Lämpöenergian varastointi on merkittävä tapa ottaa ylijäämäenergiaa talteen sekä tasata kulutushuippuja esimerkiksi kylminä talvikausina. Toisaalta energiavarastot helpottavat uusiutuvan energian hyödyntämistä ja siirtymistä päästöttömään energiantuotantoon. Esimerkiksi Vantaan Kuusikonmäkeen kaavaillaan jättimäistä lämmön kausivarastoa. Muitakin hankkeita on Suomessa vireillä ja joitakin jo toteutettukin.
MONESTI LÄMMÖN varastointi on järkevää, koska silloin
voidaan hyödyntää kesäaikaan tuotettua hukkalämpöä sekä
jätteen energiahyödyntämisestä syntyvää ylijäämälämpöä
myöhempää käyttöä varten. Talteen otettu lämpöenergia voidaan
sitten tarvittaessa – muun muassa talven pitkinä pakkasjaksoina
– purkaa varastosta ja käyttää vaikkapa kaukolämpöverkossa.
Energian varastointi tuo siis joustavuutta energian kulutustarpeen
ja tuotannon välille. Lämmön varastoinnin arvioidaan
myös olevan merkittävässä asemassa tulevien vuosien ja vuosikymmenien
fossiilittomissa energiajärjestelmissä.
Nyt vireillä olevassa Vantaan Energian lämpövarastohankkeessa
tarkoituksena on rakentaa kausivarasto, jossa
kuumaan veteen varastoitaisiin muun muassa aurinko-, tuulija
hukkalämmöstä saatavaa uusiutuvaa energiaa. Varaston
kapasiteetiksi tulee 90 gigawattituntia (GWh), mikä vastaa
keskisuuren suomalaisen kaupungin vuosittaista lämmönkulutusta.
”Energian varastointi
tuo joustavuutta
energian kulutustarpeen ja
tuotannon välille.
”Lämmön kausivaraston esisuunnitteluvaihe on nyt meneillään
ja tulevan toteutuksen konseptia hiotaan. Hanketta alettiin
kaavailla jo kesällä 2021”, kertoo viestintä- ja yhdyskuntasuhteiden
johtaja Juha Luomala Vantaan Energia Oy:stä.
Myös projektin kustannusarviota vielä viimeistellään. Päätös
hankkeen rakennustöiden aloittamisesta on odotettavissa
aivan lähikuukausina, näillä näkymin maalis-huhtikuussa
2024.
”Tarkoituksenamme on edetä niin, että kausivarasto olisi
käytössä vuonna 2028”, Luomala sanoo.
Helsingin Mustikkamaan lämpöluolavarasto
KUVA: JARI KIPPOLA / HELEN OY
Varastoista apua vihreään siirtymään
Hanke on osa Vantaan Energian tavoitetta luopua fossiilisista
polttoaineista vuoteen 2026 mennessä sekä tavoitetta korvata
maakaasun käyttöä. Lämmön kausivarasto osaltaan auttaa
yhtiötä hyödyntämään jätteiden energiakäytöstä syntyvää lämpöä ja uusiutuvia energialähteitä sekä tehostamaan energiavarastointia.
Varastosta saadaan edullisesti suuri lämmitysteho, joka
on tarpeen kylminä ajanjaksoina. Luomalan mukaan Vantaan
Energian tavoitteena on päästä energiantuotannossa hiilineutraalisuuteen
viimeistään vuonna 2030. Päästövähennystavoitteen
saavuttaminen edellyttää myös kaukolämmön tuotannon
päästöjen merkittävää leikkaamista, ja lämpövarastohanke
osaltaan auttaakin päästöjen vähentämisessä.
”Energian varastointi ylipäätään on keskeisiä haasteita
siirryttäessä fossiilisista polttoaineista uusiutuvaan energiantuotantoon”,
Luomala muistuttaa.
Kulutushuippuja tasataan
Energiaa ei kuluteta Vantaalla tai muuallakaan tasaisesti kaikkina
ajankohtina tai vuodenaikoina.
”Esimerkiksi kesä- ja talvikauden aikaisissa kulutuksissa on
paljon vaihtelua, jota lämpövaraston avulla on mahdollista
tasata. Varasto tuo tarvittavaa joustavuutta.”
”Vantaalla esimerkiksi otetaan jätteen energiahyödyntämisestä
syntyvän lämmön lisäksi yhä enemmän talteen kaupan
ja teollisuuden hukkalämpöjä. Kesäkaudella syntyy ylilämpöä,
jota voitaisiin varastoida ja purkaa käytettäväksi talven
aikana. Silloin huippukuormatilanteissa ei kenties tarvitse
käynnistää varavoimalaitoksia, joiden polttoaineina tyypillisesti käytetään esimerkiksi maakaasua tai kivihiiltä”, toteaa
Luomala.
Vantaan Energialla on Långmossebergenin alueella nykyisen
jätevoimalaitoksen yhteydessä jo 10 000 kuution lämpöakku,
mutta sitä ei ole suunniteltu pitkäaikaista lämpöenergian
varastointia varten.
”Uuden lämpövaraston ideana on, että siihen voidaan
varastoida paljon erilaisilla tavoilla tuotettua lämpöä – ei pelkästään jätevoimalaitoksesta vaan myös esimerkiksi Martinlaakson
voimalaitoksen yhteyteen suunnitteilla olevasta sähkökattilasta.
Muutenkin lähivuosina tulee tarvetta varastoida
vaikkapa tuulivoimalla tuotettua sekä jonkin verran myös
geotermistä lämpöä”, Luomala arvioi.
”Lämpövarastohanke
osaltaan auttaakin
päästöjen vähentämisessä.
Viestintä- ja yhdyskuntasuhteiden johtaja Juha Luomala Vantaan Energia
Oy:stä kertoo, että joissakin kaupungeissa on rakennettu lämpöenergian
varastoja olemassa oleviin luolastoihin, mutta tämäntyyppistä varta
vasten louhittavaa lämpövarastoa ei vielä ole muualla Suomessa.
KUVA: VANTAAN ENERGIA
Kuumaa vettä kalliovarastoihin
Vantaalla lämmön kausivarasto on tarkoitus louhia Kuusikonmäen
alueelle Kehä-III:n ja Vanhan Porvoontien liittymän tuntumaan.
Varastoitavan lämpöenergian purkuteho on 200 megawattia
(MW).
”Maan alle sijoitetaan kolme vesisäiliötä, joiden yhteistilavuus
on 900 000 kuutiometriä. Säiliöt ovat 300 metriä pitkiä,
20 metriä leveitä ja 50 metriä korkeita”, Luomala kuvailee
varaston toteutusta.
Varaston maanalainen ajoyhteystunneli tulee kulkemaan
Kehä III:n alapuolella. Tunnelin suuaukko sijoitetaan Kehä III:n
ja Vanhan Porvoontien ramppialueen sisäpuolelle. Kallioon
louhitaan myös maanpintaan ulottuva pystykuilu.
”Louhinta toteutetaan siten, että säiliöiden pohja tulee 140
metrin syvyyteen maanpinnasta. Esimerkiksi Helsingin metro
kulkee lähempänä maanpintaa.”
Sijoittamalla säiliöt syvälle pohjavedenpinnan alle varmistetaan
riittävä painetaso vesitilassa. Tällöin vettä voidaan lämmittää
vaikkapa +140 °C:n lämpötilaan ilman että se alkaa
kiehua.
Rakennuspaikkaa koskeva maanalainen asemakaava tuli
voimaan vuoden 2022 lopulla.
”Joissakin kaupungeissa on rakennettu lämpöenergian
varastoja olemassa oleviin luolastoihin, mutta tämäntyyppistä
varta vasten louhittavaa lämpövarastoa ei vielä ole muualla
Suomessa”, Luomala mainitsee.
Vaasan Vaskiluodon vuonna 2020 käyttöön otettu suuri lämpöenergiavarasto.
KUVA: MIKAEL MATIKAINEN / VAASAN KAUPUNKI
Lämpöluolia rannikkokaupungeissa
Muuallakin Suomessa on kuitenkin joko suunnitteilla, rakenteilla
tai toiminnassa monenlaisia lämpöenergian varastointihankkeita.
Vantaan naapurikaupungissa Helsingissä on jo joitakin
maanalaisia vesivarastoja, joista saatavaa energiaa hyödynnetään
kaupungin kaukolämpö- ja kaukojäähdytysverkoissa.
Lähiaikoina käytöstä poistuviin Salmisaaren voimalaitoksen
maanalaisiin hiilisäiliöihin ja -tunneleihin kaavaillaan lisääkin
energiavarastoja.
Helsingin Mustikkamaan saaren alapuolella on energiayhtiö
Helenin kaukolämpöluolia, jotka on täytetty vedellä. Luolat
saatiin toimintavalmiiksi vuonna 2021.
Jo näitä varastoluolia aiemmin – vuonna 2020 – Vaasan
Vaskiluodossa otettiin käyttöön suuri lämpöenergiavarasto,
jossa on lataus- ja purkutehoa 100 MW eli noin puolet Vantaan
varastointihankkeen kapasiteetista. Energiavaraston
kapasiteetti on 7–9 GWh. Varasto on suunniteltu monipuolistamaan
alueen lämmöntuotantoa sekä lyhyellä että pitkällä
aikavälillä.
Tässä Vaasan EPV Energian lämpövoimatuotannon projektissa
varastoidaan voimalaitosten hukkalämpöä, minkä jälkeen
energiavarastosta puretaan lämpöä alueen kaukolämpöverkkoon.
Lämpöenergiavarastoa voidaan tulevaisuudessa
hyödyntää energian tuotantomuodosta riippumatta.
”Myös tuulivoima
soveltuu hyvin
energiavaraston
lämmittämiseen.
Vaasa vähentää kivihiilen käyttöä
Vaskiluodon lämpövarastona on käytetty maanalainen luolastoa.
Kaksi lämpövarastoluolaa ovat tilavuuksiltaan 150 000
kuutiota ja 60 000 kuutiota.
Luolat on rakennettu 1970-luvulla öljyn säilytystä varten,
mutta ne on tyhjennetty öljystä ja puhdistettu 1990-luvun
lopulla. Energiavarastosäiliöiden korkeudet ovat 22 ja 30
metriä sekä pituudet vastaavasti 178 ja 313 metriä.
Ensi vaiheessa Vaasassa on varastoitu Westenergyn jätteenpolttolaitoksen
ylimääräistä lämpöenergiaa, minkä jälkeen
sitä on purettu lämpöä alueen kaukolämpöverkkoon.
Talvikaudella energiavarastoa lämmitetään Vaskiluodon
voimalaitoksen sähköntuotannossa syntyvällä lämpöenergialla.
Samalla pystytään vähentämään kivihiilen käyttöä
kaukolämmön tuotannossa yli 30 prosenttia. Myös tuulivoima
soveltuu hyvin energiavaraston lämmittämiseen.
Laskenta-algoritmeja hyödyntämällä varaston ja muun lämpöjärjestelmän
toimintaa voidaan ohjata myös sähkön markkinahinnan
perusteella.
Kankaanpään hiekka-akku.
KUVA: VATAJANKOSKI OY
Energiaa talteen hiekka-akkuihin
Erikoisempiakin lämpöenergian varastointitapoja on kehitetty
ja toteutettu. Esimerkiksi Kankaanpäähän on rakennettu maailman
ensimmäinen kaupallinen hiekkaan perustuva lämpövarasto
eli hiekka-akku.
Tamperelaisyhtiö Polar Night Energyn kehittämässä ratkaisussa
ylijäämäenergiaa – kuten uusiutuvan energian ylituotantoa
– varastoidaan hiekkaan lämpöenergiana, minkä jälkeen
sitä voidaan purkaa kaukolämpöverkkoon tai kiinteistöille.
Kankaanpään hiekka-akku toimii paikallisen kaukolämpöyhtiön
Vatajankoski Oy:n verkossa. Akun lämpöä hyödynnetään kaukolämmöksi esimerkiksi kulutushuipputilanteissa.
Hiekka-akku rakennettiin kesällä 2022 kankaanpääläisen
kaukolämpölaitoksen pihalle ja se on teräslieriö, jonka korkeus
on seitsemän metriä ja jonka sisällä on hiekkaa peräti
sata tonnia. Akussa sähkövastuksella kuumennettu ilma kiertää
kehää putkistoissa ja lämmittää hiekkaa yli +500 °C:n
lämpötilaan.
Hiekka-akun varastointikapasiteetti on 8 MWh. Sittemmin
Polar Night Energy on alkanut kaavailla jopa 20 kertaa
suuremman akkuhankkeen toteutusta ja neuvotellut aiheesta
ainakin kotimaisten toimijoiden kanssa.
Teksti: Ari Mononen
