Näkemyksiä palonsammutusjärjestelmistä

Tuulivoimalan tulipalo on hyvin harvinainen mutta mahdollinen tapahtuma, yksi riski muiden riskien joukossa. Kyseessä on kallis ja vaikeasti sammutettava kohde mutta ulkopuolisille maailmalla tapahtuneista paloista ei ole ollut suurta vaaraa. Onko voimalan parempi antaa palaa vai yrittää sammuttaa? Sammutusjärjestelmät tuovat turvaa, mutta niilläkin on tekniikasta riippuen omat riskinsä ja rajoitteensa – myös voimalan korjaamisen ja jatkokäytön kannalta. STY:n ja Suomen Pelastusalan Keskusjärjestön yhteisessä seminaarissa maaliskuussa 2014 aiheesta keskusteltiin laajasti ja monesta näkökulmasta. Lopulta aihe todettiin monimutkaiseksi eikä yksiselitteistä oikeaa ratkaisua löydetty. Tässä artikkelissa esitellään monien joukosta kaksi näkökulmaa asiaan. Puuttumaan jäävät muun muassa hanketoimijan ja vakuutusyhtiön näkökulmat.

Niko Liljelund, Nordex Energy GmbH: Paloturvallisuus on paljon muutakin kuin sammutusjärjestelmä

Nykyajan tuulivoimalaitokset edustavat aikansa huipputeknologiaa, jota valvotaan kattavan sertifiointijärjestelmän kautta. Esimerkiksi IEC (International Electrotechnical Commission) 61400-1 -standardissa puidaan muun muassa tuulivoimalaitoksia ympäröivää sähköturvallisuutta. Tuulivoimalaitoksien sertifioinnin myötä voidaan ehkäistä potentiaalisia vaaratilanteita, jotka voivat syntyä voimalaitoksien sertifiointipuutteiden johdosta. Kansainvälisiä sertifikaatteja noudattava tuulivoimalaitos edustaa turvallista työympäristöä, jossa paloturvallisuus on asianmukaisella tasolla.

Nordexilla olemme sisäistäneet toimintamallin, jossa tuulivoimalaitoksen turvallisuus on ihmisten, ympäristön ja liiketoiminnankin kannalta tärkeää. Tästä johtuen olemme panostaneet tuulivoimalaitoksiemme ympäröivään turvallisuuten muun muassa Safety First -hankkeen kautta, jonka tavoitteena on luoda koko tuulivoimalaitoksiemme toimitusketjua koskeva työkulttuuri, jossa turvallisuus sen eri muodoissa on aina ensisijalla. Tämä koskee niin tuulivoimateknologiaamme kuin sitä ympäröivää tuotanto-, asennus- ja huoltotoimintaakin.

Myös laajan, niin kutsutun Premium-huoltotoiminnan kautta voimme varmistaa sen, ettei synny vaaratilanteita mitä tulee esimerkiksi tuulivoimalaitoksen paloturvallisuuteen. Tuulivoimalaitoksen turvallinen käyttö ei kuitenkaan vaadi erillistä palohälytys- tai palosammutusjärjestelmää. Tuulivoimalaitoksissa tulipalot ovatkin erittäin harvinainen tapahtuma, mistä syystä niihin ei asennetta vakiovarusteena palosammutinjärjestelmää. Jos asiakas tästä huolimatta niin toivoo, voimme tarjota lisävarusteena erilaisiin tarpeisiin sopivia palosammutusjärjestelmiä.

Sammutusjärjestelmämme tehtävänä on havaita ja sammuttaa tuulivoimalaitoksessa olevaa tulipaloa. Nordexin Delta-sukupolven voimaloihin (N131, N117 ja N100) on tarjolla palohälytys- ja palosammutusjärjestelmiä, jotka voidaan asentaa voimalan konehuoneeseen tai sen torniin. Palosammutusjärjestelmä toimii inerttikaasulla, jonka etuna on mahdollisen tulipalon jälkeinen lyhyt tuulivoimalan toimintarajoitusaika. Ihmisten työturvallisuus on myös huomioitu tämän järjestelmän suunnittelussa, sillä kaasua käytetään vain paloherkillä alueilla, toisin sanoen voimalaitoksen sähkökaapeissa. Inerttikaasun pienistä käyttömääristä johtuen siitä ei koidu vaaraa ihmiselle.

Tärkeintä on muistaa, että tuulivoimalaitoksien tulipalot ovat hyvin epätodennäköinen tapahtuma. Siitä huolimatta Nordex haluaa varmistaa, että asiakkaillamme on mahdollisuus turvautua myös tältä tapahtumalta. Onhan turvallinen ja puhdas energia lopulta kaikkien etu.

Tommi Holappa, Salgrom Technologies Oy: Aerosolit avaavat uuden teknologisen aikakauden

Sammutusjärjestelmiltä vaaditaan alati aivan uudenlaisia vaatimuksia, eivätkä perinteiset sammutusjärjestelmät pelkästään riitä. Järjestelmiin kohdistuu kovaa rasitusta ja järjestelmiltä vaaditaan äärimmäistä tehokkuutta.Tuulivoimaloiden sammutusjärjestelmien jälkiasennustyöt ovat myös olleet lähes mahdottomia tehdä kustannustehokkaasti.Uudenlaiset aerosoli-sammutusteknologiat mahdollistavat kohteiden suojauksen entistä järkevämmin ja kustannustehokkaammin.

Kehitys tuulivoimaloiden perinteisissä suojausmenetelmissä on mennyt eteenpäin: kaasuista on kehitetty eri yhdistelmiä, jotka pakkautuvat huomattavasti pienempään tilaan kuin aiemmin. Perinteisissä suojausratkaisuissa ongelmaksi usein kuitenkin muodostuvat järjestelmien monimutkaisuus, raskas asentaminen ja kustannukset etenkin jälkiasennusten tapauksissa.

Aerosoli-sammutusjärjestelmien etuna on mahdollisuus järjestelmän jälkiasentamiseen maltillisin kustannuksin. Sammutusjärjestelmien integroimisen huomioiminen voimalaan jo paloturvallisuus-suunnittelussa on toki tuulivoimarakentajalle edullisin vaihtoehto, sillä järjestelmät on vaivattominta asentaa jo alkutuotannossa osittain tai täysin valmiiksi. Aerosoli mahdollistaa kuitenkin myös jälkikäteisen asentamisen.

Muiden muassa USA:n puolustusministeriön käyttämällä aerosolijärjestelmällä kohde pystytään suojaamaan yleisesti ja kohdennettuna suojauksena. Aerosoli toimii tehokkaasti riippumatta palavan materiaalin, kuten lasikuidun, öljyn tai polttoaineiden, laadusta. Aerosolisammutusjärjestelmät toimivat myös ääriolosuhteissa ja vaihtelevissa sääoloissa, mistä ovat todisteina Ilmatieteenlaitoksen sääasema Etelämantereella ja Konecranesin kohteet Abu Dhabissa.

Salgromatic järjestelmällä on VdS hyväksyntä ja omaa ainoana maailmassa aerosoli alalla tämän kyseisen hyväksynnän, hyväksyntää lähdettiin hakemaan nimenomaan tuulivoimaloita varten. Salgromatic on mukana kestävän kehityksen yhteiskuntasitoumuksessa ”Suomi jonka haluamme 2050” ja rakentamassa vahvasti hiilineutraalia yrityspaloturvallisuutta ja globaalia yhteiskuntaa yhteistyössä YK:n 2030 kestävän kehityksen ohjelman kanssa.

On-demand Aviation Light System to enhance acceptance for wind farms

Vestas Wind Systems has recently activated its on-demand aviation lights system in Finland. The system, called Obstacle Collision Avoidance System (OCAS), is installed at the Svalskulla wind farm in Närpes and was put in operation on May 2nd. This is the first system of its kind in Finland following an approval by Trafi in early April. It is developed to facilitate the acceptance of wind farms and to open up new investment opportunities – in particular for wind farms with tall towers.

The Finnish Wind Power Association has interviewed Erik Meum who is heading Vestas’ OCAS department about how the system works and its benefits.

Can you tell us what OCAS is?

– OCAS is a system designed to limit the time in which the aviation lights on wind turbines are turned on. Tall structures, including wind turbines, need to be equipped with aviation lights to warn aircrafts of their presence. These lights are turned on 24 hours a day, regardless of aircraft presence, providing unnecessary lighting. The experience is that these lights might be annoying to people living close to wind farms and especially for those living close to wind turbines taller than 150 metres for tip height, as they require high intensity white lights. With OCAS, the aviation lights will only be activated when there is an actual need for it, in other words, when an aircraft is approaching. At all other times the lights are turned off, leaving the turbines dark for the neighbours.

Can you elobarate on how the system works?

– The system enables an intelligent surveillance of aircrafts in the proximity of wind farms. We install radar units on the tower of selected turbines in the wind farm, which then tracks the speed, direction, and altitude of aircrafts in the vicinity of the wind farm. If an aircraft is approaching, OCAS will turn on all aviation lights on the turbines in the wind farm and keep them on until the aircraft has safely passed. It is important to note that the system does not require installation of any equipment in the actual aircrafts.

OCAS was approved by Finnish Trafi in April, what does this mean for Finnish wind farm owners?

– What we have seen from other markets is that the system facilitates local acceptance for wind farms with higher tip heights. High tip heights can often improve the business case, as it has the potential of increasing the annual energy production with several percentages. So, in areas where the aviation lights on wind turbines are of concern to the local community, OCAS may actually open up new commercial opportunities. We have also seen that permitting processes goes quicker, due to less local resistance. Hence, the approval of OCAS benefits both the local communities and wind farm developers.

Is the system in use in other countries already and what are your expreriences there?

– OCAS is already approved and in operation on several sites with good results in Sweden, Norway, and Canada with approvals on the way in the US, Germany and Switzerland. We have seen that once the system gets approved, the interest for this solution rapidly increases. Many of the wind farm developers see the benefits from it. Furthermore, we have experienced that people living nearby a wind farm equipped with OCAS pay a lot of attention to its functionality. If for instance the internal network in the wind farm is down due to maintenance, and the aviation lights are activated, they are very quick to contact us and ask about why the lights are flashing. To me this shows that they appreciate the on-demand functionality provided by OCAS.

Is it guaranteed to be safe?

– Yes, OCAS has a proven track record from operation for more than 10 years. The system has previously been thoroughly tested in Sweden, Norway, and Finland including high-speed tests with military aircrafts. Also, in the unlikely event that the system fails, all aviation lights are automatically turned on. OCAS includes continuous radar surveillance, aviation light control, and monitoring services to keep full track of the system status at all times.

How expensive is it?

– The cost depends on the number of radars required to cover the surrounding of the wind farm. This in turn is determined by the site layout, its complexity, and of course the size of the wind farm. OCAS is a fully integrated solution on Vestas turbines, which minimises both CAPEX and OPEX for our customers.

Can the system be installed on already operating wind farms or is it only for new ones?

– The OCAS system can indeed be retrofitted and installed on already operating wind turbines. Because the system is already integrated into Vestas turbines, an installation would require no more than a day of down-time for each wind turbine.

*******

OCAS (Obstacle Collision Avoidance System) on Vestaksen kehittämä järjestelmä, jonka avulla tuulivoimaloiden lentoestevalot voidaan pitää suurimman osan ajasta poissa päältä. Järjestelmän keskeinen osa ovat tutkayksiköt, jotka lentokoneen tai muun lentoaluksen havaitessaan ohjaavat voimalan valot syttymään automaattisesti siksi ajaksi, että lentokone on turvallisesti ohittanut voimalan. Järjestelmän avulla voidaan vähentää valoista lähiasukkaille mahdollisesti aiheutuvaa häiriötä.

Trafi on antanut hyväksyntänsä järjestelmän käyttämiseksi Närpiön Svalkullassa ensimmäisen kerran Suomessa. Järjestelmiä on aiemmin asennettu esimerkiksi Ruotsissa. OCASia on testattu laajasti, myös ilmavoimien nopeilla lentokoneilla. Mikäli järjestelmän toiminta estyy esimerkiksi puiston huoltotöiden vuoksi, palavat valot jatkuvasti automaattisesti. Järjestelmä voidaan jälkiasentaa Vestaksen voimaloihin.

Kehittyneillä mailla on velvollisuus panostaa uusiutuviin energialähteisiin

Saksan entinen ympäristöministeri ja YK:n ympäristöohjelman entinen pääjohtaja professori Klaus Töpfer vieraili Suomessa lokakuussa 2015. Töpferin viesti oli selvä: Saksa hyötyy Energiewendeksi nimetystä energiantuotannon murroksesta, jossa korvataan ydinvoimaa ja fossiilisia polttoaineita uusiutuvalla energialla. Uusiutuvien energiantuotantomuotojen rakentaminen ja kehittäminen ovat johtaneet tuotantokustannusten laskuun, mistä hyötyvät myös kehittyvät maat. Töpferin mukaan Suomella on valtava uusiutuvan energian potentiaali – kirkkaasti yli puolet Suomen energiatarpeesta voisi tuottaa uusiutuvilla.

Usein kuulee väitettävän, että Saksan Energiewende olisi käynnistetty fukushiman ydinonnettomuuden jälkeen seurauksena pelosta, jota onnettomuus saksalaisissa aiheutti. Energiewenden juuret ovat kuitenkin paljon Fukushiman ydinonnettomuutta kauempana – pohja uusiutuvan energi­an esiinmarssille luotiin jo 1970-luvun öljykriisin ja 80-luvun Tshernobylin ydinonnettomuuden seurauksena. Angela Merkelkö tekisi asioita pelosta? Ajatushan on aivan hullun­kurinen, professori Töpfer nauraa. Saksan Energiewende perustuu laskel­miin ja tieteeseen, ei hätääntymiseen tai paniikkiin, hän korostaa.

Energiewenden alkuperäinen tarkoitus oli nimenomaan ydinvoimas­ta luopuminen. Ilmastonmuutoksen myötä siitä on tullut myös työkalu Saksan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen – taistelu saastuttavaa hiilivoimaa vastaan on alkanut. Oma haasteensa tässä taistelussa on hiilen ja CO2-päästöoikeuksien tämän hetkinen alhainen hinta. Maakaasulla on hiiltä huomattavasti alhaisemmat CO2-omi­naispäästöt, mutta maakaasu on hiiltä kalliimpaa.

Saksassa on luotettu siihen, että päästöoikeuden riittävän korkea hinta tekisi kaasun käytöstä hiilen käyttöä edullisempaa. Näin ei valitettavasti täl­lä hetkellä ole, vaan hiilivoima on viime vuosina korvannut paljon kaasua eten­kin lämmityksessä. Tämä on johtanut Saksan CO2-päästöjen nousuun noin 1 – 2 prosentilla, ja tästä syystä maa on­kin päättänyt pyrkiä hillitsemään hiilen käyttöä entistä tehokkaammin. Töpfer näkeekin, että hiilen käytön aiheutta­mat päästöt ovat kääntymässä laskuun pikaisella aikataululla.

Energiewende on laskenut kustannuksia kaikkien eduksi

Saksassa Energiewendessä on ollut viisi peruspilaria: ydinvoimaa ei osteta muista maista, fossiilisen ener­gian käyttö ei lisäänny, sähkön saanti­varmuus säilyy, Energiewende ei saa aiheuttaa energiaköyhyyttä ja vienti-teollisuus ei saa kärsiä.

Jokainen näistä peruspilareista on toiminut hyvin: Saksa on sähkön viejä, eikä osta ydin- tai muutakaan sähköä naapurimaistaan. Fossiilisen energian käyttö ei ole lisääntynyt Saksassa, jos­kin CO2-päästöt ovat lisääntyneet maa­kaasun korvauduttua hiilellä huonosti toimivan päästökaupan takia.

Yksi haaste on se, että yhä useamman kuluttajan tuottaessa itse sähkönsä yleisen infrastruktuurin maksajia jää vähemmän. Kustannukset nousevat juuri niiden kansalaisten osalta, joilla ei ole varaa alkaa tuottaa itse energiaansa, mutta energiaköyhyyttä on Saksassa onnistuneesti torjuttu asumistuella.

Saksan vientiteollisuus nimen­omaan hyötyy Energiewendestä: tuuli- ja aurinkosähkö laskevat sähköpörssissä sähkön hintaa. Koska raskas teollisuus ei maksa tariffeja eikä siirtomaksuja, saavat ne sähkönsä hal­vemmalla kuin ennen Energiewendeä. Saksan talous onkin päässyt taantuman jälkeen jo hyvään kasvuvauhtiin. Teollisuus myös seuraa energiaa: Saksan raskas teollisuus on perintei­sesti ollut etelässä, koska siellä olivat ydinvoimalat. Nyt teollisuus on alkanut siirtyä Pohjois-Saksaan tuulivoimara­kentamisen myötä. Teollisuutta syntyy sinne, missä on halpaa sähköä tarjolla, etenkin kun uusien siirtoyhteyksien rakentaminen on tiheään asutussa maassa varsin haasteellista.

Energiewenden käynnistyessä 1980-luvulla haasteena oli korvaavien energialähteiden puute: Saksassa ei juurikaan ole bioenergiaa ja muut uusiutuvat energialähteet, kuten tuuli ja aurinko, olivat 80-luvulla vielä lapsenkengissä. Saksa alkoi kuitenkin panostaa tuulivoiman ja aurinkovoi­man kehittämiseen, ja Töpferin minis­terikaudella lanseerattiin ensimmäinen syöttötariffi, joka mahdollisti aurinko- ja tuulivoimarakentamisen käynnisty­misen Saksassa.

Töpfer näkee Saksan Energiewenden vahvuutena sen, että vakaan tuen avulla tavalliset kansalaiset innostuivat tuuli- ja aurinkovoimaan sijoittami­sesta. Teknologiakehityksen myötä näiden teknologioiden kustannukset ovat laskeneet rajusti. Aluksi aurinko­voiman tuki oli yli 1 euroa/kwh. Nyt aurinkosähkölle maksetaan 8,9 senttiä/kwh ja tuulivoimalle 6,5 senttiä/kwh, kertoo Töpfer teknologian kehittymisen tuomasta kustannusten laskusta.

Saksa on siirtymässä syöttötariffista tuen kilpailutukseen. Yksi iso kysymys Saksassa on, kuinka uusi tukimeka­nismi saadaan rakennettua niin, että osuuskuntien ja yksittäisten ihmisten uusiutuvan energian hankkeet ovat myös tulevaisuudessa mahdollisia. Saksassa uusiutuvan energian korkea hyväksyttävyys perustuu pitkälti sii­hen, että yksittäiset ihmiset ovat omista­massa tuotantoa. Jos ainoastaan suuret yritykset omistavat tulevaisuudessa esimerkiksi tuulivoimaa, voi hankkei­den vastustus kasvaa, Töpfer toteaa.

Rikkaiden maiden velvollisuus

Se, että Saksa on lähtenyt etunojassa panostamaan uusiutuviin energialäh­teisiin tarkoittaa, että Saksa on myös maksanut näiden tuotantomuotojen kehityskuluja. Töpfer ei pidä tätä kui­tenkaan kustannuksena, vaan inves­tointina. Saksaan on syntynyt paljon etenkin tuulivoimateollisuutta, joka on osa vahvaa saksalaista vientiteollisuut­ta. Tällä hetkellä Saksassa on syntymäs­sä myös paljon teollisuutta vaihtelevan tuotannon ja vaihtelevan kulutuksen laajemman markkinaintegraation mah­dollistavien sovelluksien ympärille.

Uusiutuvan energian laajempi käyt­töönotto on ollut loistava mahdollisuus teollisuudelle ja teknologialle: ensin kehitettiin edullisempia tapoja tuottaa energiaa, ja nyt on siirrytty seuraavien pullonkaulojen, kuten sähkön varas­toinnin ja vaihtelevan tuotannon hallin­nan kehittämiseen, Töpfer korostaa.

Töpfer näkee uusiutuviin energialäh­teisiin panostamisen myös osana kehi­tysapua. Kehittyneiden maiden tulee panostaa uusien energiantuotantomuo­tojen kehittämiseen. Näissä maissa voi­daan kehittää teknologioita, joita myös kehittyvät maat voivat ottaa käyttöön tavoitellessaan korkeampaa elintasoa, Töpfer sanoo ja jatkaa: Elintason nosto kehittyvissä maissa on tärkeää myös tu­levien pakolaiskriisien ehkäisemisessä. Uusiutuvan energian avulla ihmisten elintasoa saadaan nostettua kotimaas­saan, mikä taas vähentää kansainvael­luksia muihin maihin.

Useita vuosia muun muassa Nairobis­sa Keniassa asunut Töpfer pitää juuri tuulivoimaa eriomaisesti kehittyviin maihin soveltuvana energiantuotan­tomuotona, koska tuulivoima on yksi harvoista energiantuotantomuodoista, joiden prosesseissa ei kuluteta vettä. Aurinkopaneelien puhdistus vaatii huo­mattavan paljon vettä, vaikka tuotanto­muoto ei sitä muuten kulutakaan.

Suomella valtava uusiutuvan energian potentiaali

Vierailunsa aikana Töpfer korosti useaan otteeseen, ettei ole neuvomassa Suomea energiaratkaisujen tekemisessä mutta kysyttäessä kuitenkin korosti, että Saksan virheistä kannattaa ottaa oppia. Uusiutuvaan energiaan siirty­misen tie ei tunnu aina välttämättä hel­polta, mutta olen täysin vakuuttunut, että se on taloudellisesti erittäin järkevä ratkaisu, hän toteaa.

Töpfer näkee myös, että Suomi pys­tyisi helposti tuottamaan puolet energi­antarpeestaan uusiutuvalla energialla – ja, että tuulivoimalla on kokonaisku­vassa oma tärkeä roolinsa. Pelkästään Suomen tuulinen ja pitkä rannikko takaa erinomaisen potentiaalin tuulivoi­matuotannolle. Lisäksi maailman eturi­vin energiapolitiikan asiantuntija on sitä mieltä, että tuuliolosuhteet Suomessa lyövät laudalta tuulivoimajätti Saksan tuuliolosuhteet.

Töpfer pitääkin Suomea kokonaisval­taisesti uusiutuvan energian kulta­maana. Teillä on paljon bioenergiaa ja lisäksi erittäin hyvät tuuliolosuhteet, Töpfer sanoo. Saksassa maatuulivoi­maloiden huipunkäyttöaika on keski­määrin 2000 tuntia, kun Suomessa se on noussut jo yli 3000 tuntiin, Töpfer vertaa. Olisi sulaa hulluutta jättää tuol­lainen resurssi käyttämättä!

Tuuli vaatii valvontaa

Vaikka modernit tuulivoimalat pyörivät väsymättä ja itsenäisesti, vaatii kustannustehokas ja ennakoiva sähköntuotanto myös ihmisen suorittamaa valvontaa. Joissakin tilanteissa valvontaa on järkevää suorittaa useamman tahon toimesta.

Tuulivoimalan hankinnan yhteydessä solmitaan iso joukko muitakin sopimuksia liittyen voimaloiden operointiin, kunnonvalvontaan ja huoltoon. Voimalavalmistaja tai joku muu valittu taho voi huolehtia kaikista voimalan toimintaan liittyvistä asiois­ta. Tuulivoimalan elinkaaren aikana tulee kuitenkin vastaan myös tilan­teita, joissa voimalan ominaisuuksia, asennusten laatua, kuntoa, tuotantoa tai huollon toimivuutta kannattaa arvioida riippumattoman tahon toi­mesta.

Tuulivoimaloiden tarkastukset – kellarista lavan kärkeen

Voimalavalmistajien toiminta on tarkkaa, mutta erillisiä tarkastuksia teetetään tyypillisesti tuulivoimaloi­den toimitusvaiheessa, pystytyksen ja koeajojen jälkeen, takuuajan tai huol­tosopimuksen päättyessä, arvioitaessa huollon toimintaa sekä säännöllisesti voimalan myöhemmän elinkaaren aikana. Tuulivoimalatarkastuksia tekevät yleisesti riippumattomat kol­mannen osapuolen toimijat. Parhaim­millaan tarkastuksista hyötyvät sekä voimaloiden omistajat että voimalavalmistaja ja huoltoyhtiö.

Voimaloiden pystytyksen ja koeajojen jälkeinen vastaanottotarkastus sisältää visuaalisen, lähinnä voimalan mekaanisen kokoonpanon ja asen­nusten tarkistukset sekä voimalan toiminnallisen kunnon katselmoinnin. Tarkastuksia voidaan täydentää myös erilaisilla mittauksilla.

Oululainen Wind Controller on kasvanut nopeasti voimalan elinkaaren aikaisten huolto- ja valvontapalveluiden tarpeen lisäännyttyä Suomessa viime vuosien aikana. EPV Tuulivoi­man Torkkolan ja Santavuoren projek­teissa Wind Controller suoritti yhdessä asiaakkaan kanssa valmistusvaiheen tehdasauditoinnit lapatehtailla sekä lapojen ja koko turbiinien vastaanotto­tarkastukset rakennusvaiheessa.

”Loppuasiakkaan näkökulmasta laaduntarkkailu on hyvin tärkeää, koska tavoite on rakentaa tuulivoimaa isossa mittakaavassa riskit mini­moiden. Roottori- ja turbiinikokojen jatkuvasti kasvaessa mahdolliset valmistusviat täytyy saada minimoi­tua ja toimintaa jatkuvasti kehitettyä, jotta ongelmia ei synny myöhemmin käyttöiän aikana. Mahdolliset viat voisivat kertaantua isossa tuulivoima­puistossa” kertoo Raine Laaksonen EPV Tuulivoimasta.

Takuuajan päättymistarkastus, useimmiten kahden vuoden kuluttua voimalan käyttöönottamisesta, on tyypillisesti laajempi tarkastus, joka sisältää visuaalisen ja toiminnallisen tarkastuksen lisäksi myös voimala- ja huoltodokumentaation, huoltohistori­an sekä kunnonvalvonta- ja hälytysdatan läpikäyntiä. Tällöin voidaan helpommin havaita myös voimalatyy­pille ominaisia ajan saatossa syntyviä vikoja tai puutteita. Tällaisten tyyppi­vikojen havaitseminen on tärkeää niin asiakkaan investoinnin arvon säily­misen kuin myös voimalavalmistajan ja huoltoyhtiön kannalta. Takuuajan jälkeenkin voimaloiden teknistä kuntoa on syytä seurata säännöllisillä tar­kastuskäynneillä voimalan elinkaaren pidentämiseksi.

Tuulivoimaloiden käytönaikainen valvonta – konehuoneesta sähköasemalle

Tuulivoimaloiden 24/7-valvonta vaatii aina ihmisvoimia eli operaatto­rin, joka valvoo tuulivoimaloiden tilaa etänä ja reagoi mahdollisiin hälytyksiin yleensä joko tilaamalla huoltotiimin paikalle tai käynnistämällä voimalan uudelleen heti kun se on mahdollista. Tavallisesti tuulivoimalan valmistaja huolehtii tästä käytönaikaisesta ope­roinnista.

Tuulipuistoja hallinnoivat yri­tykset haluavat usein voimalavalmis­tajan suorittaman valvonnan lisäksi kolmannen osapuolen valvovan, että voimaloiden tuotto on sovitulla tasolla, hälytyksiin reagoidaan ja huollot suo­ritetaan asianmukaisesti. Rahoituslai­tokset ja sijoittajat vaativat raportointia puiston tuotannollisista ja operatii­visista tunnusluvuista. Lisäksi myös kantaverkkoyhtiölle toimitetaan puis­ton tuotantotietoa lähes reaaliaikai­sesti. Puiston omistajan näkökulmasta tarve on räätälöidylle kokonaisuudelle tiedonsiirto- ja valvontapalveluita, joka on käytössä vuorokauden ympäri vuoden jokaisena päivänä.

Puistoon kuuluu olennaisena osana myös sähköasema, jonka kautta tuotettu sähkö ohjataan yleiseen sähköverkkoon. Sähköaseman puisto-ohjaimen lähettämää hälytys- ja tapah­tumadataa voidaan myös valvoa ja analysoida etänä. Tyypillisiä operaat­torin toimenpiteitä vaativia tapahtu­mia sähköasemalla ovat esimerkiksi auenneet katkaisijat, lämpötilahälytyk­set, tietoliikenneongelmat tai vaikkapa aseman avoin ovi.

Mikäli havaittu hälytys vaatii paikal­lisia toimenpiteitä, kutsuu operaattori huoltotiimin paikalle. Tuulivoimalat, puistosähköasemat ja siirtolinjat vaativat etävalvonnan lisäksi Suomen lainsäädännön mukaan S1-luokan sähköpätevyyden omaavan käytönjohtajan. Käytönjohtaja suorittaa esi­merkiksi voimaloille ja sähköasemille vuosittaiset tarkastukset. Wind Cont­roller tarjoaa myös sähköasemien 24/7 valvonta ja käytönjohtopalvelut.

Tuulivoimaloiden pyörivien osien kuntoa valvotaan yleisesti monin erilaisin mittauksin. Nämä jatkuvatoimiset kunnonvalvontajärjestelmät on yleensä eriytetty voimalan varsinaises­ta ohjaus- ja valvontajärjestelmästä.

Monissa voimalatyypeissä on val­mistajan kunnonvalvontajärjestelmä, mutta voimalan omistaja voi kerätä kunnonvalvontadataa myös itsenäises­ti käyttämällä alalla toimivia järjestel­mä- ja palvelutoimittajia. Tyypillinen tuulivoimalan kunnonvalvontajärjes­telmä koostuu värähtelymittauksista, joita täydentävät voiteluöljyn partikke­li-, laatu-, lämpötila- ja painemittauk­set. Voiteluöljyssä olevat partikkelit voivat kertoa jonkin koneen osan kulu­misesta ja usein näin voidaankin löytää vikaantuminen varhaisessa vaiheessa. Tarkempi vian spesifiointi tehdään edelleen värähtelyanalyysin avulla.

Wind Controllerille voimaloiden etävalvonnan ja voimayksikön kun­nonvalvonnan yhdistäminen samaan valvontakeskukseen on antanut merkittäviä synergiaetuja, sillä tiedot voimalan kunnosta ja toiminnasta ovat samassa paikassa. Kun voimalan tila ja mekaaninen kunto tunnetaan tarkasti, voidaan huolto- ja korjaustoimenpiteet suunnitella sopivaan ajankohtaan, varata tarvittavat resurssit etukäteen ja minimoida tuotantotappiot.

Wind Controller Oy tarjoaa uusiu­tuvan energian konsultointipalveluja ja 24/7 valvontaa, voimalatarkastuksia sekä tuulivoima-alan turvallisuuskou­lutuksia. Vuonna 2012 perustettu yritys työllistää yhteensä 18 henkeä Oulussa ja Hyvinkäällä. Suomalaisomisteisen Wind Controllerin vuoden 2015 liike­vaihto oli 2,2 miljoonaa euroa.

Riittääkö Suomessa sähkö?

Sähkötehon riittävyys on yksi sähkömarkkinoihin liittyvistä kuumista puheenaiheista. Vaikka uusiutuvaa tuotantokapasiteettia on tullut erityisesti tuulivoimaan, niin Suomessa käytettävissä oleva tuotantokapasiteetti on laskenut viime vuosina merkittävästi fossiilisia polttoainetta käyttävien voimalaitosten poistuttua markkinoilta. Sähkötehon riittävyydestä puhuttaessa viitataan usein talvikauteen, mutta myös muulloin sähkötehon riittävyys voi aiheuttaa haasteita, mikäli joustavaa kapasiteettia ei ole tarjolla riittävästi. Sähköntuotannon ja kulutuksen on vastattava toisiaan joka hetki.

Syy ”perinteisen” tuotantokapasiteetin vähenemiseen on johtunut erityisesti alhaisista hinnoista sähkömarkkinoilla, johon on suuresti vaikuttanut uusiutuvan energian massiivinen lisääntyminen koko Euroopassa. Tilanne ei koske ainoastaan Suomea vaan myös monissa muissa maissa ollaan samojen haasteiden edessä, tosin pitää tietysti muistaa että monessa Euroopan maassa talvi ei ole samanlainen kuin Suomessa.

Suomi on osa Eurooppalaista sähkömarkkinaa

Suomi on osa Eurooppalaista sähkömarkkinaa, jossa eri maat ovat kytkeytyneet toisiinsa. Tämän vuoksi esimerkiksi Saksan sähkömarkkinalla tapahtuvat asiat heijastuvat myös Suomeen ja Pohjolaan. Eurooppalainen sähkömarkkina ei tunne maiden rajoja vaan sähkö tuotetaan markkinoiden ohjaamana siellä missä se on edullisinta, toki huomioiden siirtoverkon asettamat reunaehdot. Kalleimmat tuotantomuodot poistuvat markkinoilta ja niiden tilalle tulee uusia edullisempia tuotantomuotoja.  Suomi on esimerkiksi saanut nauttia viime vuosina Ruotsin ja Norjan edullisesta vesisähköstä. Markkina on tehokkain tapa ratkaista optimointiongelma, missä sähkö tuotetaan. Koska kaikkea Suomessa käytettävää sähköä ei ole ollut optimaalista tuottaa Suomessa, on se johtanut siihen että Suomesta on tullut voimakkaasti tuontiriippuvainen ja Suomeen tuodaan sähköä myös silloin vaikka meillä olisi riittävästi omaa tuotantokapasiteettia. Yhteisen markkinan vuoksi suomalaiset sähkönkäyttäjät ovat säästäneet rahaa miljardeja euroja viime vuosina.

Sähkö on keskeinen hyödyke – kansalliset näkökulmat näkyvät Euroopassa

Sähkö on hyödyke, jolla on hyvin keskeinen merkitys nyky-yhteiskunnalle. Erityisesti kaupungeissa ei ole juurikaan totuttu tilanteeseen, jossa valot pimenevät ja moni nykyaikainen laite ei toimi. Sähköenergian hintaan perustuva markkina on tehokas tapa toimitusvarmuuden hoitamiseen. Koska sähkö on niin tärkeä hyödyke kuin se on, liittyy sähköntuotantokapasiteettiin kansallinen näkökulma monessa Euroopan maassa: Mikä on sopiva omavaraisuusaste tai onko tällaista? Yksiselitteistä vastausta tähän ei voi antaa, mutta yleisesti voinee todeta, että kaikkien maiden ei kannata pyrkiä olemaan omavaraisia, koska se on luonnonvarojen tuhlaamista. Kyse on paljon siitä, miten paljon luotamme Eurooppalaiseen sähkömarkkinaan ja naapurimaihimme.

Markkinan hakiessa tasapainoa voi tulla tilanne, että tarjonta ei riitä vastaamaan kysyntään. Käytännössä puhumme nyt muutamista tunneista vuodessa ja tehovajeesta, jolloin esimerkiksi muutamaa prosenttia kulutuksesta ei pystytä kattamaan. Jos sähkömarkkinoilla aletaan kärsiä kroonisesta teho-ongelmasta, niin tulee muistaa että markkinat kyllä korjaavat tilanteen pitkällä aikavälillä mutta voimalaitoksia ei rakenneta päivässä tai kahdessa.

Tehoreservi pienentää tehovajeen todennäköisyyttä

Osassa Euroopan maita sähkötehon riittävyyteen on alettu varautua niin sanotuilla kapasiteettimekanismeilla, jossa käytettävissä olevalle sähköntuotantokapasiteetille maksetaan sen olemassaolosta. Tällaiset järjestelmät tulevat yleensä kansantaloudelle huomattavasti kalliimmaksi kuin energiaan perustuva hinnoittelu. Pohjoismaissa on käytössä energy-only markkina, jossa tuottaja saa korvauksen vain tuottamastaan sähköenergiasta. Suomessa ja Ruotsissa on tämän lisäksi käytössä tehoreservi. Tehoreservi on kapasiteettimekanismi, joka tukee energy-only markkinaa. Tehoreserviä käytetään vasta, mikäli sähkömarkkina ei kykene löytämään tasapainoa tuotannon ja kulutuksen välille.

Tehoreservi on eräänlainen vakuutus, jolla tehovajeen todennäköisyyttä voidaan pienentää kohtuullisin kustannuksin. Energiavirasto päätti syksyllä 2016, että Suomessa tarvittavan tehoreservin määrä on noin 600 MW aikavälillä 1.7.2017 – 30.6.2020. Päätöksenteon tueksi Energiavirasto teetti konsulttiselvityksen, jossa arvioitiin Suomen sähkötehon riittävyyttä aikavälillä 2017 – 2022. Selvitys osoitti, että sähkömarkkinat varmistavat melko hyvin sähkötehon riittävyyden, mutta muutokset jotka heikentävät Suomen tehotasetta kasvattavat tehovajeen odotusarvoa merkittävästi. Tehoreservi antaa sähkötehon riittävyyteen tietyn puskurin, mutta 100 % toimitusvarmuutta silläkään ei voida taata ja tehoreservin määrän kasvaessa siitä suhteessa saatava hyöty pienenee. Lisätietoa ja taustaselvitys tehoreservin määrästä ovat luettavissa Energiaviraston internet-sivuilla [1].

Kuluttajalle uusia rooleja

Historiassa tuotanto on yleensä ollut se voimavara, joka on joustanut vastaamaan kysynnän tarpeita. Tulevaisuudessa asia tulee olemaan entistä enemmän niin, että kysyntä joustaa vastaamaan tuotantoa. Työ- ja elinkeinoministeriö onkin perustanut älyverkkotyöryhmän pohtimaan tulevaisuuden ratkaisuja, joilla pystytään vastaamaan tulevaisuuden sähkömarkkinan haasteisiin [2]. Tulevaisuudessa asiakkaasta tulee entistä keskeisempi toimija sähkömarkkinoilla. Tämä ei välttämättä vaadi asiakkaalta aktiivisia toimia, se ei vaikuta asiakkaan arkielämään ja lisäksi asiakas voi ansaita tästä rahaa. Asiakas voisi esimerkiksi itse määrittää haluamansa toimitusvarmuuden tason ja maksaa sen mukaisesti.

On siis hyvä suunnata katseita jo kauemmaksi tulevaisuuteen, järjestelmään jossa entistä enemmän perustuu uusiutuvaan sähköntuotantoon ja akut sekä kysyntäjousto ratkaisevat enenevissä määrin järjestelmän hallintaan liittyviä haasteita. Samalla meidän on myös huolehdittava siitä, että säilytämme hyvän toimitusvarmuuden tason ja kilpailukykyisen sähkönhinnan näiden suurien muutosvuosien aikana.

Kirjoittaja toimii yli-insinöörinä Energiavirastossa.