Uusi selvitys pureutuu vesivoiman rooliin pintaa syvemmältä

Vesivoima varmistaa

11.06.2025, kello 14:16

Teksti Petri Sallinen | Kuva Lehtikuva Oyj

Vesivoimalaitos toimii luotettavasti kaikissa olosuhteissa. Siitä huolimatta vesivoiman hyvä huoltovarmuus ei ole saanut kovin suurta painoarvoa Suomen energiapoliittisessa keskustelussa. Ukrainan sähköjärjestelmään tehdyt iskut Venäjän hyökkäyssodan aikana ovat kuitenkin muuttaneet käsityksiä.

Vesivoimalaitos on ylivertainen säätäjä muihin sähköntuotantomuotoihin verrattuna. Vesivoimalaitos kykenee lisäämään nopeasti sähköntuotantoaan, vähentämään sitä ja tarvittaessa jopa irtautumaan kokonaan sähköverkosta.

Säätökyky korostuu, kun sääriippuvaisten sähköntuotantomuotojen määrää lisääntyy sähköjärjestelmässä. Normaalioloissa vesivoimalaitosten yksi tärkeä tehtävä on paikkailla tuuli- ja aurinkovoimalaitosten jättämiä reikiä sähköntuotannossa.

Vesivoiman säätökyvystä on kyse myös silloin, kun sähköjärjestelmän pitäisi selvitä häiriötilanteista. Ramboll Finland Oy on arvioinut suomalaisten vesivoimalaitosten merkitystä maa- ja metsätalousministeriön toimeksiannosta. Vesivoiman vaikutus Suomen sähköjärjestelmään ja merkittävimpien vesivoimakohteiden tunnistaminen yhteiskunnallisten intressien yhteensovittamiseksi -selvitys pureutuu vesivoiman merkitykseen — etenkin häiriötilanteissa.

— Vesivoiman hyvästä säätökyvystä on apua kaikenlaisissa tilanteissa, olipa sitten kyse huoltovarmuuden turvaamisesta vakavissa häiriötilanteissa, muista häiriötilanteista tai normaalioloista. Sitä paitsi häiriöiden hoitamisessa voidaan hyödyntää monen kokoisia vesivoimalaitoksia eri puolilla Suomea.

Näin toteaa Suomen huoltovarmuusorganisaation sähköpoolin poolisihteeri Kati Takala.

Suomessa on noin 220 vesivoimalaitosta. Ne sijaitsevat tasaisesti eri puolilla Suomea. Suurimman vesivoimalaitoksen teho ylittää 190 megawattia — pienimmät jauhavat sähköä vain 0,1 megawatin teholla.

Huoltovarmuus on kokonaisuuden osa

Kantaverkkoyhtiö Fingrid, Huoltovarmuuskeskus ja energia-alan ammattilaiset ovat jo aikoja sitten ymmärtäneet vesivoimalaitosten merkityksen häiriötilanteissa. Varautumistyötä on tehty jo pitkään. Yleensä työ on jäänyt muiden energia- ja ilmastopoliittisten kysymysten varjoon.

— Energiajärjestelmää arvioidaan hintavaikutusten, ympäristövaikutusten ja turvallisuusvaikutusten kautta. Ihannetapauksessa kaikki kolme näkökulmaa muodostavat tasapainoisen kokonaisuuden. Selvitys onnistui sanottamaan hyvin etenkin vesivoiman huoltovarmuusvaikutukset, toteaa Energiateollisuus ry:n vesivoima-asiantuntija Marja Rankila.

Rankilan mielestä energiapoliittisessa keskustelussa on kyettävä näkemään kokonaisuuksia. Esimerkiksi vesivoiman luontovaikutukset eivät ole irrallinen ilmiö, vaan suuremman kokonaisuuden osa.

Takala on tyytyväinen siitä, että vesivoiman merkitys huoltovarmuuden kannalta on käsitelty erillisenä kysymyksenä. Käsittely osoittaa hyvin vesivoiman ominaisuudet ja vahvuudet häiriötilanteissa.

— Vaikka selvityksen näkökulma on tekninen ja tarkastelu painottuu järjestelmän toimintaan, ei tämä kuitenkaan tarkoita sitä, etteikö huoltovarmuusratkaisuissa haluttaisi edistää myös ympäristövaikutusten kannalta hyviä ratkaisuita.

EU edellyttää varautumista

Huolto- ja toimitusvarmuudesta huolehtiminen tarkoittaa kaikki niitä toimia, joilla yhteiskunnan kannalta elintärkeitä toimintoja pidetään yllä kriisien ja häiriötilanteiden aikana. Näin siis yleisellä tasolla.

Sähköjärjestelmän näkökulmasta tämä tarkoittaa häiriöiden torjumista, ennakoimista ja sitä, miten häiriötilanteiden jälkeen sähköjärjestelmän toimintakyky palautetaan. Tavoitteena on huolehtia siitä, että sähköä olisi tarjolla kaikenlaisissa oloissa.

Varautumista varten on laadittu suunnitelmat. Tässä työssä kantaverkkoyhtiö Fingridillä on tärkeä tehtävä.

Tarkkaa suunnittelua edellyttää myös EU-komission vuonna 2017 hyväksymä asetus Network Code on Electricity Emergency and Restoration. Suunnitelmat sisältävät mm. ohjeet siitä, miten poikkeustiloissa toimitaan ja miten sähköjärjestelmä palautetaan normaalitilaan.

Paluu normaaliin

Suurhäiriön jälkeen sähköjärjestelmä palautetaan asteittain normaalitilaan. Tämä on tarkkuutta vaativaa puuhaa. Sähköä lirutellaan hiljalleen verkkoihin. Samalla on pidettävä huoli siitä, että sähköverkon tasapaino säilyy: jännite ja taajuus eivät saisi heittelehtiä.

Kantaverkkoyhtiön näkökulmasta jokainen vähintään 30 megawatin tehoinen voimalaitos on ”merkittävä” silloin, kun sähköjärjestelmän toimintaa palautetaan normaaliksi. Tällaisia laitoksia on Suomessa 180 kappaletta. Niistä 32 kappaletta on vesivoimalaitoksia.

Vesivoimalaitosten hyvä säädettävyys korostuu etenkin silloin, kun sähköjärjestelmää palautetaan normaalitilaan. Voimalaitosten tehoja on voitava säätää tarkasti, koska hallitsematon sähkön syöttäminen verkkoihin voi rikkoa laitteita. Arvaamattomasti säätilan mukaan toimivat tuulivoimalaitokset eivät tähän puuhaan sovi — eivät myöskään suuritehoiset ydinvoimalaitokset.

Sähkön ja lämmön yhteistuotanto, sähkön erillistuotantolaitokset ja tietenkin vesivoimalaitokset sen sijaan tarjoavat oivallisen keinon palauttaa sähköjärjestelmä normaalitilaan. Säätökykyisistä laitoksista vesivoimalaisten osuus on neljännes.

Vesivoimalaitoksen vahvuus muihin säätökykyisiin laitoksiin verrattuna on joustavuus. Kun voimalaitos kykenee tuottamaan sähkötehoa joustavasti, sujuu sähköjärjestelmän jännitteen asteittainen palauttaminen häiriön jäljiltä tarkasti.

Samanlaista säätökykyä tarvitaan silloin, kun eri sähkönjakeluverkon osia — tai eri alueiden sähköverkkoja — kytketään häiriötilanteen jälkeen yhteen. Yhteenkytkentä voi aiheuttaa taajuuden heilahtelua sähköverkoissa. Nopeasti reagoivat vesivoimalaitokset kykenevät kuitenkin korjaamaan sähköverkon taajuuden vaihtelut helposti.

Pieni on kokoaan suurempi

Pienet alle 30 megawatin tehoiset laitokset eivät ole ”merkittäviä laitoksia” silloin, kun kyseessä on sähköjärjestelmän palauttaminen normaalitilaan häiriöiden jäljiltä. Ramboll Finland Oy:n selvitys kuitenkin muistuttaa, että pienten vesivoimalaitosten rooli suurhäiriötilanteissa on kokoaan suurempi.

Jos häiriötilanteessa yhteys alueen sähköverkosta kantaverkkoon katkeaa, voi alueella toimiva pieni vesivoimalaitos olla alueen ainoa sähköä tuottava laitos. Pienikin vesivoimalaitos pystyy tuottamaan sähköä alueen kriittiselle infrastruktuurille, kunnes yhteydet kantaverkkoon on korjattu.

Esimerkiksi Tampereen kunnallinen vesilaitos kykenisi käyttämään kriisitilanteessa yhdeksää talousvettä tuottavaa laitosta ja neljää jätevedenpuhdistamoa teholtaan vain neljän megawatin vesivoimalaitoksella. Vesivoimalaitos kykenee tuottamaan sähköä niin kauan kun jokiuomassa virtaa vettä — se ei ole riippuvainen polttoainevarastoista tai polttoaineiden kuljetuksista.

Häiriötilanteessa jokainen vesivoimalaitos tarvitsee sähköä toimiakseen. Sähköä saadaan esimerkiksi laitoksen omista varavoimakoneista. Jos laitoksella ei ole omia varavoimakoneita tai ne eivät toimi, voi lähistöllä sijaitseva pieni vesivoimalaitos toimia suuremman laitoksen varavoimakoneena.

Rambollin selvityksen mukaan jopa neljännes Suomen pienistä vesivoimalaitoksia on suunniteltu syöttämään varavirtaa häiriötilanteissa jollekin suuremmalle laitokselle.

Koskienergia Oy:n toimitusjohtaja Hannu Ruotsalainen toteaa, että selvityksen tehnyt Ramboll on havainnut hyvin pienten vesivoimalaitosten merkityksen etenkin huoltovarmuuden kannalta. Koskienergia operoi 29 pientä vesivoimalaitosta eri puolilla Suomea.

— Asetelmaa voi verrata maantieverkon ylläpitämiseen. Halutaanko ainoastaan päätiet pitää kunnossa vai olisiko myös sivuteiden kunnossapito yhteiskunnan kannalta tärkeää?

Sähkön tuotannon ja kulutuksen välisen tasapainon säilyttäminen kaikissa tilanteissa on tärkeää. Ruotsalainen huomauttaa, että tässä tehtävässä pienelläkin vesivoimalaitoksella on paikkansa.

Suuria vesivoimalaitoksia operoivan Kemijoki Oy:n toimitusjohtaja Tuomas Timonen ajattelee samalla tavalla.

— Selvitys osoittaa, että jo viiden megawatin tehoisella vesivoimalaitoksella voi olla suuri alueellinen merkitys. Samalla vesivoiman rooli huoltovarmuuden ja sähköjärjestelmän toimivuuden kannalta saa selvityksessä arvonsa mukaisen huomion.

Miten varautua suurhäiriöihin?

EU-komission Network Code on Electricity Emergency and Restoration -asetus velvoittaa jäsenmaita laatimaan varautumissuunnitelman suurhäiriöitä varten. Varautuminen tarkoittaa kaikkia niitä toimenpiteitä, joiden avulla yritetään estää sähköjärjestelmän ajautuminen suurhäiriötilaan.

Varautumissuunnittelun piirissä ovat kaikki yli 10 megawatin tehoiset voimalaitokset.

Yli 10 megawatin tehoisia voimalaitoksia on Suomessa 302 kappaletta. Niiden yhteenlaskettu teho on 23 000 megawattia. Näistä vesivoimalaitoksia on 57 kappaletta. Ne kykenevät tuottamaan sähköä lähes 3000 megawatin teholla.

Yli 10 megawatin tehoisten laitosten joukkoon on laskettu myös tuulivoimalaitokset, vaikka häiriötilanteiden torjunnassa niiden merkitys ei ole samanlainen kuin säätökykyisten voimalaistotyyppien.

Varautumistyössä ja suurhäiriötilanteissa vesivoimalaitosten tehtävänä on pitää sähkönverkon taajuus vakaana. Normaalitilanteessa sähköverkon taajuus on 50 hertsiä (Hz). Sähköä käyttävät laitteet on suunniteltu toimimaan tässä taajuudessa. Jos sähköverkon taajuus heittelehtii voimakkaasti, voi siitä seurata virtapiikkejä tai sähkökatkoksia, jotka rikkovat sähkölaitteita.

Normaalitilanteissa sähköverkon taajuus pysyy vakaana, kunhan sähkönkäyttö ja sähköntuotanto vastaavat toisiaan. Sähköverkon tasapainoa — tai vakautta — ylläpidetään lisäämällä tai vähentämällä voimalaitosten tuottaman sähkön määrää verkoissa. Etenkin häiriötilanteissa voimalaitosten on kyettävä reagoimaan erittäin nopeasti tasapainoa järisyttäviin muutoksiin — vain muutamissa sekunneissa.

Vesivoimalaitokset soveltuvat hyvin torjumaan suurhäiriötilanteita. Kuten muissakin toimitusvarmuutta uhkaavissa tapauksissa, on vesivoiman vahvuutena hyvä säädettävyys: sähköntuotantoa voidaan lisätä tai vähentää helposti.

Vesivoimalaitos voidaan tarvittaessa jopa kytkeä irti sähköverkosta. Näin voi tapahtua ylituotantotilanteissa — silloin, kun tuuli- ja aurinkovoimalaitokset työntävät varoittamatta suuren määrän sähköä verkkoon.

Kriittisen infran energialähde

Huoltovarmuuskeskuksen mukaan kriittistä infrastruktuuria ovat kaikki sellaiset perusrakenteet, palvelut ja toiminnot, jotka ovat välttämättömiä yhteiskunnan elintärkeiden toimintojen ylläpitämiseksi. Niitä ovat mm. sairaalat, terveyskeskukset, kaukolämmön pumppaamot, jätevedenpuhdistamot, tietoliikenneinfrastruktuuri, paloasemat ja satamat.

Huoltovarmuuskeskus edellyttää, että kriittiseksi infrastruktuuriksi määritellyt toiminnot varautuvat poikkeustilanteisiin. Tämä tarkoittaa sitä, että niiden on varmistettava energiansaantinsa häiriötilanteissa.

Huoltovarmuuskeskus ei kuitenkaan määrittele sitä, millä tavalla energiansaanti on turvattava. Rambollin selvityksen mukaan yksi tapa varmistaa sähkönsaanti on paikallisen vesivoiman hyödyntäminen. Monilla paikkakunnilla vesivoimalaitos sijaitsee historiallisista syistä asutuskeskusten läheisyydessä. Juuri siksi osa näistä laitoksista on suunniteltu tuottamaan sähköä alueen kriittiselle infralle häiriötilanteissa.

Rambollin selvitys huomauttaa, että pienikin vesivoimalaitos kykenee tuottamaan suuren määrän sähköä paikallisen kriittisen infrastruktuurin tarpeisiin. Lisäksi vesivoimalaitosten maantieteellinen kattavuus on huoltovarmuuden näkökulmasta hyvä.

— Kun sähköntuotanto keskittyy yhä enemmän länsirannikolle, on tärkeä varmistaa sähkön saatavuus myös sellaisissa tilanteissa, joissa häiriöiden, laiterikkojen tai rajallisen sähköverkon siirtokyvyn vuoksi täysimääräinen sähkönsiirto tuottajalta kuluttajalle ei enää onnistu.

— Paikallinen vesivoimalaitos voi olla osa alueellista sähköntuotantoa, jonka ansiosta voidaan välttää alueelliset sähkönsiirto-ongelmat.

Rambollin selvityksen voi kokonaisuudessaan ladata omalle koneelle täältä.

 

#vesivoima