Vesivoima: Suomen vanhin uusiutuva ja verkon tärkein säätövoima
Kirjoittanut
Cornelia Zavoianu
Energiamarkkina-analyytikko Selectralla
Mitä vesivoima on ja miksi se on niin tärkeää?
Vesivoima tuottaa sähköä virtaavan veden liike-energiasta. Se on Suomen vanhin suuren mittakaavan uusiutuvan energian muoto ja sähköjärjestelmän tärkein nopeasti säädettävä tuotantomuoto eli säätövoima. Vesivoiman arvo ei ole vain se, että se tuottaa puhdasta sähköä ilman polttoainetta, vaan että sen tehoa voidaan nostaa ja laskea sekunneissa.
Tämä tekee vesivoimasta korvaamattoman juuri nyt, kun vaihteleva tuuli- ja aurinkovoima kasvaa. Kun tuulee, vettä säästetään altaaseen; kun tuuli tyyntyy, altaan vesi ajetaan turbiinien läpi kattamaan vajaus. Altaat toimivat siis eräänlaisena jättiakkuna, joka tasaa kulutuksen ja tuotannon välisen heilahtelun. Reaaliaikaisen vesivoiman tehon ja koko tuotantojakauman näet Suomen sähköntuotanto -sivulta.
Live · ENTSO-E · päivitetty 19:45
Vesivoimaa Suomen verkossa juuri nyt
Vesivoima on sähköjärjestelmän tärkein säätövoima. Näin paljon sitä on verkossa tällä hetkellä ja kuinka suuri osuus se on koko maan tuotannosta.
Lähde: ENTSO-E Transparency Platform, Suomen toteutunut tuotanto tuotantomuodoittain. Luvut päivittyvät automaattisesti ja ovat tuoreimmalta raportoidulta hetkeltä. Päästökerroin on tuotantojakaumasta laskettu arvio. Koko tuotantojakauman näet Suomen sähköntuotanto -sivulta.
Vesivoima Suomessa: vanhin uusiutuva ja säätövoiman selkäranka
Vesivoimaa on rakennettu Suomeen jo yli sadan vuoden ajan, ja se oli maan ensimmäinen suuren mittakaavan uusiutuva sähkön lähde. Suuret laitokset sijaitsevat pääosin pohjoisen suurissa jokivesistöissä, kuten Kemijoessa, Oulujoessa ja Iijoessa, joissa pudotuskorkeus ja virtaama ovat riittävän suuret. Etelämpänä vesivoima on pienimuotoisempaa, koska maasto on tasaisempaa.
Vesivoiman erityisrooli Suomessa on toimia säätövoimana. Se tarkoittaa, että vesivoimalla tasataan sekä kulutuksen että vaihtelevan tuotannon heilahtelut. Kun kulutus nousee aamulla tai tuulivoima romahtaa tyynen tullen, vesivoiman tehoa nostetaan nopeasti. Kun sähköä on liikaa, tehoa lasketaan ja vettä varastoidaan myöhempää tarvetta varten. Näet nämä liikkeet reaaliajassa sähköjärjestelmän tila -sivulta, joka näyttää myös tuonnin ja viennin.
Vesivoimala: näin pudotuskorkeus ja virtaama muuttuvat sähköksi
Vesivoimala muuttaa virtaavan veden liike-energian sähköksi yksinkertaisella mekaanisella ketjulla. Tehon ratkaisee kaksi suuretta: pudotuskorkeus eli se, kuinka korkealta vesi putoaa, ja virtaama eli se, kuinka paljon vettä kulkee sekunnissa. Mitä suurempi kumpikin on, sitä enemmän laitos tuottaa tehoa. Juuri siksi suuret laitokset sijaitsevat kohdissa, joissa jokeen saadaan aikaan riittävä korkeusero.
Koko ketju on suoraviivainen: ei palamista eikä lämpöhäviöitä, joten lähes kaikki putoavan veden energia saadaan talteen. Säätö tapahtuu yksinkertaisesti säätämällä turbiinille päästettävän veden määrää, mikä onnistuu sekunneissa. Tämä on vesivoiman tekninen salaisuus säätövoimana: sen tehoa voidaan muuttaa nopeammin kuin minkään polttoon perustuvan laitoksen.
Vesivoiman hyötysuhde: miksi noin 90 %?
Vesivoimalan hyötysuhde on erittäin korkea, tyypillisesti noin 90 %, kun mitataan veteen varastoituneen energian muuntumista sähköksi. Se on huomattavasti korkeampi kuin polttoon perustuvien voimalaitosten hyötysuhde, koska muunto vedestä turbiinin ja generaattorin kautta sähköksi on suora mekaaninen prosessi. Poltossa suuri osa energiasta karkaa aina hukkalämpönä, mutta vesivoimassa tätä häviötä ei ole.
Korkea hyötysuhde tarkoittaa, että lähes kaikki putoavan veden energia päätyy sähköksi verkkoon. Yhdistettynä siihen, ettei polttoainetta tarvita lainkaan, tämä tekee vesivoimasta poikkeuksellisen tehokkaan ja edullisen tuotantomuodon jo rakennetuissa laitoksissa. Sähkön rajakustannus on matala, minkä vuoksi vesivoima on usein mukana hinnoittelemassa pörssisähkön hintaa ja asettaa monella tunnilla sen rajahinnan.
Vesivoimalaitos ja sen rajat: miksi uusia ei juuri rakenneta
Vesivoimalaitos on virallisempi termi samalle asialle kuin arkinen vesivoimala: laitos, joka tuottaa sähköä virtaavasta vedestä. Vaikka vesivoima on puhdasta ja tehokasta, sillä on kaksi keskeistä rajoitetta, jotka estävät sen määrän kasvamisen Suomessa.
Ensimmäinen on paikkojen loppuminen. Parhaat koskipaikat on jo valjastettu, ja monet jäljellä olevat kosket on suojeltu koskiensuojelulailla, joten uusia suuria laitoksia ei käytännössä rakenneta. Toinen rajoite on veden vaihtelu: tuotanto riippuu vesitilanteesta, eli lumen sulamisesta keväällä, sateista ja altaiden vesivarastoista. Kuivana vuonna vesivoimaa on selvästi vähemmän, ja kevättulvan aikaan vettä voi olla enemmän kuin turbiinit ehtivät hyödyntää. Vesivoiman määrää ei siis voi kasvattaa vapaasti, minkä vuoksi sen rooli on ennen kaikkea säätää muuta tuotantoa, ei tuottaa jatkuvasti lisää energiaa.
Asiantuntijan huomio: vesi ja tuuli ovat täydellinen pari
Vesivoiman ja tuulivoiman suhdetta kannattaa ajatella parina, ei kilpailijoina. Tuulivoima on halpaa mutta vaihtelevaa: se tuottaa runsaasti tuulisina tunteina ja vähän tyynellä. Vesivoima taas on säädettävää, koska vettä voidaan varastoida altaisiin ja päästää turbiinille juuri silloin, kun sitä tarvitaan. Kun nämä yhdistyvät, tuulivoima tuottaa halvan energian ja vesivoima tuo joustavuuden, joka pitää verkon tasapainossa.
Kuluttajalle tästä seuraa konkreettinen oivallus. Mitä enemmän tuulivoimaa verkkoon tulee, sitä arvokkaammaksi vesivoiman säätökyky käy, ja sitä enemmän sähkön hinta seuraa säätä. Tuulisina, runsasvetisinä hetkinä hinta on matala; tyynenä, kuivana pakkaskautena korkeampi. Siksi säästö syntyy ajoituksesta: kun siirrät ison kulutuksen halvoille tunneille ja valitset kilpailukykyisen sopimuksen, hyödyt uusiutuvasta tuotannosta suoraan. Vertaa hinnat maksutta sähkövertailussa.
Vesivoimasta konkretiaan
Vesivoima näkyy suoraan sähköverkossa ja sähkön hinnassa. Näin seuraat sitä reaaliajassa ja hyödyt siitä itse.
Yhteenveto
Vesivoima on Suomen vanhin suuren mittakaavan uusiutuva energia ja sähköjärjestelmän tärkein säätövoima. Sen hyötysuhde on erittäin korkea, tyypillisesti noin 90 %, ja tehoa voidaan säätää sekunneissa, mikä tekee altaista eräänlaisen jättiakun tuuli- ja aurinkovoiman vaihtelun tasaamiseen. Uutta suurta vesivoimaa ei juuri rakenneta, koska parhaat kosket on jo valjastettu tai suojeltu ja tuotanto vaihtelee vesitilanteen mukaan. Seuraa vesivoiman osuutta Suomen sähköntuotannossa ja tutustu muihin uusiutuviin lähteisiin.