Sähköverkossamme ei energiaa voi varastoida minnekään merkittäviä määriä, vaan sitä pitää tuottaa samaa tahtia kuin sitä kulutetaan.
Toissavuonna USA:ssa julkaistiin tutkimus, jonka mukaan tuulivoimaloista saadaan melko luotettavasti noin 33-47% asennetusta nimelliskapasiteetista, kunhan myllyt on levitetty tarpeeksi laajalle alueelle ja ne ovat kiinni yhdessä verkossa. Tällöin ei edes suursäävaihtelut vaikuta paljoa tuotantoon,
Uudemmassa hollantilastutkijan paperissa 4-10 GW tuulituotannon ylimäärä (jopa noin 1/3 osa Hollannin kokonaiskulutuksesta) ei tarvitse energiavarastoja, jos energiamarkkinoilla saadaan myydä tuotantoylimääriä nopeammassa syklissä kuin 24 tuntia. Tutkija toteaa että ongelma ei ole tuulen hiljentyminen, vaan mitä tehdä ylituotannolle kovan tuulen aikaan.
Parikymmentä MW tuulivoimaa ei merkitse mitään sen paremmin tuuli-intoilijoille kuin verkolle, sata MW alkaa jo tarvita säätövoimareservejä, tai sitten tuulivoiman ostajille pitää myydä myös tuotantokatkot. Katkojen myynti tarvitsee kauko-ohjattua kuorman pudotusta - mutta eihän se käy, töpselistä pitää tulla sähköä...
Tuulivoiman pohjoismaisessa mannekiinimaassa, Tanskassa, aluetta on aivan liian vähän suursään aluevaihteluiden verkotettuun kompensoitumiseen ja lisäksi maakin on liian lattea että siellä olisi mahdollisuutta tehdä gravitaatioakkuja tasoittamaan tuulen melko nopeasta vaihtelusta aiheutuvaa tuotannon vaihtelua. Niinpä Tanskan verkossa ylläpidetään jatkuvassa ajovalmiudessa (siis kuumana, energiaa tuottamattomana, mutta CO2 tuotannossa) muutamaa sataa MW hiilivoimakapasiteettia otettavaksi nopeasti käyttöön/pois kun tuulivoima laantuu/yltyy. Sama hiilivoimakapasiteetin ajovalmiuden ylläpito on myös Saksassa. Ei siis voida mitenkään väittää että tuulivoima olisi CO2-vapaata tuolla!
Suomi on melkein tarpeeksi laaja jotta tällaiset laaja-alaiset tehokeskiarvoistukset pätisivät, mutta ei kuitenkaan. Nyt meillä on verkossa hiukan tuulivoimaa jonka tehovaihtelu kyetään vielä kompensoimaan nopeasäätöisellä vesivoimalla, mutta jos sitä tehdään lisää, tullaan tilanteeseen missä on pakko tehdä isoja akkuja, tai pitää noita hiilivoimaloita kuumana nopeaa käyntiinottoa varten.
Vanhaa tekniikkaa käyttävät tuulimyllyt toimivat energiaa tuottavasti melko rajallisella tuulennopeusalueella, koska generaattorin pyörimisnopeus täytyy pitää juuri oikeana tuottaakseen 50Hz verkkovirtaa - ja niissä käytettiin hyvin moniportaista säädettävää vaihteistoa pitämään generaattorin nopeus oikeana tuulennopeuden vaihdellessa. Oululaisen WinWinD:in 1MW ja 3MW tuulimyllyt ovat yksinkertaisempia ja kykenevät toimimaan paljon laajemmalla tuulennopeusalueella tuottaen tehoa verkkoon, koska generaattorin tuottama energia ajetaan ensin 690V tasavirtalinjaan josta teho vaihtosuunnataan verkkoa varten ja tornin juurella se muunnetaan 20kV keskijänniteverkolle.
Verkon vajaatuotantotilanteessa verkossa olevat generaattorit ylikuormittuvat ja niiden pyörimisnopeus hidastuu. Niiden ylikuormitusaste on kuitenkin sen verran rajallinen, että turbiinien tuottama energia ja pyörivän massan hitausvoimat riittävät ylläpitämään verkkoa sen aikaa että nopeavasteista lisätuotantoa saadaan ajoon. Tämä nopeasti otettava lisätuotanto tunnetaan yleisesti termillä "säätövoima".
Vastaavasti kun verkon kulutus vähenee alle tuotannon, generaattorien kuormitus vähenee ja tuotantojärjestelmien stabiilisuuden säilyttämiseksi ylimääräistä tuotantoa pitää ottaa pois.
Mistä 100MW akkusysteemi? Entä 1000MW?
Fairbanksissa Alaskassa on BESS järjestelmä joka kykenee tuottamaan noin 27MW tehoa 15 minuutin ajan NiCd akustosta paikallisen kantaverkkon katketessa syystä tai toisesta. BESS on todella suuri UPS järjestelmä joka kytkeytyy 100kV tason verkkoon Fairbanksin kaupungissa. BESS tarjoaa lyhytaikaista apua tuotantovajeeseen. Hitaammin käynnistyvät generaattorit saadaan vauhtiin tuossa 15 minuutissa. BESS on myös lajissaan maailman suurin. BESS on kuitenkin tarkoitettu vain tarjoamaan tilapäistä lisäenergiaa kun siirtojärjestelmät ovat pettäneet jostain syystä, siitä ei ole paikaksi jonne puskea tuulituotannon ylijäämää.
Tekniikkana tarjolla on myös pyöriviä inertiamassoja (1 MVA luokkaa per yksikkö), magneettikenttävaraimia (1 MVA luokkaa), kondensaattoripankkeja (0.1 MVA). Näiden tuotantoajat ovat kuitenkin lyhyitä, muutamasta sekunnista enintään minuuttiin.
Mitä tehdä kun tuollainen laitos ei riitä?
Erityisesti mitä tehdä kun tuulivoima tuottaa enemmän, kuin verkko kuluttaa?
Nopeasti käynnistyvää/pysähtyvää generointikapasiteettia ovat erilaiset paineilman varassa kuivaksi puhalletut vesiturbiinit jotka pyörivät verkkovirralla. Tätä käytetään yleisesti meillä ja maailmalla isoissa vesivoimaloissa, joita pidetään tuotantoreservissä. Kukin 10-200MW generaattori on näin valmiiksi verkkosynkronissa ja kykenee tuottamaan energiaa verkkoon heti kun turbiini tarjoaa akselille vääntömomenttia. Tyypillinen vasteaika tällaiselle etukäteen synkronoidulle vesiturbiinille on 10-20 sekuntia nollasta täyteen tehoon siitä kun syöttöventtiiliä aletaan avata siihen että virtaus on täydellä nimellisellä tasolla. (Pikavastereservissä pito tarvitsee tietysti energiaa, noin 1-3% generaattorin kapasiteetista.) Pysähdyksissä olevan vesivoimalan generaattorin käynnistys ja verkkosynkronointi kestää tyypillisesti 70-90 sekuntia.
Walesissa on suuri painovoimaan perustuva akku, jonka kokonaishyötysuhde on samaa luokkaa kuin Fairbanksin BESS:illä, mutta sen teho ja toiminta-aika ovat moninkertaiset. Dinorwig:in laitos on Euroopan suurin pumppuvoimala. Se kykenee vastaamaan Brittien tapoihin laittaa teevedenkeittimet päälle samalla hetkellä televisioidun jalkapallo-ottelun tauoilla ja sen valvomossa todella seurataan televisioituja otteluita noiden taukojen oikea-aikaiseksi havaitsemiseksi. Dinorwig:in spekseissä sanotaan: nollasta täyteen 1320 MW verkkosynkronoituun tehoon 12 sekunnissa. Jotkin lähteet sanovat laitoksen kapasiteetiksi noin 1800 MVA, joka sekin voi olla totta riippuen cosini-fiin arvosta.
Dinorwig kykenee tuottamaan maksimitehoaan 5 tuntia täydestä yläaltaastaan ja systeemin kokonaishyötysuhde on luokkaa 74-75%. Systeemiä ladataan yöllä matalan kulutuksen aikaan ja puretaan päivällä korkean kulutuksen huipuissa.
Britannia on myös enimmäkseen varsin tasainen, eikä sillä ole mitään isoja padottuja jokia. Suomi pärjäsi aiemmin ihan hyvin hidassäätöisellä lämpövoimalla ja vakiotehoisella ydinvoimalla, joita säädetään pääasiassa Kemijoen vesivoimalla. Kun tuulivoiman määrä lisääntyy ja sen tuotannon vaihtelevuus alkaa olla verkon kannalta häiritsevän voimakasta, tarvitsemme lisää säätövoimaa. Isoja jokia ei ole enää padottavaksi ja kaikkinainen patoamisen vastustus on kovaa. Vuotoksestakaan ei ole kovin runsaaksi hetkellisen säätövoiman lähteeksi, vain noin 35MW. Lisäksi sen alajuoksuna on Kemijoki, josta ei saa pumpattua vettä takaperin kovin isoja määriä.
Parin isokokoisen järven välillä voisi tehdä pumppuvoimalan jonne ajettaisiin tuulituotannon ylijäämää, kyllin isot järvet eivät heiluttelisi pintaansa paljoakaan vaikka virtaama olisi suurikin - mutta kun se energia on kiinni myös pudotuskorkeudesta, eli järvien välissä pitäisi olla selvä koski ja virtaama hyvin iso, jos korkeutta on vähän...
Käytännössä tarvitaan erikseen optimoituja pumppuvoimaloita.
Mutta minne pumppuvoimala? Ympäristönsuojelijat eivät missään tapauksessa halua sellaisia yhtään minnekään, "kyllä säästämisen ja tuulivoiman pitää riittää", eikä tietysti nimbytkään. Tarvitaan ylänkö joka on muutaman kilometrin päässä 50-200 metriä alemmasta isosta järvestä (korkeaa merenrantaa meillä ei ole), jonka vedenpintaa voisi heilutella muutaman metrin (tai todella isosta järvestä jonka vedenpinta ei heiluisi havaittavasti). Dinorwigin esimerkissä yläaltaan pinnankorkeus vaihtelee 30 metriä, ala-altaan huomattavasti vähemmän - vain muutaman metrin.
Potentiaalienergiaa vedellä on yhtä kuutiometriä kohden: Epot = m*g*h, eli 1000 kg * 9.81 m/s2 * 1 m = 9.8 kilojoulea jokaista korkeuseron metriä kohden. Tuosta saadaan sähköksi noin 8.0 kVAs erilaisten virtaus- yms. häviöiden jälkeen.
100 metrin korkeuserolla ja 125 m3/s virtauksella tuotetaan 100 MW teho. Pienemmällä korkeuserolla tarvitaan vastaavasti isompi virtaus. 100MW tehoinen laitos joka tuottaa tehoa 5 tuntia (vrt. Dinorwig) tarvitsee noin 2.3 miljoonan kuutiometrin altaan. Annettaessa 100 metrin korkeuserolla pinnankorkeusvaihtelulle rajaksi 10 metriä, altaan pinta-ala on noin 23 hehtaaria. Puolittamalla korkeusero, korkeusvaihtelu, tai tuplaamalla teho, altaan pinta-ala tuplautuu. Geometriasyistä korkeuserot tai edes niiden muutosnopeudet eivät pysy vakioina, joten laitoksen potentiaalinen tuotantoteho ei pysy vakiona vaan laskee vähitellen yläaltaan tyhjentyessä ja ala-altaan täyttyessä. Mitä laajempia altaat ovat, sitä vähemmän pinnankorkeudet muuttuvat.
Mutta missä olisi tällainen allaspari muutaman kilometrin päässä toisistaan? Yläallas on käytännössä jokin patoallas, ala-altaan pitäisi olla useamman neliökilometrin kokoinen järvi, tai sitten senkin pitää olla patoallas.
Tietäen että Suomesta tuskin löytyy yhtään järveä jonka rantoja ei olisi jo kesämökein asutettu, pikkujärvien valinta ala-altaaksi saa varmasti hurjan paikallisen vastustuksen, johon kaupunkien vihreilijät yhtyvät. Tarjolle jää käytännössä vain suuret järvet ja jostain niiden rannalta pitää löytää iso padolla rajattavissa oleva alue yläaltaaksi. Yläaltaaksi ei tarvita järveä, mutta mielellään siellä saisi olla luonnollisia kallioseiniä niin ettei kaikkia reunoja joudu tekemään.
Toissavuonna USA:ssa julkaistiin tutkimus, jonka mukaan tuulivoimaloista saadaan melko luotettavasti noin 33-47% asennetusta nimelliskapasiteetista, kunhan myllyt on levitetty tarpeeksi laajalle alueelle ja ne ovat kiinni yhdessä verkossa. Tällöin ei edes suursäävaihtelut vaikuta paljoa tuotantoon,
The researchers used hourly wind data, collected and quality-controlled by the National Weather Service, for the entire year of 2000 from the 19 sites in the Midwestern United States. They found that an average of 33 percent and a maximum of 47 percent of yearly-averaged wind power from interconnected farms can be used as reliable, baseload electric power. These percentages would hold true for any array of 10 or more wind farms, provided it met the minimum wind speed and turbine height criteria used in the study.
Uudemmassa hollantilastutkijan paperissa 4-10 GW tuulituotannon ylimäärä (jopa noin 1/3 osa Hollannin kokonaiskulutuksesta) ei tarvitse energiavarastoja, jos energiamarkkinoilla saadaan myydä tuotantoylimääriä nopeammassa syklissä kuin 24 tuntia. Tutkija toteaa että ongelma ei ole tuulen hiljentyminen, vaan mitä tehdä ylituotannolle kovan tuulen aikaan.
Ummels' research also demonstrates that energy storage is not required. The results indicate that the international electricity market is a promising and cheaper solution for the use of wind power.Pidän tuota kyllä vääränä tulkintana, sillä se tarkoittaa vain että säätövoima on jossain muualla kuin tuulivoima- tuottajilla paikallisesti. Toki mantereen-laajuinen tuulivoiman yhteistuotanto voi tasoittaa paikallisia vaihteluita suursään alueella ja sama voi päteä pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla, jos tosiaan tuulivoimaa voisi kaupata lähes reaaliajassa. Tarvitaan myös riittävän järeät alueiden väliliitokset joilla voidaan kaupata luokkaa 10 GW olevaa ylitehoa. Linkistä "Voimajärjestelmän tila" voi katsoa tämänhetkistä Suomen kokonaistuotannon, kulutuksen ja ulkoisten yhdyslinkkien tilaa. Suomi-Ruotsi linkki on vajaa 2 GW. Venäjän linkki on pelkästään tuontia, Suomi-Eesti linkki on vain 0.35 GW.
Parikymmentä MW tuulivoimaa ei merkitse mitään sen paremmin tuuli-intoilijoille kuin verkolle, sata MW alkaa jo tarvita säätövoimareservejä, tai sitten tuulivoiman ostajille pitää myydä myös tuotantokatkot. Katkojen myynti tarvitsee kauko-ohjattua kuorman pudotusta - mutta eihän se käy, töpselistä pitää tulla sähköä...
Tuulivoiman pohjoismaisessa mannekiinimaassa, Tanskassa, aluetta on aivan liian vähän suursään aluevaihteluiden verkotettuun kompensoitumiseen ja lisäksi maakin on liian lattea että siellä olisi mahdollisuutta tehdä gravitaatioakkuja tasoittamaan tuulen melko nopeasta vaihtelusta aiheutuvaa tuotannon vaihtelua. Niinpä Tanskan verkossa ylläpidetään jatkuvassa ajovalmiudessa (siis kuumana, energiaa tuottamattomana, mutta CO2 tuotannossa) muutamaa sataa MW hiilivoimakapasiteettia otettavaksi nopeasti käyttöön/pois kun tuulivoima laantuu/yltyy. Sama hiilivoimakapasiteetin ajovalmiuden ylläpito on myös Saksassa. Ei siis voida mitenkään väittää että tuulivoima olisi CO2-vapaata tuolla!
Suomi on melkein tarpeeksi laaja jotta tällaiset laaja-alaiset tehokeskiarvoistukset pätisivät, mutta ei kuitenkaan. Nyt meillä on verkossa hiukan tuulivoimaa jonka tehovaihtelu kyetään vielä kompensoimaan nopeasäätöisellä vesivoimalla, mutta jos sitä tehdään lisää, tullaan tilanteeseen missä on pakko tehdä isoja akkuja, tai pitää noita hiilivoimaloita kuumana nopeaa käyntiinottoa varten.
Vanhaa tekniikkaa käyttävät tuulimyllyt toimivat energiaa tuottavasti melko rajallisella tuulennopeusalueella, koska generaattorin pyörimisnopeus täytyy pitää juuri oikeana tuottaakseen 50Hz verkkovirtaa - ja niissä käytettiin hyvin moniportaista säädettävää vaihteistoa pitämään generaattorin nopeus oikeana tuulennopeuden vaihdellessa. Oululaisen WinWinD:in 1MW ja 3MW tuulimyllyt ovat yksinkertaisempia ja kykenevät toimimaan paljon laajemmalla tuulennopeusalueella tuottaen tehoa verkkoon, koska generaattorin tuottama energia ajetaan ensin 690V tasavirtalinjaan josta teho vaihtosuunnataan verkkoa varten ja tornin juurella se muunnetaan 20kV keskijänniteverkolle.
Verkon vajaatuotantotilanteessa verkossa olevat generaattorit ylikuormittuvat ja niiden pyörimisnopeus hidastuu. Niiden ylikuormitusaste on kuitenkin sen verran rajallinen, että turbiinien tuottama energia ja pyörivän massan hitausvoimat riittävät ylläpitämään verkkoa sen aikaa että nopeavasteista lisätuotantoa saadaan ajoon. Tämä nopeasti otettava lisätuotanto tunnetaan yleisesti termillä "säätövoima".
Vastaavasti kun verkon kulutus vähenee alle tuotannon, generaattorien kuormitus vähenee ja tuotantojärjestelmien stabiilisuuden säilyttämiseksi ylimääräistä tuotantoa pitää ottaa pois.
Mistä 100MW akkusysteemi? Entä 1000MW?
Fairbanksissa Alaskassa on BESS järjestelmä joka kykenee tuottamaan noin 27MW tehoa 15 minuutin ajan NiCd akustosta paikallisen kantaverkkon katketessa syystä tai toisesta. BESS on todella suuri UPS järjestelmä joka kytkeytyy 100kV tason verkkoon Fairbanksin kaupungissa. BESS tarjoaa lyhytaikaista apua tuotantovajeeseen. Hitaammin käynnistyvät generaattorit saadaan vauhtiin tuossa 15 minuutissa. BESS on myös lajissaan maailman suurin. BESS on kuitenkin tarkoitettu vain tarjoamaan tilapäistä lisäenergiaa kun siirtojärjestelmät ovat pettäneet jostain syystä, siitä ei ole paikaksi jonne puskea tuulituotannon ylijäämää.
Tekniikkana tarjolla on myös pyöriviä inertiamassoja (1 MVA luokkaa per yksikkö), magneettikenttävaraimia (1 MVA luokkaa), kondensaattoripankkeja (0.1 MVA). Näiden tuotantoajat ovat kuitenkin lyhyitä, muutamasta sekunnista enintään minuuttiin.
Mitä tehdä kun tuollainen laitos ei riitä?
Erityisesti mitä tehdä kun tuulivoima tuottaa enemmän, kuin verkko kuluttaa?
- Hiili/turve kattiloiden sammutusta/käynnistystä muutaman tunnin sisään tilauksesta pitäisi harkita ja niiden sammutettuna ollessa ajoa isolla sähkökattilalla.
Tällaista on tehty vuosirytmissä jo 1990 luvulta lähtien Naantalin hiilivoimaloilla, jotka kesäisin tuottavat Naantalin, Raision ja Turun kaukolämpöä suurella sähkökattilalla. - Pumppuvoimaloita isoksi akkukapasiteetiksi joka kykenee ottamaan vastaan muutaman tunnin verran tuuliylituotantoa.
Näitä tarvitaan useita pieniä, luokkaa 50-200MW kappale ympäri verkkoa. - Lisää kansainvälistä siirtokapasiteettia ja tarvittavaa sisäistä siirtoverkkoa (lisää 400kV linjoja nykyisten rinnalle.)
Nopeasti käynnistyvää/pysähtyvää generointikapasiteettia ovat erilaiset paineilman varassa kuivaksi puhalletut vesiturbiinit jotka pyörivät verkkovirralla. Tätä käytetään yleisesti meillä ja maailmalla isoissa vesivoimaloissa, joita pidetään tuotantoreservissä. Kukin 10-200MW generaattori on näin valmiiksi verkkosynkronissa ja kykenee tuottamaan energiaa verkkoon heti kun turbiini tarjoaa akselille vääntömomenttia. Tyypillinen vasteaika tällaiselle etukäteen synkronoidulle vesiturbiinille on 10-20 sekuntia nollasta täyteen tehoon siitä kun syöttöventtiiliä aletaan avata siihen että virtaus on täydellä nimellisellä tasolla. (Pikavastereservissä pito tarvitsee tietysti energiaa, noin 1-3% generaattorin kapasiteetista.) Pysähdyksissä olevan vesivoimalan generaattorin käynnistys ja verkkosynkronointi kestää tyypillisesti 70-90 sekuntia.
Walesissa on suuri painovoimaan perustuva akku, jonka kokonaishyötysuhde on samaa luokkaa kuin Fairbanksin BESS:illä, mutta sen teho ja toiminta-aika ovat moninkertaiset. Dinorwig:in laitos on Euroopan suurin pumppuvoimala. Se kykenee vastaamaan Brittien tapoihin laittaa teevedenkeittimet päälle samalla hetkellä televisioidun jalkapallo-ottelun tauoilla ja sen valvomossa todella seurataan televisioituja otteluita noiden taukojen oikea-aikaiseksi havaitsemiseksi. Dinorwig:in spekseissä sanotaan: nollasta täyteen 1320 MW verkkosynkronoituun tehoon 12 sekunnissa. Jotkin lähteet sanovat laitoksen kapasiteetiksi noin 1800 MVA, joka sekin voi olla totta riippuen cosini-fiin arvosta.
Dinorwig kykenee tuottamaan maksimitehoaan 5 tuntia täydestä yläaltaastaan ja systeemin kokonaishyötysuhde on luokkaa 74-75%. Systeemiä ladataan yöllä matalan kulutuksen aikaan ja puretaan päivällä korkean kulutuksen huipuissa.
Britannia on myös enimmäkseen varsin tasainen, eikä sillä ole mitään isoja padottuja jokia. Suomi pärjäsi aiemmin ihan hyvin hidassäätöisellä lämpövoimalla ja vakiotehoisella ydinvoimalla, joita säädetään pääasiassa Kemijoen vesivoimalla. Kun tuulivoiman määrä lisääntyy ja sen tuotannon vaihtelevuus alkaa olla verkon kannalta häiritsevän voimakasta, tarvitsemme lisää säätövoimaa. Isoja jokia ei ole enää padottavaksi ja kaikkinainen patoamisen vastustus on kovaa. Vuotoksestakaan ei ole kovin runsaaksi hetkellisen säätövoiman lähteeksi, vain noin 35MW. Lisäksi sen alajuoksuna on Kemijoki, josta ei saa pumpattua vettä takaperin kovin isoja määriä.
Parin isokokoisen järven välillä voisi tehdä pumppuvoimalan jonne ajettaisiin tuulituotannon ylijäämää, kyllin isot järvet eivät heiluttelisi pintaansa paljoakaan vaikka virtaama olisi suurikin - mutta kun se energia on kiinni myös pudotuskorkeudesta, eli järvien välissä pitäisi olla selvä koski ja virtaama hyvin iso, jos korkeutta on vähän...
Käytännössä tarvitaan erikseen optimoituja pumppuvoimaloita.
Mutta minne pumppuvoimala? Ympäristönsuojelijat eivät missään tapauksessa halua sellaisia yhtään minnekään, "kyllä säästämisen ja tuulivoiman pitää riittää", eikä tietysti nimbytkään. Tarvitaan ylänkö joka on muutaman kilometrin päässä 50-200 metriä alemmasta isosta järvestä (korkeaa merenrantaa meillä ei ole), jonka vedenpintaa voisi heilutella muutaman metrin (tai todella isosta järvestä jonka vedenpinta ei heiluisi havaittavasti). Dinorwigin esimerkissä yläaltaan pinnankorkeus vaihtelee 30 metriä, ala-altaan huomattavasti vähemmän - vain muutaman metrin.
Potentiaalienergiaa vedellä on yhtä kuutiometriä kohden: Epot = m*g*h, eli 1000 kg * 9.81 m/s2 * 1 m = 9.8 kilojoulea jokaista korkeuseron metriä kohden. Tuosta saadaan sähköksi noin 8.0 kVAs erilaisten virtaus- yms. häviöiden jälkeen.
100 metrin korkeuserolla ja 125 m3/s virtauksella tuotetaan 100 MW teho. Pienemmällä korkeuserolla tarvitaan vastaavasti isompi virtaus. 100MW tehoinen laitos joka tuottaa tehoa 5 tuntia (vrt. Dinorwig) tarvitsee noin 2.3 miljoonan kuutiometrin altaan. Annettaessa 100 metrin korkeuserolla pinnankorkeusvaihtelulle rajaksi 10 metriä, altaan pinta-ala on noin 23 hehtaaria. Puolittamalla korkeusero, korkeusvaihtelu, tai tuplaamalla teho, altaan pinta-ala tuplautuu. Geometriasyistä korkeuserot tai edes niiden muutosnopeudet eivät pysy vakioina, joten laitoksen potentiaalinen tuotantoteho ei pysy vakiona vaan laskee vähitellen yläaltaan tyhjentyessä ja ala-altaan täyttyessä. Mitä laajempia altaat ovat, sitä vähemmän pinnankorkeudet muuttuvat.
Mutta missä olisi tällainen allaspari muutaman kilometrin päässä toisistaan? Yläallas on käytännössä jokin patoallas, ala-altaan pitäisi olla useamman neliökilometrin kokoinen järvi, tai sitten senkin pitää olla patoallas.
Tietäen että Suomesta tuskin löytyy yhtään järveä jonka rantoja ei olisi jo kesämökein asutettu, pikkujärvien valinta ala-altaaksi saa varmasti hurjan paikallisen vastustuksen, johon kaupunkien vihreilijät yhtyvät. Tarjolle jää käytännössä vain suuret järvet ja jostain niiden rannalta pitää löytää iso padolla rajattavissa oleva alue yläaltaaksi. Yläaltaaksi ei tarvita järveä, mutta mielellään siellä saisi olla luonnollisia kallioseiniä niin ettei kaikkia reunoja joudu tekemään.
Viitteitä:
- [1] Tuulifarmien yhteenliittäminen laajalla alueella
- [2] TU Delft: Electricity systems can cope with large-scale wind power"
- [3] Fingrid voimajärjestelmän tila
- [4] NorPool Spot Flow
- [5] Alaska Fairbanks BESS järjestelmä
- [6] Wales Dinorwig pumppuvoimala
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti