1. yle.fi
  2. Uutiset
  3. uusiutuvat energialähteet

Uusiutuvan energian varastointiin kehitetään uusia konsteja – tamperelaisyritys tähtää maailmalle menetelmällä, jossa ylijäämäsähkön energia säilötään hiekkaan

Tarkoituksena on ratkaista aurinko- ja tuulivoiman hankaluus eli se, että saatavuus vaihtelee päivästä toiseen.

uusiutuvat energialähteet
Markku Ylönen, tekninen johtaja, Polar nights energy
Tavallinen hiekka on hyvä ja halpa materiaali lämmön varastointiin, sanoo Polar Night Energyn tekninen johtaja Markku Ylönen. Marjut Suomi / Yle

Tampereen Hiedanrannassa, entisessä sellutehtaassa, keksijät ja yritykset kokeilevat uusia ratkaisuja kunnallistekniikan rakentamiseen. Yhdessä salissa on betoniseinäinen varasto, josta sen kehittäjät aikovat tehdä kansainvälisen menestystarinan.

Polar Night Energy Oy:n tekninen johtaja Markku Ylönen koputtaa sormellaan harmaata betonia.

– Tämän betoniseinän takana on 40 tonnia kuumaa hiekkaa.

Tarkemmin sanottuna seinän takana on noin kolmen megawattitunnin lämpövarasto, johon varastoidaan uusiutuvan energian ylijäämäsähköä tai mitä vain sähköä, jonka arvo on pieni ja joka on mielellään myös puhdasta.

Aurinkopaneeleja rakennuksen seinällä
Hiedanrannan koelaitos saa sähköä aurinkopaneeleista. Marjut Suomi / Yle

Tamperelaisyrityksen keksintö liittyy aurinko- ja tuulienergian keskeiseen pulmaan: yhtenä päivänä paistaa tai tuulee, toisena ei. Tarvitaan ison mittakaavan varastointiratkaisuja, jotta energiaa voidaan hyödyntää silloinkin, kun ei paista tai tuule.

– Esimerkiksi tuulivoimakapasiteetti on moninkertaistumassa Suomessa lähivuosina. Se johtaa siihen, että silloin, kun puhdasta sähköä on saatavilla, sen arvo romahtaa aika lähelle nollaa.

– Meidän ratkaisumme on lämmittää hiekkaa 500–600 asteeseen, jolloin saamme todella ison määrän energiaa varastoitua pitkällä aikaskaalalla ja hyödyllisessä muodossa, sanoo Markku Ylönen.

Havainneanimaatio Polar Night Energyn Oy:n lämpövaraston toiminnasta.
Kuva: Supergroup Studios, animointi Marjut Suomi / YleMarjut Suomi / Yle

Koetilassa sijaitseva varasto on mitoiltaan 5x5x5 metriä. Sen sisällä on aivan tavallista hiekkaa. Markku Ylösen mukaan ainoa laatuvaatimus on, se että hiekka ei saa sisältää palavaa ainesta.

– Ajatus lähti siitä, että veteen perustuvia lämpövarastoja on tehty jo vuosikymmeniä. Teimme havainnon, että jos halutaan mahdollisimman tehokkaasti vähentää päästöjä, kannattaa yhdistää sähkö- ja lämpösektori. Pystymme lataamaan varaston huomattavasti kuumempaan lämpötilaan kuin vesivaraston. Tavallinen hiekka toimii siinä mainiosti.

Hiekkaan voi varastoida aurinko- ja tuulienergian lisäksi myös teollisuuden hukkalämpöä, jos se on tarpeeksi kuumaa.

Varastot osana ilmastonmuutoksen hillitsemistä

Uusiutuvan energian käyttöä pyritään lisäämään Suomessa. Työ- ja elinkeinoministeriön mukaan uusiutuvien energialähteiden osuus energian loppukulutuksesta on Suomessa yli 40 prosenttia. Tavoitteena on nostaa uusiutuvan energian osuus yli 50 prosenttiin 2020-luvulla.

Aurinko- ja tuulienergian vaihtelu tekee sähköenergiajärjestelmän hallinnasta haastavaa, sanoo Tampereen yliopiston sähkövoimatekniikan professorin Pertti Järventausta.

– Sähköenergiajärjestelmässä sähkön tuotannon ja kulutuksen pitää olla joka hetki samansuuruinen, jotta järjestelmässä säilyy 50 hertsin taajuus. Aikaisemmin erityisesti tuotanto on säätänyt taajuutta sen mukaan, kuinka paljon järjestelmässä on kulutusta. Jatkossa, kun tuotanto on vaihtelevaa, myös kulutuksen pitää joustaa sen mukaan, paljonko tuotantoa on tarjolla. Energian varastointi on erityisen hyvä ratkaisu joustoon.

Pertti Järventausta, sähkövoimatekniikan professori, Tampereen yliopisto
Tampereen yliopiston sähkövoimatekniikan professori Pertti Järventausta on myös jäsenenä työ- ja elinkeinoministeriön työryhmässä, jonka tehtävänä on arvioida sähkönsiirron hinnoittelua.Marjut Suomi / Yle

Energiaa varastoidaan nykyään esimerkiksi akkuihin, veteen ja kaasuun. Professori Järventaustan mukaan akkuja käytetään tulevaisuudessa entistä enemmän lyhytaikaiseen varastointiin ja nopeaan tehonsäätöön. Myös Polar Night Energyn kaltaisille lämpöakuille on tarvetta.

– Erityisesti Suomen kaltaisessa ympäristössä, missä on kylmä talvi ja pimeä syksy, tarvitaan lisäksi pitkäaikaisempaa varastointia.

– Maailmanlaajuisesti taas aurinkoenergia ja lyhytaikainen varastointi ovat monella alueella ratkaisu. Myös vetytalous on vahvasti esillä tulevaisuuden visioissa. Siinä tehdään uusiutuvalla energialla elektrolyysin kautta vetyä, josta voidaan saada myöhemmin taas takaisin sähköä ja lämpöä.

Pertti Järventaustan mukaan ihmiskunnan suurin haaste on ilmastonmuutos. Sen hillitsemisessä energiantuotannolla on keskeinen rooli. Uusiutuvan energian lisääminen tarvitsee myös erilaisia varastointiratkaisuja, ja niiden kehittämisessä myös suomalaisen teollisuuden pitäisi olla aktiivisesti mukana.

Tavoitteena kansainvälinen menestystarina

Tampereen Hiedanrannassa sijaitseva 130 vuotta vanha Lielahden kartano saa kokeilussa lämpöä Polar Night Energyn varastosta. Tekninen johtaja Markku Ylönen kertoo, että ensi kesäksi on suunnitteilla kaukolämpöverkkoon kytkettävä lämpölaitos. Neuvottelut sijoituspaikasta ovat vielä käynnissä. Laitos tuottaisi kaukolämpöä kaukolämpöverkkoon noin 100 kilowatin lämpöteholla. Ylösen mukaan kyseessä on pienen mittakaavan laitos, jolla todistetaan kaupallinen toiminta.

– Sillä pyritään tuottamaan huippukuormaa eli kovilla pakkasilla voidaan öljykattiloiden sijaan purkaa lämpövarastosta lämpöä. Siten saadaan leikattua hiilidioksidipäästöjä.

Hiedanrannan Lielahden kartano
Lielahden kartano saa lämpöä Polar Night Energyn lämpövarastosta. Marjut Suomi / Yle

Yrityksen visioissa menetelmällä voisi lämmittää myös kokonaisen asuinalueen. Esimerkiksi Tampereen Hiedanrantaan on tulossa koteja 25 000 asukkaalle. Ylösen mukaan alueen lämmittämiseen tarvittaisiin varasto, jonka kapasiteetti on 3,5 gigawattituntia. Maan alle sijoitettava varasto olisi halkaisijaltaan 40 metriä ja syvyydeltään 25 metriä.

Tamperelaisyritys on patentoinut menetelmänsä ja tähtää kansainvälisille markkinoille. Markku Ylösen mukaan lämmön tarvetta on lähes kaikkialla maailmassa, kun otetaan mukaan myös teollisuuden lämmön käyttö.

– Polar Night Energy on rakennettu suoraan niin, että tästä tulee kansainvälinen menestystarina. Tänä vuonna lähdemme rakentamaan bisnestä ja pääsemme Suomen ja kenties Ruotsin markkinoille. Vuonna 2030 haluamme olla todella merkittävä toimija globaalisti.

Hiekkaa ämpärissä
Koelaitoksessa hiekka kuumennetaan sähköllä 500 –600 asteeseen. Marjut Suomi / Yle

Juttua korjattu 9.3.2021 klo 9.50: Tarkennettu otsikkoon, että hiekkaan varastoidaan energiaa, ei sähköä.

Juttuun lisätty 10.3.2021 kello 9.20 tietoa Polar Night Energyn kaukolämpöverkkoon liitettävästä laitoksesta.: Kyseessä on pienen mittakaavan laitos, jolla todistetaan kaupallinen toiminta.

Lue lisää:

Sähköverkkoja tukevien suurten akustojen käyttö lisääntyy – Ylöjärven kokeilussa sähköt on turvattu jo kolmessa myrskyssä

Tuulivoima mullistaa koko sähköjärjestelmää – sähköä on pian osattava käyttää ja varastoida silloin kun sitä tulee

Energian kausivarastoinnilla kysyntäpiikki – startup-yritys kaipaa kipeästi leveämpiä hartioita

Tulevaisuuden lämpöenergiavarasto otettiin käyttöön Vaasassa – vanhoista öljyvarastoista tuli päästöttömän lämmön lähde

Vantaalle louhitaan maailman suurin lämpövarasto, turpeen käyttö lopetetaan ja jätevoimalaa laajennetaan – fossiiliset polttoaineet jäävät pois vuonna 2026

Lue seuraavaksi