Storage), joka on ensimmäinen laatuaan Suomessa. Käytöstä poistettuun sorakuoppaan rakennettavaan lämpövarastoon mahtuu 380 000 kuutiometriä vettä. Kertalatauksen energiamäärä on 18 000 megawattituntia, ja vuositasolla varaston läpi virtaa jopa 90 – 100 000 megawattituntia lämpöä – määrä vastaa lähes neljännestä koko Hyvinkään vuotuisesta lämmöntarpeesta. Kuoppavaraston on määrä valmistua vuonna 2027.
