Tiesitkö? Tulevaisuudessa tarvitsemme monenlaisia energiavarastoja – pumppuvoima sopii pitkäaikaiseen varastointiin
Pumppuvoimalaitoksia on käytetty energian varastoimiseen ja säätövoiman tuottamiseen jo pitkään. Niiden toimintaperiaate ei silti ole monelle tuttu meillä Suomessa. Pumppuvoimaan, sen rakentamiseen, pumppuvoimalaitosten tekniikkaan ja energian varastointiin liittyy paljon erilaisia yksityiskohtia. Jaamme tässä juttusarjassa kiinnostavaa tietoa eri näkökulmista. Tällä kertaa kerromme, miksi sähkön tuotantomuotojen rinnalle ylipäätään tarvitaan monenlaisia energiavarastoja. Entä miksi säätövoimasta ja energiavarastoista puhutaan juuri nyt?
Energiajärjestelmämme haasteet kasvavat, kun yhteiskuntamme sähköistyy ja maamme sähkönkulutuksen arvioidaan kaksinkertaistuvan seuraavan 15 vuoden aikana. Tarvitsemmekin tulevaisuudessa kaikkia keinoja sähköjärjestelmän tasapainon varmistamiseksi. Kasvava, sään mukana vaihteleva tuotanto haastaa sähköjärjestelmämme tasapainon, sillä sähköä pitää tuottaa aina yhtä paljon, kun sitä kulutetaan. On tärkeää, että käytössämme on riittävästi säätövoimaa, eli sähköntuotantoa, joka saadaan nopeasti käyttöön tuotannon häiriötilanteissa tai kulutuksen huippuja tasaamaan. Lisäksi tarvitsemme kulutuksen joustoa ja monipuolisia energian varastointiratkaisuja.
Miksi yksi ratkaisu sähkön varastointiin ei riitä?
Monipuolinen energian varastointivalikoima mahdollistaa tehokkaamman energiankäytön, parantaa toimitusvarmuutta ja vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Eri varastointiratkaisuilla on keskenään erilaisia ominaisuuksia, jotka ovat eduksi eri käyttökohteissa ja tarpeissa: toiset niistä varastoivat sähköä lyhytaikaisesti ja toiset pidempään. Lisäksi eroja on esimerkiksi kapasiteetissa sekä hyötysuhteessa, eli siinä, kuinka suuri osa varastoidusta energiasta saadaan takaisin käyttöön.
Euroopassa käytetään useita energian varastointitekniikoita ja säätövoiman tuotantomuotoja sähköverkon tasapainottamiseen. Esimerkiksi
- pumppuvesivoima on tehokas ja yleinen tapa varastoida sähköä. Euroopassa sitä käytetään laajasti muun muassa Norjassa, Sveitsissä ja Itävallassa. Pumppuvoimalla pystytään varastoimaan sähköä tunneista jopa viikkoihin, eli varastointikapasiteetti on vesivaraston koosta riippuen suuri ja varastointiaika pitkä. Pumppuvoimaloilla on myös pitkä käyttöikä.
- litiumioniakut ovat yleistyneet nopeasti, niin autoissa kuin esimerkiksi teollisuudessakin. Akkujen säätöaika on sekunneista tunteihin – ne tarjoavat siis nopeaa säätövoimaa ja sopivat erityisesti lyhytaikaiseen energiavarastointiin ja sähköverkon vakauden ylläpitoon ja tasapainottamiseen. Toistaiseksi suuremman mittakaavan ja pitempiaikaiseen sähkön varastointiin akut ovat liian kallis ratkaisu.
- Ultrakondensaattori on tehokas, vesivoimalan yhteydessä toimiva lyhyen ajan energiavarasto. Ultrakondensaattorin teho saadaan käyttöön alle sekunnissa: se varaa sähköä ja vapauttaa sitä nopeasti verkkoon joidenkin minuuttien ajan, kun sähkön tarjonta sähköverkossa muuttuu äkillisesti. Ultrakondensaattorin avulla parannetaan vesivoiman suorituskykyä ja sen avulla säästetään vesivoimakoneistoja mekaaniselta kulumiselta.
Erityisesti keskittävissä aurinkovoimaloissa voidaan käyttää sulasuolavarastoja, joissa suola varaa lämpöä päivällä ja vapauttaa sitä tarpeen mukaan sähköntuotantoon, kun aurinko ei paista esim. yöaikaan.
Kaukolämpöjärjestelmässä lämpöä voidaan varastoida suurilla maan alla tai päällä sijaitsevilla kuumavesivarastoilla. Kuumavesivarastot ovat tehokkaita yhdessä sähkökattilan kanssa käytettynä varastoimaan sähkön ylituotantoa kaukolämpöjärjestelmässä käytettäväksi.