ENERGIA

1200 paneelia ja 3000 neliömetriä energiaa

Aurinko korvaa hiilivoimaa

Helen varautuu hiilettömään energiantuotantoon lisäämällä aurinkovoimaa. Helsingin Suvilahdessa toimivat yksi Suomen suurimmista aurinko- voimaloista ja uusiutuvan energian lisäämistä tukeva akkukäyttöinen sähkövarasto.

Sähköntuotannon kaksi ääripäätä: etualalla puhtaasti sähköä tuottava Suvilahden aurinkovoimala, takana Hanasaaren saastuttava kivihiilivoimala, joka suljetaan vuonna 2024.
Sähköntuotannon kaksi ääripäätä: etualalla puhtaasti sähköä tuottava Suvilahden aurinkovoimala, takana Hanasaaren saastuttava kivihiilivoimala, joka suljetaan vuonna 2024.

Teksti Timo Kuukkanen kuvat Helen Oy

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.

Faktat

Suvilahden aurinkovoimala

Sijainti Suvilahden sähkö­aseman katto

Pinta-ala 3000 m2

Paneeleiden lukumäärä 1200

Paneeleiden nimellisteho 285 Wp

Yhteisteho 340 kWp

Paneelin vuosituotto 230 kWh

Voimalan vuosituotto 275 Mwh

Investoinnin arvo 540 000 €

Faktat

Suvilahden sähkövarasto

Sijainti Suvilahden sähkö­aseman piha

Varaston fyysinen koko Korotettu 40-jalkaisen merikontti, n. 12x2x3 m

Varastointimentelmä 15 000 litium-ioni-akku- kennoa

Varaston sähköteho 1,2 MW

Energiakapasiteetti 600 kWh

Investoinnin arvo 2 miljoonaa euroa

Faktat

Helsingin kasvihuone- kaasupäästöjen lähteet

Lämmitys 57 %

Liikkuminen 26 %

Kulutussähkö 14 %

Jätteiden käsittely 2 %

Faktat

Kasvihuonekaasu- päästöjen aiheuttajat Helsingissä

Kotitaloudet 61 %

Yksityissektorin palvelut ja työpaikat 19 %

Teollisuus 12 %

Kaupungin palvelurakennukset ja joukkoliikenne 8

Klikkaa kuvaa niin näet tarkemmat tiedot ja suuremmat kuvat

Pekka Sauri: Helsingistä hiilineutraali 33 vuodessa

Pekka Sauri mainitsi puheessaan Helsinkiläisten energiankäänne -seminaarissa lokakuussa, että vuonna 2010 ylijäämämassoja alettiin kierrättää rakennustyömailla sen sijaan että ne ajettaisiin läjityspaikkoihin. Viime vuonna tämä säästi 2,1 miljoonaa litraa polttoainetta, 5300 tonnia hiilidioksidia ja 10 miljoonaa euroa.

Pariisin ilmastosopimuksen ratifioineiden maiden, myös Suomen, tavoite on vähentää hiilidioksidipäästöjä 80–95 % vuoden 1990 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Tavoitteesta käytetään meillä ilmaisua hiilineutraali Suomi. Helsinki on muiden mukana sen toteuttamisessa.

Aikataulu on Pariisin ilmastosopimuksen mukainen, mutta Tukholma pyrkii hiilineutraaliksi vuonna 2040 ja Kööpenhamina jo 2025.

Rakennus- ja ympäristötoimen apulaiskaupunginjohtaja Pekka Sauri myöntää, että kaupungit käyvät ilmastoystävällisyydellä myös imagokamppailua keskenään. Vaikka Kööpenhaminan aikataulu on kunnianhimoinen, sitä ei voi verrata suoraan Helsinkiin.

– Kaupungit mainostavat mielellään lippulaivahankkeitaan, mutta niiden taustalla on usein sellaista, josta ei puhuta. Esimerkiksi Kööpenhaminassa jätteitä ei lajitella lainkaan.

Ilmastollisesta näkökulmasta Helsingillä on taakkanaan pitkälti kivihiileen perustuva, runsaasti päästöjä aiheuttava energiantuotanto. Hanasaari ja Salmisaari polttavat kivihiiltä, johon on lisätty 5–7 prosenttia pellettejä, ja Vuosaari maakaasua.

Helenin energiantuotantoa pidetään tehokkaana, sillä samoilla prosesseilla tuotetaan sähköä, lämpöä ja viilennystä. Kivihiiltä käytetään lähinnä pakkasilla, kun tarvitaan suurta lämmitystehoa. Lämpimään aikaan pärjätään Vuosaaren maakaasuvoimalalla.

Viime vuoden lopulla Helsingin kaupunginvaltuusto teki päätöksen sulkea Hanasaaren voimala vuoden 2024 lopussa.

– Sulkemispäätös oli aika vallankumouksellinen, koska voimalalla olisi vielä kymmeniä vuosia käyttöikää, Pekka Sauri kertoo.

Voimalan alaskirjauksesta tulee Helsingille satojen miljoonien eurojen tappiot, mutta niitä keventävät Kalasataman rakennushankkeelle ja Kruunusilloille vapautuva tila. Sulkemispäätöstä puolsivat myös ilmastotavoitteet ja Helsingin imago. Salmisaaren sulkeminen ei ole vielä suunnitelmissa.

– Pelkästään taloudellisesti tarkasteltuna Hanasaaren sulkeminen ei ole kannattavaa. Mutta pitää osata katsoa lyhyttä talousajattelua pitemmälle, Sauri viittaa ilmastoystävällisiin arvoihin. – Pitää muistaa myös valtioiden sitoumukset ja Pariisin ilmastosopimus.

Hanasaaren tuotanto on tarkoitus korvata hajautetulla energiantuotannolla, johon kuuluvat muun muassa bio- ja maalämpökeskukset, aurinko- ja tuulivoima sekä energian talteenotto ja kierrätys.

Mutta Helsingin hiilettömyyttä ei ratkaista yksin energian tuotannolla. Myös kulutuksen pitää muuttua.

Sauri näkee, että Hanasaaren sulkeminen antaa tilaa ja mahdollisuuksia uusille innovaatioille, tuotantotapojen kehittämiselle ja energiatehokkuuden parantamiselle.

Kulutuksessa huomio kohdistuu rakennuskannan energiatehokkuuteen ja liikkumiseen, jotka kuluttavat runsaasti energiaa.

– Liikkumisessa on mielenkiintoisia trendejä. Kulkuvälinettä ei tarvitse omistaa, vaan liikkumisen voi ostaa, Sauri visioi ja lisää, että hän ei ole omistanut autoa 20 vuoteen.

– Kantakaupungissa autosta on vaivaa, pitää etsiä pysäköintipaikkaa ja kaivaa autoa hangesta. Sen hyötysuhde on huono, sillä kustannukset ovat suuret ja käyttö usein vähäistä.

Myös sähkön tuotannossa on haasteita autokannan sähköistyessä ja perinteisten voimaloiden vähentyessä. Silti Sauri on optimistinen:

– Osaaminen ja ymmärrys lisääntyvät. Uskon, että päästövähennysten välitavoitteita saavutetaan etuajassa, jolloin lopputavoitteita aikaistetaan, kuten tähänkin mennessä on tapahtunut. Tosin helpot keinot on kohta käytetty.

Faktat

Suvilahden aurinkovoimala

Sijainti Suvilahden sähkö­aseman katto

Pinta-ala 3000 m2

Paneeleiden lukumäärä 1200

Paneeleiden nimellisteho 285 Wp

Yhteisteho 340 kWp

Paneelin vuosituotto 230 kWh

Voimalan vuosituotto 275 Mwh

Investoinnin arvo 540 000 €

Faktat

Suvilahden sähkövarasto

Sijainti Suvilahden sähkö­aseman piha

Varaston fyysinen koko Korotettu 40-jalkaisen merikontti, n. 12x2x3 m

Varastointimentelmä 15 000 litium-ioni-akku- kennoa

Varaston sähköteho 1,2 MW

Energiakapasiteetti 600 kWh

Investoinnin arvo 2 miljoonaa euroa

Faktat

Helsingin kasvihuone- kaasupäästöjen lähteet

Lämmitys 57 %

Liikkuminen 26 %

Kulutussähkö 14 %

Jätteiden käsittely 2 %

Faktat

Kasvihuonekaasu- päästöjen aiheuttajat Helsingissä

Kotitaloudet 61 %

Yksityissektorin palvelut ja työpaikat 19 %

Teollisuus 12 %

Kaupungin palvelurakennukset ja joukkoliikenne 8

– Sähkön ostaminen ja myyminen toimii koko Suomen sähköverkon mittakaavassa, mutta yksittäisiin pistorasioihin sähkö tulee sieltä, mistä se helpoiten pääsee, Atte Kallio paljastaa. – Eli läheltä.
– Sähkön ostaminen ja myyminen toimii koko Suomen sähköverkon mittakaavassa, mutta yksittäisiin pistorasioihin sähkö tulee sieltä, mistä se helpoiten pääsee, Atte Kallio paljastaa. – Eli läheltä.
Kehityspäällikkö Juha Karppinen näkee, että sähkövarastot ovat välttämättömiä, kun aurinko- ja tuulivoiman osuutta  lisätään.
Kehityspäällikkö Juha Karppinen näkee, että sähkövarastot ovat välttämättömiä, kun aurinko- ja tuulivoiman osuutta lisätään.
Helsingin aikataulu hiilineutraaliuuteen
Helsingin aikataulu hiilineutraaliuuteen

Pekka Sauri: Helsingistä hiilineutraali 33 vuodessa

Pekka Sauri mainitsi puheessaan Helsinkiläisten energiankäänne -seminaarissa lokakuussa, että vuonna 2010 ylijäämämassoja alettiin kierrättää rakennustyömailla sen sijaan että ne ajettaisiin läjityspaikkoihin. Viime vuonna tämä säästi 2,1 miljoonaa litraa polttoainetta, 5300 tonnia hiilidioksidia ja 10 miljoonaa euroa.

Pariisin ilmastosopimuksen ratifioineiden maiden, myös Suomen, tavoite on vähentää hiilidioksidipäästöjä 80–95 % vuoden 1990 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Tavoitteesta käytetään meillä ilmaisua hiilineutraali Suomi. Helsinki on muiden mukana sen toteuttamisessa.

Aikataulu on Pariisin ilmastosopimuksen mukainen, mutta Tukholma pyrkii hiilineutraaliksi vuonna 2040 ja Kööpenhamina jo 2025.

Rakennus- ja ympäristötoimen apulaiskaupunginjohtaja Pekka Sauri myöntää, että kaupungit käyvät ilmastoystävällisyydellä myös imagokamppailua keskenään. Vaikka Kööpenhaminan aikataulu on kunnianhimoinen, sitä ei voi verrata suoraan Helsinkiin.

– Kaupungit mainostavat mielellään lippulaivahankkeitaan, mutta niiden taustalla on usein sellaista, josta ei puhuta. Esimerkiksi Kööpenhaminassa jätteitä ei lajitella lainkaan.

Ilmastollisesta näkökulmasta Helsingillä on taakkanaan pitkälti kivihiileen perustuva, runsaasti päästöjä aiheuttava energiantuotanto. Hanasaari ja Salmisaari polttavat kivihiiltä, johon on lisätty 5–7 prosenttia pellettejä, ja Vuosaari maakaasua.

Helenin energiantuotantoa pidetään tehokkaana, sillä samoilla prosesseilla tuotetaan sähköä, lämpöä ja viilennystä. Kivihiiltä käytetään lähinnä pakkasilla, kun tarvitaan suurta lämmitystehoa. Lämpimään aikaan pärjätään Vuosaaren maakaasuvoimalalla.

Viime vuoden lopulla Helsingin kaupunginvaltuusto teki päätöksen sulkea Hanasaaren voimala vuoden 2024 lopussa.

– Sulkemispäätös oli aika vallankumouksellinen, koska voimalalla olisi vielä kymmeniä vuosia käyttöikää, Pekka Sauri kertoo.

Voimalan alaskirjauksesta tulee Helsingille satojen miljoonien eurojen tappiot, mutta niitä keventävät Kalasataman rakennushankkeelle ja Kruunusilloille vapautuva tila. Sulkemispäätöstä puolsivat myös ilmastotavoitteet ja Helsingin imago. Salmisaaren sulkeminen ei ole vielä suunnitelmissa.

– Pelkästään taloudellisesti tarkasteltuna Hanasaaren sulkeminen ei ole kannattavaa. Mutta pitää osata katsoa lyhyttä talousajattelua pitemmälle, Sauri viittaa ilmastoystävällisiin arvoihin. – Pitää muistaa myös valtioiden sitoumukset ja Pariisin ilmastosopimus.

Hanasaaren tuotanto on tarkoitus korvata hajautetulla energiantuotannolla, johon kuuluvat muun muassa bio- ja maalämpökeskukset, aurinko- ja tuulivoima sekä energian talteenotto ja kierrätys.

Mutta Helsingin hiilettömyyttä ei ratkaista yksin energian tuotannolla. Myös kulutuksen pitää muuttua.

Sauri näkee, että Hanasaaren sulkeminen antaa tilaa ja mahdollisuuksia uusille innovaatioille, tuotantotapojen kehittämiselle ja energiatehokkuuden parantamiselle.

Kulutuksessa huomio kohdistuu rakennuskannan energiatehokkuuteen ja liikkumiseen, jotka kuluttavat runsaasti energiaa.

– Liikkumisessa on mielenkiintoisia trendejä. Kulkuvälinettä ei tarvitse omistaa, vaan liikkumisen voi ostaa, Sauri visioi ja lisää, että hän ei ole omistanut autoa 20 vuoteen.

– Kantakaupungissa autosta on vaivaa, pitää etsiä pysäköintipaikkaa ja kaivaa autoa hangesta. Sen hyötysuhde on huono, sillä kustannukset ovat suuret ja käyttö usein vähäistä.

Myös sähkön tuotannossa on haasteita autokannan sähköistyessä ja perinteisten voimaloiden vähentyessä. Silti Sauri on optimistinen:

– Osaaminen ja ymmärrys lisääntyvät. Uskon, että päästövähennysten välitavoitteita saavutetaan etuajassa, jolloin lopputavoitteita aikaistetaan, kuten tähänkin mennessä on tapahtunut. Tosin helpot keinot on kohta käytetty.