Akku tulivuoressa ja muita uusia ratkaisuja energian varastointiin
Uusiutuvan energian merkitys kasvaa, mutta haasteena on energian varastointi. Varastointiratkaisujen etsiminen on lisännyt kiinnostusta pumppuvoimalaitoksia hyödyntävää vesivoimaa kohtaan. Esimerkiksi Espanjassa ja Portugalissa tekniikan avulla tuotetaan jo enemmän sähköä kuin fossiilisilla polttoaineilla. El Hierron saarella tätä energiaa varastoidaan tulivuoren sisään.
Siirtyminen uusiutuvan energian käyttöön on käynnissä ympäri maailmaa, ja välillä muutos voi olla hyvinkin nopeaa: vain muutama vuosi sitten Kanariansaariin kuuluva El Hierro oli täysin riippuvainen fossiilisesta energiasta. Siirtyminen kohti vihreää sähköntuotantoa kuitenkin alkoi, kun saaren uusi yhdistetty tuuli- ja vesivoimala aloitti toimintansa vuonna 2015. Tämän jälkeen uusiutuvan sähkön osuus saarella on noussut jo 54 prosenttiin.
El Hierron tuuli-ilmasto ja pinnanmuodot tekevät saaresta erityisen otollisen pumppuvoimalalle, joka nykyään huolehtii saaren asukkaiden sähköntarjonnasta. Laitos hyödyntää tuulivoimaa, jonka avulla se pumppaa vettä kansan parissa ”akkuna” tunnettuun ja vesisäiliönä toimivaan lepäävään tulivuoreen. Varastoitua vettä voidaan käyttää vesivoimana, kun tuulivoima ei riitä sähkön tuottamiseen.
”Laitokseen kuuluu kaksi säiliötä, joista toinen sijaitsee 300 metrin ja toinen 700 metrin korkeudessa”, kertoo El Hierro Transformation Programme -hankkeen projektipäällikkö Javier Morales ranskalaislehti Le Monden haastattelussa ja jatkaa:
Yhdistetyn tuuli- ja vesivoimalan ansiosta tuulienergiaa voidaan varastoida El Hierron omaan ”akkuun”. Ratkaisulla varmistetaan saaren energiansaannin tasaisuus ja sähköverkon tasapaino, minkä lisäksi se vähentää fossiilisten energialähteiden käyttöä.
Lisää vihreää sähköä vesivarastojen avulla
Pumppuvoimalaitokset, joissa korkealla sijaitsevia vesialtaita käytetään akkujen tapaan, eivät ole uusi keksintö. Niiden merkitys kuitenkin korostuu sitä mukaa, kun sähköä tuotetaan yhä enenevässä määrin energiantuotannon kannalta arvaamattomampien auringon ja tuulen avulla.
Toinen esimerkki osittain tuulivoimalla pumpatusta vesivoimasta löytyy Calhetasta, joka sijaitsee Portugalille kuuluvalla Madeiran saarella. Kylän nykyisen vesivoimajärjestelmän kapasiteettia ollaan kasvattamassa muun muassa pumppujen, tuulivoiman ja uuden vesialtaan avulla. Jos kaikki sujuu suunnitelmien mukaan, uusiutuvan energian osuus kylän energiantuotannosta nousee 30 prosentista 50:een vuonna 2022.
Myös Saksan Gaildorfissa on käynnissä kutkuttava pilottiprojekti. Tuulivoimayhtiö Max Bögl Wind AG rakentaa ylätasangolle neljä tuulivoimalaa, jotka toimivat samanaikaisesti energian varastointiin tarkoitettuina vesisäiliöinä. Vesi varastoidaan tuulivoimaloiden jalustoihin, joista laskettu vesi virtaa alas tekojärveen tuottaen samalla sähköä. Kun tuulivoimasta on ylitarjontaa, vesi pumpataan takaisin säiliöihin.
Max Bögl Wind AG:n talouspäällikkö Jürgen Joos kertoo Windpower Engineering & Development -aikakauslehden haastattelussa.
Myös Pohjoismaissa etsitään ratkaisuja energian varastointiin
Pumppuvoimalaitosten huono puoli on, että ne vaativat suuren korkeuseron. Toisin sanoen niitä rakennettaessa on otettava huomioon maantieteellinen sijainti. Myös sääolosuhteiden tulee olla oikeanlaiset, jotta pumppujen toiminta tuuli- tai aurinkoenergian avulla voidaan varmistaa.
Suomessa ja Ruotsissa vesivoima tuottaa nykyiselläänkin melkein puolet sähköstämme. Virrat ja joet täyttävät altaat luonnollisesti, niin että vettä voidaan varastoida ja käyttää sähköntuotantoon. Tarvitsemme kuitenkin myös uusia varastointiratkaisuja, jotta voimme hyödyntää sähköverkkojemme lisääntyvän aurinko- ja tuulienergian parhaalla mahdollisella tavalla.
Seuraava askel: energian varastointi merellä?
Korkeuseroista riippuvaisia pumppuvoimalaitoksia ei voi rakentaa kaikkialle, mutta erilaisia varastointimahdollisuuksia tutkitaan parhaillaan ahkerasti. Esimerkiksi Chalmersin teknillisen korkeakoulun tutkijat saivat vuoden 2020 kesäkuussa EU:lta yli 450 000 euroa merelle sijoitettavien energiavarastojen kehittämiseen. Vuoristoseuduille soveltuvien varastointimenetelmien rinnalle halutaan kehittää ratkaisu, jota voidaan käyttää myös tasaisemmilla rannikkoalueilla.
”Chalmersilla tehtävänämme on suunnitella ja optimoida pumpputurbiineja näihin olosuhteisiin. Tutkimme myös, millaista rasitusta ne joutuvat kestämään erilaisissa käyttötapauksissa, ja selvitämme, miten siirtyminen pumppauksen ja turbiiniajon välillä onnistuu”, sanoo mekaniikan ja meritieteiden laitoksen virtausopin osastolla tutkimusta tekevä professori Håkan Nilsson chalmers.se-sivuston haastattelussa.
Merelliset energiavarastot, vesivarastona toimivat tuulivoimalat tai hyötykäyttöön valjastetut tulivuoret ovat kaikki osoituksia vihreään energiaan tehtävistä panostuksista. Tulevaisuus näyttää valoisalta: innovaatiot tekevät uusiutuvan energian käytöstä yhä houkuttelevampaa ja vievät kohti kestävää tulevaisuutta.
Linkkejä aiheesta:
Grona Del Vienton voimala
Spain's El Hierro island finishes 2019 with 54% renewables share
Madeira’s Calheta hydroelectric plant undergoes expansion
The world’s first wind turbines with built-in hydroelectric capability
