Kurkiaskan voimalaitoksella energiaa varastoidaan superkondensaattoreihin

Kemijoki oy:n Aleksi Sarajärven mukaan vesivoimalla tuotetun nopean sähkön merkitys kasvaa jatkuvasti. Erityisesti tuulivoimatuotannon lisääntyessä sähköntuotannon on kyettävä vastaamaan aiempaa suurempiin kysynnän hetkellisiin vaihteluihin. Kuva Janica Karasti.
Kemijoki oy:n Aleksi Sarajärven mukaan vesivoimalla tuotetun nopean sähkön merkitys kasvaa jatkuvasti. Erityisesti tuulivoimatuotannon lisääntyessä sähköntuotannon on kyettävä vastaamaan aiempaa suurempiin kysynnän hetkellisiin vaihteluihin. Kuva Janica Karasti.

Kemijoki oy:n Kurkiaskan voimalaitoksella Sodankylässä sähköä tuotetaan vesivoiman ja superkondensaattoreihin varastoidun energian hybridijärjestelmällä.

SM Extra audioartikkelit

Sähköverkko joutuu aiempaa kovemmalle uusiutuvan energian osuuden kasvaessa merkittävästi. Kemijoki oy:n Kurkiaskan voimalaitoksella Sodankylässä sähköä on tuotettu tämän vuoden keväästä lähtien vesivoiman ja superkondensaattoreihin varastoidun sähkön hybridijärjestelmällä.

Viime vuonna voimalalla tehtiin laaja peruskorjaus. Tärkein syy 1990-luvun alussa valmistuneen vesivoimalan peruskorjaukselle oli turbiinin huonokuntoisen juoksupyörän uusiminen. Nykyaikaiset juoksupyörät ovat vanhoja parempia muotoilultaan, mikä tuo vesivoimatuotantoon tehoa lisää.

Näiden keskeisten osien uusimisten ja puhdistamisten lisäksi peruskorjauksen yhteydessä vaihdettiin kaikki sähkö- ja automaatiokeskukset. Kokonaisuuden vikasietoisuutta parantaa se, että kaikki järjestelmät ovat kahdennettuja.
Peruskorjauksen yhteydessä varauduttiin vuoden 2023 keväällä toteutettuun HYCAP-projektiin (HYdropower CAPacity) sähkövaraston ja vesivoimatuotannon yhdistämiseksi.

Voimalaitoksen betonipatojen kokonaispituus on 82 metriä. Putouskorkeus on 12,5 metriä.

Sähkövarasto toteutettiin kahteen merikonttiin asennetuilla superkondensaattoreilla ja tehoelektroniikalla. Sähkövaraston ja vesivoiman yhteissäätimellä järjestelmä pystyy optimoimaan, kannattaako tietyllä hetkellä sähkö ottaa varastosta vai virtaavasta vedestä.

– Tämä ratkaisu on meille uudenlainen. Joitakin samantyyppisiä hankkeita on toki pilotoitu muuallakin, sanoo projektipäällikkö Aleksi Sarajärvi Kemijoki oy:stä.

Kun yhä suurempi osa sähkön tuotannosta ja kulutuksesta perustuu uusiutuvan energian hyödyntämiseen, sähköverkon toimivuuteen ja kestävyyteen liittyvät vaatimukset kasvavat. Tämä johtuu siitä, että verkon hetkellinen taajuusvaihtelu on aiempaa suurempi.

– Taajuuden kautta saa käsityksen kulutuksen ja tuotannon tasapainosta koko sähköjärjestelmässä. Aiemmin sähköverkon 50 hertsin nimellistaajuudessa oli vaihtelua vähemmän kuin nykyään uusiutuvan energian osuuden kasvaessa. Tulevaisuudessa vesivoimalla tuotetun nopean säätövoiman merkitys vain korostuu, Sarajärvi sanoo.

Vesivoimatuotannon osuus Suomen koko energiantuotannosta on noin 20 prosenttia. Kemijoen, joka on alan suurin toimija, omistuksessa on 20 vesivoimalaa, joiden yhteenlaskettu teho on noin 1 150 MW.

Suomalaista automaatio-osaamista

Sähkövarasto auttaa voimalaitosta vastaamaan nopeasti sähköverkon häiriötilasta johtuvaan taajuusmuutokseen. Tekniikka perustuu sähkövaraston toimittaneen VEO oy:n kehittämään yhteissäätötekniikkaan. Sen keskeinen komponentti on turbiinisäädin VEO-eHPG (e Hydro Power Governor), joka ohjaa turbiinin ja sähköverkon yhteissäätöä verkkotaajuuden muutoksissa.

– Sähkön tuotannon ja kulutuksen on vastattava toisiaan jatkuvasti. Silloin kun ne eivät vastaa, verkkotaajuus muuttuu. Tämän epätasapainon korjaamiseen vesivoimalaitos on yksi parhaista ratkaisuista. Nyt ensimmäistä kertaa tuotantokäyttöön otettava hybridisäädin mahdollistaa taajuuden säädön ilman, että turbiinin mekaanisia säätölaitteita kulutetaan jatkuvalla ohjauksella, VEO:n vesivoima-automaatiotiimin pääsuunnittelija Jukka Kelloniemi kertoo.

Tämän ansiosta turbiinin ja sen säätölaitteiden eliniän voi olettaa jatkuvan oleellisesti pidempään verrattuna aiempaan.

– Uusi tekniikka on tarpeen, koska nykyisin verkkotaajuus on huomattavasti ”rauhattomampi” kuin ennen, Kelloniemi jatkaa.

Suurin osa Vaasassa vuonna 1989 perustetun Veon projektitoimituksiin sisältyvistä kojeistoista ja ohjaustauluista rakennetaan yhtiön omalla tehtaalla Vaasassa.

Vesa Tompuri, teksti
Janica Karasti, kuva ja video

Video Youtubessa Sähkömaailman kanavalla

Juttu on tiivistelmä Sähkömaailma Extran numerossa 5/2023 julkaistavasta pidemmästä artikkelista.

Verkkokursseja voi suorittaa koska tahansa!