Mistä ei voi puhua, siitä on vaiettava

Kuva: Ihminen tarvitsee voimaa.

On hyvä tietää joitakin perusasioita, kun energiantuotannosta on kysymys:

"Minusta näyttää siltä, että moni ei energiatalouden kokonaisuutta halua tai osaa hahmottaa.

Muutama perusyhtälö vaikuttaa taustalla: Mitä enemmän heikon energiatiheyden omaavia lähteitä energiasysteemi käyttää, sitä epätaloudellisempi ja kalliimpi on järjestelmä. Mitä enemmän verkkoon kytketään näitä alhaisen energiatiheyden lähteitä, sitä enemmän tarvitaan säätövoimaa (varavoimaa) ja sitä enemmän energian käyttö maksaa.

Eikä tämäkään riitä: Riittävän varakapasiteetin turvaamiseksi perusvoimalaitoksia joudutaan ajamaan vajaalla teholla, ellei vesivoimaa ole tai tuonti ei ole mahdollista. Saksan esimerkkiä kannattaa tutkia yli ja ohi Japanin ydinvoimahaaverin. Sen ympärillä kuohuva panikointi vie pohja järkevältä ajattelulta ja analyysiltä.

Tuulivoimalat ja aurinkopaneelit tuottavat vain ajoittain sähköä verkkoon. Ongelmia syntyy, koska verkossa pitää JOKA HETKI olla käyttöä vastaava kapasiteetti, joka sekunti sekunnilta kompensoi paneelien, tuulivoiman ja muiden pienvoimaloiden verkkoon syöttämän sähkömäärän vaihtelut, vajauksen tai loppumisen kokonaan. Tarvitaan nopeasti käyttöön saatavaa varakapasiteettia. Se voidaan turvata Suomessa vesivoimalla, kaasu- ja öljykäyttöisillä voimaloilla, hiilivoimalla ja sähkön tuonnilla.

Tässä ei ole kysymys vain SIIRTOVERKOSTA, vaan valtavasta SÄÄTÖTEKNISESTÄ ongelmasta, mutta samanaikaisesti siis myös perusvoimalakapasiteetin vajaakäytöstä. Siksi tuulivoiman jättimaassa Saksassakaan ei tuulivoiman rakentamisen, taikka valtavilla rahasummilla tuettujen aurinkosähköpaneelien lisäämisen vuoksi ole ollut mahdollista sulkea yhtään hiilivoimalaa.

Säätövoiman olemassaolo on näin ollen pakollista ja sen tarve kasvaa. Jokainen muodikas merituulivoimala merkitsee lähes vastaavan säätövoimakapasiteetin varmistamista. Käsitys tarvittavan kapasiteetin prosenttiosuudesta vaihtelee, Saksassa se on yli 90, meillä tässä vaiheessa alle 50 prosenttia. Tuulivoiman osuuden kasvaessa prosenttiluku kasvaa. Tätä taustaa vasten on mahdollista ymmärtää, miten vaikeaa on KORVATA esimerkiksi verkosta poistettavat ydinvoimalat tuulivoimalla. Tuulivoima ei ole perusvoiman vaihtoehto.

Kyse ei ole vain sähkön määrästä, vaan myös sähkön laadusta eli jännitteen ja värähtelytaajuuden pitämisestä täsmälleen sallittujen toleranssien puitteissa. Kapasiteettia sähköntoimittajat pyrkivät varmistamaan rakentamalla oman kapasiteetin ohella rajojen yli ulottuvia siirtoverkkoja kaikkiin mahdollisiin ilmansuuntiin.

Jos esimerkiksi 20 000 MW sähkötehoa putoaa eurooppalaisessa verkossa pois, alenee vaihtovirran värähtelytaajuus 1 hertsin verran. Näin voi tapahtua esimerkiksi myrskyn pysäyttäessä Pohjanmeren tuulivoimat. Stabiliteetti edellyttää vaihtovirran taajuuden säätämistä sadasosahertsin tarkkuudella. Taajuusvaihtelut aiheuttavat esimerkiksi tietokonejärjestelmien kaatumista ja ennalta arvaamattomia ongelmia mm. teollisuuslaitosten ohjausjärjestelmissä.

Vaikutuksia on myös toiseen suuntaan. Kun säätövoima esimerkiksi verkossa tapahtuneen oikosulun vuoksi kytkeytyy päälle, siitä saattaa aiheutua toimivan tuulivoimalan tai kokonaisen voimalaryppään kytkeytyminen pois tuotannosta. Tämä on niiden ohjausjärjestelmien ongelma.

Peruskuormavoimalat yhdessä keski- ja huipputehovoimaloiden kanssa syöttävät Saksassa virtaa verkkoon 750 000 megawatin kokonaiskapasiteetilla. Suunnitteilla ja rakenteilla olevat merituulivoimalat ja nykyiset myllyt täydennettynä aurinkopaneelien verkkosähköllä tuottavat yhteensä 70 000 megawatin tehon. Vastaava säätövoima pitää olla joka hetki käytettävissä ja joka puolella maata.

Tuulivoiman saanti vaihtelee vuorokauden ajasta ja tunnista toiseen, myös vuodenaika ja säätila vaikuttavat olennaisesti. Aurinkosähkön saannin rajoitukset ovat itsestään selvät. Jos nämä ns. uusiintuvat lähteet kattavat kokonaistuotannosta runsaasti alle prosentin, verkon ongelma on suhteellisen pieni. Mitä suuremmasta prosenttiosuudesta puhutaan, sitä vaikeammaksi muuttuu säätövoimaongelma ja sitä kalliimmaksi muodostuu sähköenergian tuotanto kokonaisuutena.

Saksan tuulivoiman asennettu kokonaisteho oli v. 2009 n. 23000 MW. Tuulisähköä saatiin 1492 tuntia eli 17 prosenttia ajasta. Tuulisystteemin nimellistuotto vuodessa oli 201500 GWH, mutta saanti käytännössä tuo 17% eli 37772 GWH. Tuulisähkön osuus koko sähköntuotannosta Saksassa on noin 6,6 prosenttia. Tätä sietää rauhassa mutustella." Kari Arvola