Veden voima

Jos joku nyt nostaisi luukut, olisimme hetkessä veden alla.

Olemme Suomen suurimmassa vesivoimalaitoksessa Imatralla ja laskeutuneet vedenpinnan alapuolelle katsomaan yhtä turbiineista.

Täällä käy harvoin ketään.

Tavallisesti paikka on täynnä vettä, ja nyt pysähdyksissä oleva turbiini valjastaa Vuoksen käsittämätöntä voimaa energiaksi.

Tänään vedentuloa sääntelevät luukut on kuitenkin laskettu alas rutiinihuollon ajaksi ja pinnan alapuolellakin voi hengittää.

Imatran voimalaitoksen kuusi muuta turbiinia pyörivät vierailuhetkellä, kuten ovat pyörineet jo vuodesta 1929. Vierailuhetkellä ne tuottavat sähköä yhteensä 150 megawatin teholla.

– Vesivoima on Suomen sähköjärjestelmän kivijalka, joka mahdollistaa säästä riippuvan energian, kuten tuulivoiman, lisäämisen. Siinä mielessä se on vihreän siirtymän mahdollistaja, sanoo Tuomo Sinisalmi Fortumilta.

Energiayhtiön Suomen vesivoimasta vastaava johtaja tuskin voisi ollakaan muuta mieltä, mutta hänellä on myös perustelut puheilleen.

Veden voima piilee sen joustavuudessa.

Vesivoima on ainoa päästötön tuotantomuoto, jota voidaan säädellä tarpeen mukaan ja erittäin nopeasti, jopa sekunnin tasolla. Kun sähköjärjestelmän tasapaino horjuu, apuun tulee usein vesi.

Ja tasapainoilua tarvitaan, koska sähköä on tuotettava joka hetki saman verran kuin sitä kulutetaan. Sen varastointi ei vielä isossa mittakaavassa onnistu.

Tulevaisuudessa tätä niin kutsuttua säätövoimaa tarvitaan entistä enemmän, kun yhä suurempi osa energiasta tuotetaan säästä riippuvaisella tuuli- ja aurinkovoimalla.

Aina ei tuule tai paista, ja silloin kulutuksen ja tuotannon tasapaino on haettava toisaalta.

– Kun tuulee, tuulivoimaa on paljon ja vesivoimaa vähän, ja päinvastoin. Vaikka vesivoimalla tuotetaan vain viidennes Suomen sähköstä, se muodostaa noin 70 prosenttia säätövoimasta. Siinä mielessä se on kokoaan suurempi energiantuotantomuoto, sanoo Sinisalmi.

Vesivoima on siis tuulivoiman kaveri, ja se näkyy myös tilastoissa.

Grafiikka näyttää, kuinka eräällä lokakuun viikolla vesivoimaa lisättiin aina silloin, kun tuulivoimaa oli tarjolla vähän. Kun halpaa tuulivoimaa taas oli saatavilla, vettä ajettiin vähemmän.

Vierailuviikolla joulukuussa koko sähköjärjestelmän tila oli tiukempi, ja kaikkea tuotantoa tarvittiin. Siksi vesi- ja tuulivoiman käyrät kulkevat toisessa grafiikassa enemmän samaa matkaa.

Vaikka Imatran voimalaitos on Suomen suurin, sen säätömahdollisuudet eivät ole rajattomat.

Vettäkään ei ole määräänsä enempää, ja voimaloiden on huolehdittava siitä, että vedenkorkeudet pysyvät määrätyissä rajoissa ympäri vuoden. Vedenkorkeuden vaihteluilla on vaikutusta paitsi vesistön eliöihin, kaupunkivoimalassa myös kaupunkilaisten arkeen.

– Jos vettä ajetaan liikaa, Imatran McDonaldsin piha tulvii, kärjistää Fortumin paikallisedustaja, Imatran voimalaitoksen “talonmies” Erkki Luukkonen.

Vuoksen voimalaitoksia sitoo lisäksi maiden välinen niin sanottu rajavesisopimus.

153 kilometriä pitkä laskujoki jatkuu Venäjän puolelle, joten Fortumin on ilmoitettava itänaapuriin ennakkoon, miten vettä viikkotasolla juoksutetaan – jotta siellä voidaan tehdä omaa säätöä.

– Usein naureskellaan, että Oulujoen vesistöstä vastaavalla kollegalla on kaikki paremmin, vitsailee Luukkonen.

Oulujoen virtaamaa ei ole yhtä tarkasti säännelty, joten siellä laitokset voivat osallistua säätöön vapaammin.

Mistä lisää säätöä?

Vesivoima ei ole ainoa säätövoima, mutta se on merkittävin.

Säädettävän energiantuotannon määrä on Suomessa viime vuosina vähentynyt, kun esimerkiksi hiiltä polttavia lauhdevoimaloita on suljettu. Kivihiili on iso päästölähde, ja sen poltto loppuu vuoteen 2029 mennessä.

Nyt vesivoima vastaa 70 prosentista Suomen sähköjärjestelmän säädöstä. Iso merkitys on myös tuonnilla Ruotsista, missä noin puolet kaikesta energiasta tuotetaan vesivoimalla.

Vesivoimaa ei kuitenkaan enää juuri saada lisää, sillä käytännössä kaikki isot vesistöt on jo valjastettu käyttöön. Nykyinenkään vesivoima ei ole ongelmatonta, sillä voimalat sulkevat vaelluskalojen reittejä.

Mistä siis lisää säätöä? Sitä mietitään vajaan viidenkymmenen kilometrin päässä Imatran laitoksesta LUT-yliopistossa.

– Iso kysymys on, millä tavalla tehotasapaino taataan, kun tuulivoiman määrä moninkertaistuu nykyisestä, sanoo apulaisprofessori Jukka Lassila.

Säätövoiman tarvetta on vaikea laskea tarkasti.

Kantaverkkoyhtiö Fingridin arvion mukaan vuonna 2030 tuulivoiman kapasiteetti nousee jopa 20 000 megawattiin, ja sillä voitaisiin tuottaa jopa puolet Suomen sähköstä. Jouston tarvetta lisää myös ennakoitu kulutuksen kasvu.

Vety on tulevaisuuden vetoapu

Paljon odotuksia on ladattu vetytalouteen, sillä vety mahdollistaa energian varastoinnin.

Kun tuulee paljon, tuulella voitaisiin tuottaa puhdasta vetyä varastoon.

Sitä voitaisiin käyttää teollisuuden tarpeisiin tai muuttaa takaisin sähköksi silloin, kun ei tuule ja sähkö on kallista. Prosessissa syntyy häviötä, mutta vedystä odotetaan silti merkittävää energiajärjestelmän joustajaa.

Suunnitelmia on vireillä paljon, mutta tulevaisuuteen on vielä matkaa.

Pelkkiin uusiin tuotantoteknologioihin luottaminen ei myöskään riitä, vaan myös kulutuksen täytyy muuttua.

Näin sanoo tuulivoimaan erikoistunut tutkija Matti Koivisto Tanskan teknillisestä yliopistosta. Hän laskee työkseen erilaisia pitkän aikavälin skenaarioita tulevaisuuden sähköjärjestelmästä.

– Tähän asti tuotanto on joustanut kysynnän mukaan, mutta tulevaisuudessa tämä kääntyy toisin päin: tuotantoa on sen verran kuin on, ja sähkönkulutus mukautuu siihen.

Koiviston mukaan kulutuksen joustaminen on välttämätöntä, kun tuuli- ja aurinkovoiman määrä kasvaa. Hän uskoo kulutusjoustojen löytyvän melko luonnostaan.

– Tuulivoiman kasvava osuus laskee sähkön keskihintaa, mutta lisää hinnan vaihtelua. Näin hinta alkaa ohjata sähkönkulutusta entistä enemmän, ja muodostaa kannusteen sekä teollisuudelle että kuluttajille.

Jo nyt hinta ohjaa monien teollisuuslaitosten tuotantoa. Kodeissa mahdollisuudet puolestaan liittyvät esimerkiksi lämmitykseen, jota voitaisiin ohjata markkinatilanteen mukaan. Kaukolämpöverkon sähköistyminen ja lämmön varastointi tuovat mahdollisuuksia.

Mutta ei silti ole mitään yhtä hopealuotia, sanoo LUT-yliopiston Lassila.

– Siinä on käännettävä kaikki kivet ja kannot. Tasapainoa voidaan hakea niin energian varastointiratkaisuista, siirtoyhteyksien lisäämisestä kuin kysynnän joustoista.

– Pääasiassa tämä voimalaitos osallistuu säätöön vuorokausitasolla. Yöllä ajetaan hitaampaa ja päivällä kovempaa, Luukkonen sanoo.

Jos jokin iso voimalaitos yllättäen tippuisi sähköverkosta, Imatran voimalaitos voisi osallistua myös Fingridin hallinnoimaan nopeaan säätöön, mutta kuitenkin laitoksen virtaamamääräysten rajoissa.

Vuonna 2022 valtaosa Suomen energiantarpeesta katetaan tasaisesti jauhavalla ydinvoimalla, tuonnilla ja vesivoimalla.

Jo muutaman vuoden päästä tuulivoiman odotetaan nousevan kolmen kärkeen, ja vuosikymmenen loppuun mennessä ykkössijalle.

Ja mitä enemmän tuotanto on tuulivoiman varassa, sitä enemmän sähkömarkkinaan tarvitaan joustoa.

Huomenna tuulee, ensi viikolla ehkä ei. Mutta vesi virtaa.

Juttua varten on haastateltu myös Energiateollisuuden vesivoima-asiantuntijaa Marja Rankilaa ja Fingridin strategisen verkkosuunnittelun päällikköä Mikko Heikkilää sekä yksikön päällikköä Jyrki Uusitaloa.

Korjaus 9.1. klo 14.16: Jutun ensimmäisessä grafiikassa vesi- ja tuulivoiman tuotanto oli kuvattu väärin päin. Korjattu grafiikka ja sitä selittävä kappale jutussa.