Vesivoiman kehitys Suomessa
Vesivoimalla on tuotettu energiaa jo vuosituhansien ajan. Kemijoki Oy:n historiakatsaus kertoo kreikkalaisen Mitridateksen rakentaneen ensimmäisen tunnetun vesimyllyn Vähä-Aasian Lycus-jokeen vuonna 85 eKr. Vettä maapallolla on kuitenkin ollut jo miljardien vuosien ajan, joten eipä olisi ihme, vaikka jo 2 miljoonaa vuotta sitten eläneet Homo habilis –vaiheen esi-isämme olisivat käyttäneet veden voimaa hyödykseen työkalujen valmistuksessa ja arkipäivän elämässä.
Vesivoima on nostanut asemiaan tärkeimpänä säätövoiman lähteenä ja vesivoiman rooli tulee entisestään korostumaan myös tulevaisuudessa, kun tuuli- ja aurinkovoimaa rakennetaan kiihtyvällä tahdilla. Suomessa vesivoiman rakentaminen lähti liikkeelle Imatrankosken valjastamisella vuonna 1929. Imatrankoski oli jo tuolloin ja on edelleen Suomen suurin vesivoimalaitos 192 MW:n tehollaan. Tällä hetkellä vesivoiman kokonaistuotantoteho Suomessa on 3100 MW ja vesivoimalaitoksia on noin 250.
Suurimmat vesivoimajokemme ovat Kemijoki 1223 MW ja Oulujoki 650 MW tehoillaan. Jatkosodan jälkeen alkanut voimakas teollistumisen kasvu, joka johtui sotakorvausten täyttämisestä, vaati lisää energiaa. Vesivoiman rakentaminen kulta-aikaa olikin 1950–60 –luvut. Isot vesivoimalaitostyömaat olivat merkittäviä työllistäjiä ja suuri joukko nuoria työikäisiä muutti Pohjois-Suomen vesivoimajoille työn perässä. Vesivoimalaitostyömaat saattoivat työllistää jopa 1500–2000 työntekijää yhtä aikaa. Työmaiden ympärille kehittyi myös isoja uusia asutusyhdyskuntia. Väkiluku voimalaitoskylissä saattoi kohota jopa 3000 asukkaaseen. Työntekijöitä varten rakennettiin asuntoja ja uudet rakennukset edustivat modernia arkkitehtuuria silloisessa maalaismaisemassa. Alvar Aallon arkkitehtitoimistossakin työskennellyt arkkitehti Aarne Ervi on suunnitellut useita voimalaitoskylien rakennuskokonaisuuksia, jotka ovat asutuskäytössä vielä 70 vuoden jälkeenkin. Ervin suunnittelemista voimalaitoskylistä kauneimpia ja idyllisimpiä ovat Pyhäkosken voimalaitoksen ympärillä oleva Leppiniemen kyläyhteisö Muhoksella sekä Pirttikosken voimalaitoskylä Rovaniemellä.
Vesivoiman merkitys energiantuotannossa
Vesivoiman osuus globaalista sähköntuotannosta on noin 15 % ja Suomessa osuus on hieman suurempi, noin 19 %. Vesivoiman osuus uusiutuvan energian sähköntuotannosta on Suomessa noin 30 % ja koko maailmassa 75–80 %. Maailman johtava vesivoimantuottaja on Kiina, jossa sijaitsee Three Gorges Damin kokonaisteholtaan 22 500 MW vesivoimala, joka on teholtaan 7-kertainen verrattuna kaikkiin Suomen vesivoimalaitoksiin yhteensä.
Tulevaisuuden isoimpana haasteena energiantuotannossa tulee olemaan fossiilisista polttoaineista luopuminen ja tämän vajeen paikkaaminen uusiutuvalla energialla. Tuuli- ja aurinkovoiman voimakas lisärakentaminen tulee globaalisti olemaan avain tässä muutosprosessissa. Suurimmat haasteet tuuli- ja aurinkovoiman tuotannossa on energian pitkäaikainen varastointi. Sähkömarkkinoiden leimallinen piirre on, että sähköä täytyy tuottaa koko ajan yhtä paljon kuin sitä kulutetaan. Tätä tasapainoa ylläpidetään ns. säätövoimalla. Vesivoima on tällä hetkellä tärkein käytettävissä oleva säätövoima. Vesivoimalla pystytään reagoimaan lisäsähkön tuottamiseen sekunneissa ja täyteen toimintatehoon vesivoimalaitos yltää minuuteissa.
Nopean säätövoiman haasteeseen on vastannut myös vaasalainen VEO kehittämällä HYCAP-toimintamallin, jossa vesivoimalaitokseen integroidaan hybridisäädin ja superkondensaattoreista koostuva energiavarasto. Tämä uusi toimintamalli ohjaa nopean säätövoiman lähtemään superkondensaattorista, jolloin vesivoimalaitokseen kohdistuva äkillinen rasitus ei ole niin voimakas ja voimalaitoksen kunnossapitotarve pienenee.
Energian varastointia voidaan lisätä myös pumppuvoimalaitoksilla. Maailmalla kohteissa, joissa on riittävän suuret korkeuserot, pumppulaitokset ovat olleet jo pitkään tunnettuja. Suomeen ne tekevät vasta nyt tuloaan. Pumppuvoimalaitosten taloudellinen periaate on se, että halvan sähkön aikana ala-altaasta vesi pumpataan yläaltaaseen ja kun sähkön hinta nousee, sähköä tuotetaan pumppuvoimalaitoksessa tavallisen vesivoimalaitoksen toimintaperiaatteen mukaisesti. Tällä tavoin pumppuvoimalaitokset pystyvät hyödyntämään tuuli- ja aurinkoenergian tuottamaa ylijäämäsähköä ja energiaa saadaan varastoitua veden potentiaalienergiaksi. Kemijoki Oy:llä on suunnitteilla useita 200-600 MW:n pumppuvoimalaitoksia Kemijoen vesistöön. EPV Energia on aloittanut hankkeen pumppuvoimalaitoksen rakentamisesta entiseen Pyhäsalmen kaivokseen. Pyhäsalmessa vedelle saadaan 1445 m putoamiskorkeus, mikä on poikkeuksellista sekä Suomessa että maailmanlaajuisesti. Tyypillisesti pumppuvoimalaitosten korkeusero on vuoristoisissakin maissa vain satoja metrejä. Pyhäsalmen pumppuvoimalaitoksen teho tulee olemaan 75 MW ja energiantuotannon hyötysuhde 77 %.
Vesivoiman rakentaminen on herättänyt tunteita vuosikymmenien ajan. On selvää, että jokien patoaminen aiheuttaa muutoksia ekosysteemissä ja myös ihmisten elinpiiri voi muuttua. Tällä hetkellä voidaan kuitenkin sanoa, että uhraukset eivät ole olleet turhia, vaan saamme Suomessa olla tyytyväisiä olemassa olevaan voimalaitosinfraan, jonka varaan voimme luottaa myös globaalissa energiamurroksessa.
Tämä on yksi viidestä monimuoto-opiskelijoiden Uusiutuvat energiat -kurssin harjoitustyön yhteydessä tuotetuista jutuista.
Muut jutut:
