Tällä hetkellä on vireillä pumppuvoimalan rakentaminen kahteen suomalaiseen kaivokseen – toinen on Euroopan syvin kaivos Pyhäjärvellä ja toinen paljon pienempi Ahvenanmaalla.

Tuuli- ja aurinkoenergian voimakas lisääntyminen vaikuttaa osaltaan säätövoiman lisääntyvään tarpeeseen. Sähkön kulutus vaihtelee Suomessa noin 5 000 – 15 000 megawatin (MW) välillä vuorokauden- ja vuodenajan mukaan. Vaihtelu on suhteellisen säännöllistä ja siihen osataan reagoida. Tuulen ja auringon vaihtelu on vaikeammin ennakoitavaa ja siihen tarvitaan uusia säätöratkaisuja.

Pyhäjärven Callioon pilottilaitos

Pyhäjärvellä sijaitseva Pyhäsalmen kaivos on peräti 1 447 metriä syvä ja kaivoksen yli 200 kilometriä tunneleita tarjoavat useita miljoonia kuutiometrejä tilaa. Kaivos toimii vielä jatkoajalla luultavasti vuoden 2021 kesään asti. Kaivokseen on jo vuodesta 2013 lähtien suunniteltu pumppuvoimalaa. Optimaalisin teho voisi olla luokkaa 50 – 75 MW ja varastointikapasiteetti noin 500 megawattituntia (MWh).

Nyt asia on liikahtanut eteenpäin. Ruotsalainen Pumped Hydro Storage AB on perustettu toteuttamaan pumppuvoimaloita ja yhtiön taustalla on Ruotsin liike-elämän vahvoja nimiä. Pumped Hydro on sopinut Callion kanssa rakentavansa kaivokseen pilottilaitoksen.

Pyhäjärven kaivoksella avolouhoksen kuoppaan mahtuu ainakin 160 000 kuutiometrin ylävesiallas.

Pumppuvoimala voi toimia säätövoimamarkkinoilla kahdella tavalla: se voi tuottaa energiaa silloin kun muu tuotanto pienenee ja se voi tuottaa hyvin nopeasti täyden tehon, kun sähköverkon taajuus on pidettävä vakaana. Voidaan puhua säätöenergiasta ja säätötehosta, joista jälkimmäinen on erityisen arvokasta.

– Olemme nähneet BCDC Energian tutkimusraportin, jossa on arvioitu Pyhäsalmen laitoksen kannattavuutta, kertoo Callion ohjelmajohtaja Sakari Nokela. – Sen mukaan täysikokoisen laitoksen sijoitetun pääoman tuotto voi olla jopa yli kymmenen prosenttia. Pilottilaitoksen on tarkoitus valmistua keväällä 2022 ja sen jälkeen teemme optimointia ja testausta varmaan vuoden ajan.

– Ison mittakaavan laitos Pyhäjärven Callioon on luonnollisesti ykköshankkeemme ja päätös sen rakentamisesta syntyy hieman myöhemmin. Pilottilaitoksen kokemukset antavat luonnollisesti tähän tärkeää lisätietoa.

Ruotsalaisyhtiö toteuttaa laitoksen

Pumped Hydro Storage AB vastaa pilottilaitoksen suunnittelusta, rakentamisesta ja käytöstä. Projektin suunnittelu käsittäen teknisen suunnittelun, aikataulun ja rahoituksen on jo alkanut. Soveltuvuussuunnitelmat ja laskelmat on tehty jo aikaisemmassa vaiheessa.

– Pilottilaitos tulee olemaan teholtaan suuruusluokkaa 2 – 8 MW ja ala-allas tilavuudeltaan noin 5 000 m³, sanoo Pumped Hydro Storagen kaupallinen johtaja Raine Vasanoja. – Ala-allas on suunniteltu rakennettavaksi tässä vaiheessa 800 metrin syvyyteen. Siellä on turvallinen sijoituspaikka ja rakentaminen voi tapahtua, vaikka kaivos on vielä toiminnassa.

– 800 metriä tarkoittaa 80 barin painetta, joten ihan mikä tahansa putki ei riitä. Samoin turbiinin koko ja rakenne on mietittävä tarkoin. Täysikokoisessa laitoksessa 1 400 metriä syvällä paine on vastaavasti 140 bar.

– Täysikokoisen laitoksen investointikustannus on noin 950 000 €/MW eli hiukan alhaisempi kuin tuulivoimalan investointi. Pilottilaitos saattaa olla jopa kaksi kertaa kalliimpi. Jos teemme 2 – 4 MW laitoksen, on investointi noin 4 – 8 miljoonaa euroa.

Ahvenanmaa etenee toisista lähtökohdista

Lilla Båtskärillä Ahvenanmaan etelärannikolla toimi 1950-luvulla Vuoksenniska Oy:n merenalainen rautakaivos. Samalla saarella – sekä viereisellä Stora Båtskärillä ja parilla viereisellä pikkusaarella sijaitsee Allwinds Ab:n tuulipuisto.

– Meillä on jo pitkään ollut ajatus pumppuvoimalan rakentamisesta kaivokseen, kertoo Allwinds Ab:n toimitusjohtaja Henrik Lindqvist. – Pumppuvoimala soveltuu hyvin täydentämään tuulipuiston toimintaa ja toteutus on sikäli helppo, että kaivos ja tuulipuisto sijaitsevat samassa paikassa – kaikki tarvittava sähkötekniikka on jo valmiina.

Lilla Båtskärillä vanhan rautakaivoksen hissitorni näkyy kahden tuuligeneraattorin välissä.

Båtskärin projekti on otettu osaksi Smart Energy Åland -hanketta, jota vetää projektikehitysyhtiö Flexens Oy Ab. Myös Båtskärin voimalan toteuttajana toimii Pumped Hydro Storage AB.

Lilla Båtskärin kaivos on 253 metriä syvä ja se on ollut vuosikymmeniä täynnä vettä. Kaivos on kartoitettu kauko-ohjatulla sukellusveneellä ja hankesuunnitelmat on tehty. Laitoksen teho tulisi olemaan luultavasti 2 MW ja kapasiteetti 8 MWh. Voimalan yläaltaana toimii Itämeri, joten kapasiteetin määrää vain altaan tilavuus kaivoksen pohjalla.

– Seuraava askel on tyhjentää kaivos ja selvittää paljonko sinne mahdollisesti vuotaa vettä, kertoo Vasanoja. – Sitten suunnitellaan tiivistäminen, selvitetään tarvittavien laitteiden mahtuminen kaivokseen, turvallisuuskysymykset ja muut yksityiskohdat.

Pumppuvoimalan energia on edullista

Tuulisähkö on hyvin edullista ja tuulipuistoja rakennetaan Suomessa markkinaehtoisesti, ilman julkisia tukia. Aurinkosähkön kustannus on samaten voimakkaassa laskussa ja aurinkoenergian saanto Suomessa vastaa Pohjois-Saksassa saatavaa määrää. Molempien käyttökelpoisuus paranee oleellisesti, kun säätövoima voidaan toteuttaa taloudellisesti.

Pumppuvoimala on maailman ylivoimaisesti yleisin tapa (jopa 99 %) varastoida sähköä. Laitokset ovat periaatteessa melko yksinkertaisia ja kokonaishyötysuhde hyvä – keskimäärin 77 %. Pumppuvoimaloiden käyttöikä on samoin pitkä – yli 50 vuotta.

Pumped Hydro Storagen suurin investoija on tunnettu ruotsalainen sarjayrittäjä Christopher Engman. Hän on vakuuttunut tuuli- ja aurinkoenergian sekä pumppuvoimaloiden yhdistelmän taloudellisuudesta.

– Vaikka kaikki tuulella ja auringolla tuotettu energia kulkisi meidän varastomme kautta, on se edelleen selvästi halvempaa kuin esimerkiksi ydinenergia, sanoo Engman.

Kestävä Energiatalous on kirjoittanut viime vuonna kaksi juttua Pyhäsalmen kaivoksen voimalahankkeesta. Jutut löytyvät TÄÄLTÄ ja TÄÄLTÄ. Smart Energy Åland -hankkeesta löytyy lisää tietoa TÄÄLTÄ ja TÄÄLTÄ.

Jouko Lampila