Helsingin Suvilahden au­rinkovoimalassa sähkön syn­tymistä ei kuule eikä näe. Aurinko porottaa paneeliin, ja piikiteet muuttavat valon sähköksi, joka päätyy helsinkiläisten pisto­rasioihin.

Suvilahden aurinkovoimala edustaa Helsingin energialaitoksen Helenin ensimmäisiä pieniä mutta yhteiskunnallisesti suuria askeleita kohti ilmastoneutraalia energiantuotantoa. Voimala otettiin käyttöön maaliskuussa 2015 ja sen yhteyteen rakennettu sähkövarasto elokuussa 2016.

Voimalan rahoitusperiaate on poikkeava: kuka tahansa Helenin asiakas on voinut vuokrata sieltä nimikkopaneelin, jonka tuottama sähkö hyvitetään hänen sähkölaskullaan.

Aurinkosähkön hinta määräytyy sähköpörssin tuntihinnan mukaan. Vuorokausittain tarkasteltuna sähkö on päivisin kalliimpaa kuin öisin, vuositasolla sähkö maksaa enemmän talvella kuin kesällä.

Yhden paneelin vuokra on 4,40 euroa kuussa. Sen tuottaman sähkön hinnan laskeminen on mutkikasta, koska paneelin tuotto ja pörssisähkön hinta vaihtelevat jatkuvasti. Keskimääräinen hyvitysmäärä on ollut vajaan euron kuussa.

Asiakkaan näkökulmasta saldo on vuosittain yli 40 euroa negatiivinen. Tästä huolimatta Suvilahden aurinkopaneelit varattiin muutamassa päivässä. Tuplasti isommassa Kivikon voimalassa noin neljä viidesosaa paneeleista on varattu. Mikä tämän idea on, Helenin projektinjohtaja Atte Kallio?

– Tällä tavoin asiakkaat pääsevät tuottamaan ekologista sähköä uusiutuvasta energiasta. Paneelia ei tarvitse omistaa, asentaa eikä huoltaa itse, mikä voi olla kaupungissa vaikeaa, vaan me teemme sen kaiken, Kallio perustelee. – Kuluttajat pääsevät vaikuttamaan ja tukemaan puhdasta energiatuotantoa pienellä hinnalla. Vihreillä arvoilla on suuri merkitys.

Aurinkopaneeli tuotosta valtaosa tulee maalis- ja syyskuun välisenä aikana, mutta Kallion mukaan tämä sopii Suomen sähkönkysyntään.

– Silloin kun aurinko paistaa kesällä, esimerkiksi kylmälaitteet ja viilennys luovat jakeluverkkoon sähkön kysyntäpiikin.

Suvilahdessa kukin paneeli on nimellisteholtaan 285-wattinen. Vuoden aikana yksi paneeli tuottaa noin 230 kilowattituntia, joka on pyöreästi 11 prosenttia kerrostalokaksion vuosikulutuksesta. Eli näin ajateltuna varsin merkittävä.

Paneeleiden huipputuottoaikaa on 800 tuntia vuodessa, mutta puolet niiden tuotosta tulee hajasäteilystä, esimerkiksi pilvisellä säällä. Lumen altakin saadaan jonkin verran sähköä, mutta tuotto talvikuukausina on hyvin pientä myös lyhyen päivän vuoksi. Helenin nettisivulta muuten löytyy tuoton reaaliaikainen seuranta.

– Lunta ei puhdisteta talvella paneeleiden päältä, koska vähäisen tuoton vuoksi se ei ole kannattavaa. Lumenpoistossa on myös vaurioriski, Kallio selittää. – Ja lumi sulaa nopeasti, kun aurinko alkaa lämmittää.

Sähköaseman

uudet vaatteet

Suvilahden aurinkovoimala on rakennettu Hanasaaren voimalan viereen Suvilahden sähköaseman katolle. Sen pinta-ala on noin 3 000 neliömetriä, ja sinne on asennettu 1 200 lounaaseen suunnattua paneelia.

– Sähköasema toimii nykyään muun muassa maailman suurimman lämpöpumppulaitoksen merivesipumppaamona. Alueella on ollut sähköyhtiön toimintaa noin sata vuotta, joten tämä on erinomainen tapa jatkaa sen perinnettä ja yhteyttä sähköyhtiöön, Kallio kertoo.

Sähköasema sijaitsee aurinkoisella paikalla, ja voimala päätettiin toteuttaa rakennuksen kattoremontin yhteydessä.

Yksittäisen aurinkopaneelin suositeltu asennuskulma Helsingin leveyspiirillä on yli 40 astetta, mutta Suvilahden paneelit on asennettu 15 asteen kulmaan. Näin ne on voitu asentaa tiheämpään ilman että ne varjostaisivat toisiaan, ja niiden tuulikuorma on pienempi. Tasakattoasennuksissa 15 asteen kulma on usein lähellä optimia, kun tuotanto ja asennuskustannukset huomioidaan.

Sähkövarasto

iskunvaimentimena

Aurinkovoimalasta sähkö johdetaan inverttereiden kautta sähkömittarille ja edelleen tilanteesta riippuen joko jakeluverkkoon tai sähkövarastoon. Mittari määrittelee paneeleiden omistajille hyvitettävän korvauksen.

Elokuun alussa 2016 aurinkovoimalan vieressä otettiin käyttöön 12 metriä pitkään konttiin sijoitettu sähkövarasto. Se koostuu litium-ioni-akkukennoista, joita ladataan tilanteen mukkaan suoraan aurinkovoimalasta tai sähköverkosta. Sähkövarasto on Pohjoismaiden suurin.

Varasto on kytketty Helsingin jakeluverkkoon kaksisuuntaisen invertterin välityksellä. Tämä muuntaa akkujen tasajännitteen jakeluverkossa käytettäväksi vaihtojännitteeksi ja päinvastoin.

Järjestelmä on toimitettu Italiasta. Sen invertteriä ohjaava digitaalinen logiikka on säädetty Helenin toiveiden mukaan.

– Kukaan ei vielä tiedä, miten sähkövarasto sopii pohjoismaiseen energiajärjestelmään, mutta Helen haluaa olla tässä edelläkävijä. Me pyrimme selvittämään kolmivuotisessa pilottihankkeessamme Helen Sähköverkko Oy:n ja Fingrid Oyj:n kanssa, mihin sitä voi ja kannattaa käyttää, Helenin kehityspäällikkö Juha Karppinen kertoo.

Kokeilulla on myös perustavampaa laatua oleva merkitys, sillä nykyinen sähköverkkolaki ei tunne sähkövarastoa. Nyt pyritään luomaan pohjaa sähkövarastoa koskeville pelisäännöille.

– Sähkövarastoa pystytään käyttämään moneen tarkoitukseen. Suvilahden sähkövaraston avulla on tarkoitus tutkia, missä käyttötarkoituksissa sen hyödyt ovat suurimmat.

Karppinen mainitsee, että sähkövarasto soveltuu valtakunnan verkon taajuussäätöön eli sähkön tuotannon ja kulutuksen tasapainottamista. Sitä voidaan käyttää myös paikallisena energiapuskurina. Esimerkiksi kun metro jarruttaa tai kiihdyttää Kalasatamassa, sähkövarasto pystyy tasaamaan jakeluverkon paikalliset tehopiikit, jolloin verkon muut osat eivät häiriinny. Sillä voidaan myös kompensoida sähkömoottoreiden kulutuksessa ilmenevää loistehoa. Tai sitä voidaan käyttää aurinkosähkön tuotannon tasaamiseen reaaliaikaisesti. Ja se toimii varavirtalähteenä häiriötilanteissa.

Sähkövarasto reagoi verkon taajuusmuutoksiin automaattisesti sekunnin murto-osassa, kun nykyisin Fingridin sähkölaitosten ohjeistukseen ja reservivoimaloihin perustuva taajuussäädön sallittu viive on puoli–kolme minuuttia.

– Me olemme tähän mennessä käyttäneet sähkövarastoa jakeluverkossa loistehon kompensaatioon ja Fingridin kantaverkon taajuussäätöön erilaisilla säätöarvoilla. Tulokset ovat olleet erittäin lupaavia. Se pystyy tekemään kumpaakin toimintoa yhtä aikaa reagointinopeutensa ansiosta. Kun sähkövarastolla pystytään korvaamaan useampia perinteisiä järjestelmiä, investoinnin tehokkuus paranee, Karppinen kiittelee.

– Kallista akkuteknologiaa ei kannata ylimitoittaa. Yksi tavoite voisi olla, että akuilla pystytään hoitamaan nopea taajuudensäätö, kunnes perinteiset hitaammat laitteet saadaan käyntiin.

Suvilahden sähkövaraston kapasiteetti riittää noin 20 kerrostalon sähkönkulutukseen tunniksi, missä ajassa perinteinen säätö- ja varavoima saadaan ajettua ylös.

– Sähkövarastot lisäävät huoltovarmuutta. Kun pieniä voimaloita ja sähkövarastoja on paljon ympäri verkkoa, sähköä saadaan hetkellisesti aina jostain.

Juha Karppinen arvelee, että sähkövarastoja rakennetaan tulevaisuudessa enemmän rakennusten yhteyteen, mikä mahdollistaa myös rakennuskohtaisten aurinkovoimaloiden tehokkaamman hyödyntämisen. Yksi tällainen järjestelmä on Viikissä sijaitsevassa Ympäristötalossa, jossa on aurinkovoimala ja sähkövarasto.

– Sähkövaraston tärkein rooli tulevaisuudessa on, että niiden avulla jakeluverkkoon voidaan kytkeä turvallisesti enemmän epävakaata aurinko- ja tuulivoimaa isojen voimaloiden vakautta luovien turbiinien tilalle. Aurinko- ja tuulisähkön tehontuotto on hyvin vaihtelevaa, Karppinen kuvailee.

Tehoon vaikuttaa valon ja tuulen määrä, joka voi vaihdella nopeasti. Kun tuotantoa on vaikeampi säätää, tarvitaan jokin joustoelementti sähköverkkoon, esimerkiksi varasto.

– En usko, että ihmiset olisivat nykyään valmiita tinkimään sähkön toimitusvarmuudesta ja rytmittämään elämäänsä auringon ja tuulen ehdoilla, Karppinen kiteyttää.