Vesivoiman merkitys säätövoimana Suomessa
Päkkilä, Lauri (2021)
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021072916883
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021072916883
Tiivistelmä
Yhteiskunnan sähköjärjestelmä ja sen toimintakyvyn ylläpito on useimmille kansalaisille hyvin tuntematon kokonaisuus, eikä sen keskeisten elementtien merkitystä useinkaan ymmärretä. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli luoda PVO-Vesivoima Oy:lle vesivoiman merkitystä sähköjärjestelmän ylläpidossa konkretisoiva laite tai sovellus, jota voidaan hyödyntää esiteltäessä yhtiön toimintaa.
Työn pohjaksi tehtiin selvitys sähköjärjestelmän toiminnasta ja rakenteesta Suomessa, minkä perusteella lähdettiin miettimään sopivaa esitystapaa vesivoiman merkityksestä. Suomen sähköjärjestelmä on osa yhteispohjoismaista vaihtosähköverkkoa, johon kuuluu Suomen lisäksi Ruotsin, Norjan ja Itä-Tanskan sähkönsiirtoverkot. Sähköjärjestelmä koostuu kantaverkosta, jakeluverkoista, tuotantolaitoksista ja kuluttajista.
Sähkön tuotantoa pitää olla joka hetki yhtä paljon kuin kulutusta. Suomessa oleellisimmat tuotantomuodot ovat ydinvoima, vesivoima, tuulivoima ja polttoon perustuvat lauhde- ja yhteistuotanto. Niistä yhteistuotanto ja ydinvoima ovat heikosti säätäviä tuotantomuotoja, ja tuulivoima sääriippuvaisena tuotantomuotona ei kykene säätöön juuri lainkaan. Ainoastaan vesivoima ja voimakkaasti vähentynyt lauhdevoima ovat hyvin säätäviä tuotantomuotoja.
Työssä tehtiin Excel-pohjainen laskuri, jossa voidaan luoda todellisia tilanteita vastaavia skenaarioita, joissa vesivoiman säätökyky korostuu erityisesti. Sähköjärjestelmän tasapainosta kertoo selkeimmin taajuus: jos tuotantoa on kulutukseen verrattuna liian vähän, taajuus alkaa laskea, kun taas liian paljon, taajuus vastaavasti kasvaa. Taajuuden liiallinen heilahtelu saattaa aiheuttaa vaurioita sähköverkossa olevissa laitteissa. Ensimmäisessä osiossa tulee esille vesivoiman nopea kyky reagoida äkillisiin muutoksiin verkon tasapainossa. Toisessa osassa esitetään yksistään Iijoen voimalaitosten yhteistehonsäätökykyä. Kolmannessa osiossa havainnollistetaan Jumiskon säännöstelyjärvien energiavarastointikapasiteettia. Edellä mainituissa vertailuna käytetään akkuvarastoa sekä muutamia kuluttajille tuttuja sähköä käyttäviä laitteita.
Työn pohjaksi tehtiin selvitys sähköjärjestelmän toiminnasta ja rakenteesta Suomessa, minkä perusteella lähdettiin miettimään sopivaa esitystapaa vesivoiman merkityksestä. Suomen sähköjärjestelmä on osa yhteispohjoismaista vaihtosähköverkkoa, johon kuuluu Suomen lisäksi Ruotsin, Norjan ja Itä-Tanskan sähkönsiirtoverkot. Sähköjärjestelmä koostuu kantaverkosta, jakeluverkoista, tuotantolaitoksista ja kuluttajista.
Sähkön tuotantoa pitää olla joka hetki yhtä paljon kuin kulutusta. Suomessa oleellisimmat tuotantomuodot ovat ydinvoima, vesivoima, tuulivoima ja polttoon perustuvat lauhde- ja yhteistuotanto. Niistä yhteistuotanto ja ydinvoima ovat heikosti säätäviä tuotantomuotoja, ja tuulivoima sääriippuvaisena tuotantomuotona ei kykene säätöön juuri lainkaan. Ainoastaan vesivoima ja voimakkaasti vähentynyt lauhdevoima ovat hyvin säätäviä tuotantomuotoja.
Työssä tehtiin Excel-pohjainen laskuri, jossa voidaan luoda todellisia tilanteita vastaavia skenaarioita, joissa vesivoiman säätökyky korostuu erityisesti. Sähköjärjestelmän tasapainosta kertoo selkeimmin taajuus: jos tuotantoa on kulutukseen verrattuna liian vähän, taajuus alkaa laskea, kun taas liian paljon, taajuus vastaavasti kasvaa. Taajuuden liiallinen heilahtelu saattaa aiheuttaa vaurioita sähköverkossa olevissa laitteissa. Ensimmäisessä osiossa tulee esille vesivoiman nopea kyky reagoida äkillisiin muutoksiin verkon tasapainossa. Toisessa osassa esitetään yksistään Iijoen voimalaitosten yhteistehonsäätökykyä. Kolmannessa osiossa havainnollistetaan Jumiskon säännöstelyjärvien energiavarastointikapasiteettia. Edellä mainituissa vertailuna käytetään akkuvarastoa sekä muutamia kuluttajille tuttuja sähköä käyttäviä laitteita.