Energia: PVO-Vesivoima ja Oulun yliopisto kehittivät mullistavan turbiinisäätäjän – tehostaa vesivoiman säätövoimaa
Kuvassa kauimpana Joni Vasara, keskellä Istvan Selek (molemmat Oulun yliopistolta) ja lähimpänä Elisa Konttila Fingridiltä valvomassa testejä. (Kuva Pohjolan Voima Oyj)
PVO-Vesivoima ja Oulun yliopisto ovat yhdessä kehittäneet täysin uudenlaisen turbiinisäätäjän, jolla pystytään säätämään vesivoimalaitosten sähköntuotantoa aiempaa huomattavasti tarkemmin, Pohjolan Voima Oyj tiedottaa. Tarkkuuden lisäksi se säästää koneistoa kulumiselta.
Nyt kehitetty, koneoppimista hyödyntävä innovaatio on maailman kehittynein vesivoimalle tarkoitettu turbiinisäätäjä.
Yhteistyö on esimerkki poikkeuksellisesta tuotannonkehityksestä, jossa akateeminen osaaminen ja yksityisen yrityksen panos tuottavat suoraan tuotantoon soveltuvan ratkaisun.
– Tällainen yhteistyö on vesivoiman tuotannossa erittäin harvinaislaatuista, sillä uusien laitteiden kehitystyö tilataan yleensä kaupallisilta yhteistyökumppaneilta. Meille suurin etu syntyi siitä, että saimme käyttöömme säätöteorian ja matematiikan ylivoimaisen osaamisen yliopiston puolelta. Heiltä löytyi myös ymmärrys siitä, miten teoria jalkautetaan ratkaisuksi asti, PVO-Vesivoiman käynnissäpidon asiantuntija Tommi Hansen-Haug kiittelee.
Oulun yliopistosta kehitystyössä olivat yliopistotutkija István Selek ja väitöskirjaa aiheesta tekevä Joni Vasara älykkäät koneet ja järjestelmät -tutkimusyksiköstä. Kehitystyö käynnistyi jo vuonna 2017.
– Meille tämä projekti oli harvinainen tilaisuus tuoda osaamistamme käytäntöön. Yritykset eivät yleisesti priorisoi yliopistoyhteistyötä, mutta suosittelen sitä. Yliopistot pystyvät tarjoamaan ongelmanratkaisuun uusia näkökulmia kustannustehokkaasti, Selek sanoo.
Selek on myös dynaamisten prosessi- ja energiajärjestelmien dosentti Oulun yliopistossa.
Patenttihakemus vireillä
PVO-Vesivoima on hakenut turbiinisäätäjälle patenttia tämän vuoden maaliskuussa.
Uusi turbiinisäätäjä on välttämätön kehitysaskel, koska kantaverkkoyhtiö Fingrid otti vuoden 2023 aikana käyttöön uudet kriteerit, joilla voimalaitokset voivat osallistua sähkömarkkinoilla ns. reservimarkkinaan. Reservimarkkinaan osallistuminen vaatii vesivoimaloiden koneistoilta jatkuvaa reagointia, jotta sähköverkon taajuus saadaan pidettyä vakaana.
Yliopistotutkija István Selekin mukaan uusi turbiinisäätäjä edustaa maailman huippua erityisesti vakauttavilta ominaisuuksiltaan. Koneoppimista hyödyntäen se identifioi sähköverkon taajuuden hallitsevia vuorovaikutuksia ja sopeuttaa turbiinin liikkeet tarkasti niihin. Uusin, patentoitava versio turbiinisäätäjästä on testausvaiheessa, ja odottaa Fingridin hyväksyntää ennen tuotantokäyttöön siirtymistä. Sen on tarkoitus korvata vanhemmat versiot portaittain.
Aikaisemmat versiot turbiinisäätäjästä ovat jo käytössä kaikilla PVO-Vesivoiman omilla voimalaitoksilla Iijoella, Kokemäenjoella ja Kemijoella. Säätäjiä on käytössä yhteensä 15 kpl. Kehitystyön ansiosta PVO-Vesivoima on ainoa pohjoismainen yhtiö, joka on tähän mennessä läpäissyt kantaverkkoyhtiöiden uudet kiristyneet säätövaatimukset jokivoimalaitoksissa tyypillisesti käytettäville Kaplan-turbiineille.
Säätövoimalla varaudutaan tulevaisuuden tarpeisiin
Turbiinisäätäjällä PVO-Vesivoima vastaa Fingridin ja markkinoiden tiukentuneisiin vaatimuksiin säädön stabiilisuudesta ja suorituskyvystä, lineaarisuudesta ja nopeudesta. Sähkön tuotantoa on säädettävä vastaamaan sähkön kulutusta jatkuvasti.
Mitä enemmän sähköä tuotetaan tuulella ja auringolla, sitä monimutkaisempaa on reservisähkön tuottaminen, sillä kulutuksen lisäksi myös sähkön tuotanto vaihtelee yhä enemmän. Vesivoima on merkittävin säätövoiman tuottaja.
– Meille on myös tärkeää varautua energiavarastoratkaisuilla, jotka vastaavat tulevaisuuden tarpeisiin. Olemme tehneet kehitystyötä pitkään ja systemaattisesti. Nyt näillä yksittäisillä koneistoilla voidaan tukea taajuuden vakautta ja aiemmin käyttöön otettu jokisäätöautomatiikka on taustalla tehostamassa säätövoiman tuotantoa, Hansen-Haug kertoo.
Jokisäätöautomatiikka ja yliopistoyhteistyössä tuotettu turbiinisäätäjä ovat esimerkkejä vesivoiman jatkuvasta kehitystyöstä. Joustavan sähkön tuotannon varmistamiseksi PVO-Vesivoima pilotoi Iijoen Kierikkiin ultrakondensaattoreilla toteutettavaa energiavarastoa, ja Kemijärvellä on aloitettu selvitys sähkön varastointiin tarkoitetun pumppuvoimalaitoksen mahdollisuudesta. Modernisoituja vesivoimalaitoksia kehitetään jatkuvasti huomioimaan entistä enemmän ympäristöarvoja sekä vastaamaan paremmin sähköverkon tarpeisiin. Tätä tehdään digitalisaatiota hyväksikäyttäen.
