Suomalainen aaltovoimala tuottaa sähköä Espanjan verkkoon

Voimaa aalloista

03.12.2021, kello 10:38

Teksti Heikki Jaakkola

Voimaa aalloista

Espanjan rannikolla suomaalisten kehittämä aaltovoimalaitos syöttää sähköä verkkoon. Laitos perustuu paikalleen ankkuroituun runkoon, jonka keinuva liike muuttuu generaattorissa sähköksi. Aaltoenergian etuna on tasainen tuotanto ja ennakoitavauus. Aaltovoimalaitoksen rakentaminen ei muuta maisemaa tai vie tilaa.

Pitkään kehitelty aaltovoimalaitos on suomalaisen Wello Oy:n käsialaa. Paikalleen ankkuroitu kelluva runko tekee aallokossa ”gyraatioksi” kutsuttua liikettä. Vaikeasti kuvailtava liike on eräänlaista paikallaan pysyvää kallistelua ja pyörimistä, joka pysyy aina samansuuntaisena aallokon suunnasta riippumatta.

Voimalaitoksen rungon sisällä on vaakasuuntaan asennettu generaattori, josta lähtee alaspäin pystysuuntainen akseli. Massiivinen epäkeskomassa on kiinnitetty akseliin. Rungon keinunta pitää epäkeskomassan yhdensuuntaisessa kiertoliikkeessä. Laitoksen hyötysuhde perustuu liikkeen jatkuvuuteen ja samansuuntaisuuteen.

Wello Oy:n toimitusjohtaja Heikki Paakkinen kertoo Espanjan Arminzassa nyt toimivan Pingviini-nimisen voimalaitoksen nimellistehon olevan 600 kilowattia. Laitoksen hyötysuhde on 95 prosenttia, mutta aaltojen liike-energiasta saadaan talteen 20–60 prosenttia.

Laitoksen rungon muotoilu on pitkän ja kalliin kehitystyön tulosta. Taustalla on kymmeniä erikokoisia testiversioita. Kehittelytyön myötä laitoksen liikeradat ovat laajentuneet ja kallistuskulmat kasvaneet. Samalla laitoksen kokonaisteho ja hyötysuhde ovat moninkertaistuneet.

Vaikka rungon muotoilu on aina sama, optimoidaan laitoksen koko paikallisen aallokon mukaan.

— Rungosta on 15, 20 ja 30 metrin versiot, Paakkinen kertoo.

Rungon kehitystyössä pienen mittakaavan kokeilut, laskenta ja simulaatiot ovat onnistuneet suhteellisen keveillä kustannuksilla. Kehitystyön edetessä keskimittakaavan kokeiluihin rahaa paloi tuntuvasti enemmän.

— Kehitystyö on todella kallista silloin, kun kokeiluissa joudutaan operoimaan täysikokoisten laitteiden kanssa merellä.

​​​​​​
Aaltovoimalaitoksen sisällä näyttää tältä.
 

 

Yksinkertaisuus tukee kannattavuutta

Paakkisen mielestä Pingviinin yksinkertaisuus on sen vahvuus kilpaileviin laitoksiin verrattuna. Energiaa ei tuhlaannu liikkeen siirtämiseen väliaineisiin, monimutkaiseen mekaniikkaan tai epäjatkuvaan, pumppaavaan liikkeeseen.

— Moni aaltoenergiahanke on kaatunut liian monimutkaiseen toteutukseen.

Pingviinissä generaattorin momenttia säädetään vallitsevan aallokon energiapotentiaalin mukaan. Momentti vaihtelee aaltojen korkeuden ja suunnan perusteella. Pingviinissä säätöä ei tehdä hydrauliikalla vaan sähköllä, mikä pitää mekaanisen toteutuksen yksinkertaisempana.

— Laitosta voidaan operoida tehokkaasti etäohjauksella myös mantereelta. Paikan päälle on mentävä vain huoltoa varten tai silloin, kun automaatio ilmoittaa tämän olevan tarpeen.

Aaltosähkö tasapainottaa

Nyt Espanjassa käynnistetty laitos on kaupallisen tuotteen ja tuotekehittelyprojektin välimuoto. Hankkeeseen sisältyi vielä paljon testausta ja kehitystyötä. Kustannuksia tasoittaa kuitenkin mahdollisuus myydä laitoksen tuottama sähkö verkkoon.

Seuraavaksi tähtäimessä on nimellisteholtaan yhden megawatin tehoinen laitos. Se on jo valmis kaupallinen tuote.

Aaltoenergian vahvuutena on sähköntuotannon tasaisuus ja ennakoitavuus. Tähän asti sen rasitteena on ollut hinta, johon kaupallinen kehitystyö yleensä pysähtyy. Aaltoenergialla tuotetut kilowattitunnit ovat yksinkertaisesti liian kalliita.

Tällä hetkellä aaltojen voimalla tuotetun megawattitunnin hinta on noin 40 euroa. Paakkinen arvelee hinnan halpenevan merkittävästi, kun laitoksen hyötysuhde paranee ja kun valmistuksessa siirrytään sarjatuotantoon.

— Aaltovoimaloissa tullaan näkemään samanlainen kehitys kuin mikä on jo nähty tuulivoimassa.

Paakkinen ennustaa, että aaltosähkön hintaa haastaa vielä tuulisähkön suorassa kilpailussa.

— Aalto- ja tuulisähkö voivat myös tukea luontevasti toisiaan. Aaltosähkötuotannon ennakoitavuus ja tasaisuus kompensoivat tuulisähkötuotannon vaihteluita sekä aurinkovoiman öisiä katkoja. Aallokon energiapotentiaali voidaan ennakoida viikon varoitusajalla.

Paakkinen kertoo, että Atlantin rannikolla aaltovoimalaitos tekee työtä 90 prosenttia ajasta. Laitoksen teho ei voimakkaissakaan aallokoissa nouse ylikierroksille.

— Runko tekee yhden kierroksen aaltoa aallon korkeudesta riippumatta. Tämä vakauttaa generaattorin pyörimisvauhdin.

Puistoja ulapalle

Arminzan laitos on ankkuroitu noin 60 metrin syvyyteen kilometrin päähän rannasta. Sopivat ankkurointipaikat ovat Paakkisen mukaan tyypillisesti 30–100 metrin syvyisissä vesissä, joissa aalto ei vielä murru. Silloin aallon koko energiapotentiaali saadaan käyttöön.

Sähkö muutetaan Pingviinin sisällä vaihtovirraksi, joka siirretään 11 kilovoltin jännitteellä mantereella ja edelleen Espanjan kantaverkkoon.

Paakkinen huomauttaa, että siirto voidaan tehdä myös tasajännitteenä, jolloin tehohäviöt pysyvät aisoissa — etenkin pitkillä siirtomatkoilla.

Aaltosähkö on kilpailukykyistä alueilla, joilla yhteydet kantaverkkoon ovat heikot tai jotka eivät sovellu tuulivoimalaitosten tai aurinkovoimalaitosten rakentamiselle.

— Tällaisia kohteita on Karibian saarivaltioissa, joista ei ole kaapeliyhteyksiä mantereelle tai joille ei turismin vuoksi haluta rakentaa maisemaa pilaavia tuulivoimalaitoksia tai tilaa vieviä aurinkopaneeleita.

Aaltovoimalaitokset saattavat sopia myös eteläisemmille merialueille. Yhtenä visiona ovat aaltopuistot, joissa useammat laitokset tuottavat sähköllä vedestä vetyä laivojen polttoaineeksi.

#uusiutuva energia
Jaa artikkeli:

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakkolliset kentät merkitty *

Kommentit ()

Ei kommentteja