Vesivoimatuotannon rooli sähköjärjestelmässä
Vesivoiman ympäristötoimien energiavaikutuksista
Euroopan unionin vesipuitedirektiivi pyrkii turvaamaan vesivarojen suojelun ja kestävän käytön koko Euroopassa. Vesistöihin kohdistuvat ympäristötoimet vaikuttavat vesivoiman tuotantomahdollisuuksiin siltä osin, kun ne rajoittavat turbiineista juoksutettavan veden määrää tai profiilia. Arvioimme ympäristötoimien vaikutuksia vesivoiman energiantuotantoon Suomessa ja Ruotsissa.
Nähtävillä olevat merkittävät toimenpiteet Suomessa keskittyvät Kemijoen ja Iijoen jokiluonnon monimuotoisuuden edistämiseen. Tämä tapahtuu lisäämällä kalateitä tai luonnonmukaisia nousu-uomia säännösteltyihin jokiin. Mahdolliset ensimmäisen vaiheen hankkeet koskevat viittä meren läheisyydessä sijaitsevaa vesivoimalaitosta sekä Kemijoella että Iijoella (Aluehallintovirasto, 2024). Toteutuessaan näiden toimenpiteiden arvioidaan aiheuttavan energiantuotannon menetyksen, joka on vuositasolla noin 97,2 gigawattituntia, eli keskimäärin 11 megawattituntia tunnissa.
Ruotsissa vesivoimalaitosten ympäristötoimien kansallinen suunnitelma perustuu kokonaisvaltaiseen lähestymistapaan, jossa pyritään huomioimaan energiantuotannon tarpeet. Ruotsissa on asetettu 1,5 terawattitunnin kansallinen vertailuarvo, joka määrittää, kuinka suuri vuotuinen energiantuotannon menetys katsotaan merkittäväksi haitaksi vesivoimalle (Svenska kraftnät, 2023). Keskimääräinen energiamenetys tunnissa olisi tällöin noin 171 megawattituntia.
Lähteet
Aluehallintovirasto (2024). Aluehallintovirasto muutti Kemijoen ja Iijoen voimalaitosten kalatalousvelvoitteita. Tiedote 29.7.2024.(siirryt toiseen palveluun)
Svenska kraftnät (2023). Att kartlägga de konsekvenser för elsystemet som omprövning av vattenkraften medför m.m. (Svk 2023/610), 2023-09-26.(siirryt toiseen palveluun)
Vesivoiman energiantuotannon laskentatyökalu ja ilmastonmuutoksen vaikutuksen simulointi
Vesivoimalla on keskeinen rooli energiantuotannossa erityisesti säätövoimana. Ilmastonmuutos vaikuttaa vesivoiman tuotantoon monin tavoin. Sademäärien muutokset muuttavat suoraan sitä vesimäärää, joka voimalaitosten läpi virtaa. Kenties vielä suurempi vaikutus on sillä, että lämpötilan nousu aikaistaa lumen kevätsulamista ja lisää talviaikaista sulamista, jolloin sulamisvesien virtaaminen voimalaitosten läpi jakaantuu pitemmälle aikavälille. Toisaalta lämpötilan nousu kasvattaa jonkin verran haihduntaa, mikä vaikuttaa vesimäärin pienentävästi.
Osana REPower-hanketta Suomen ympäristökeskuksen Vesistömallijärjestelmän (WSFS) yhteyteen on kehitetty vesivoimalaitosten energiantuotannon laskenta. Energiantuotantoa on simuloitu sekä historiajaksolla että ilmastonmuutosskenaarioiden mukaisesti muuttuneessa ilmastossa. WSFS simuloi ja ennustaa kaikkien Suomen merkittävien järvien ja jokien vedenkorkeuksia ja virtaamia. Järjestelmällä on monia sovelluskohteita, joista tärkein on Tulvakeskuksen tulvaennusteiden tuottaminen. Aiemmin WSFS:n avulla on toteutettu useita hankkeita, joissa simuloidaan ilmastonmuutoksen vaikutuksia vedenkorkeuksiin ja virtaamiin ja tarkastellaan esimerkiksi tarpeita järvien säännöstelykäytäntöjen muuttamiseen.
REPowerin yhteydessä kehitettyä energiantuotannon laskentatyökalua on verifioitu vertaamalla simuloitua koko Suomen energiantuotantoa Tilastokeskuksen verkkosivuilta saatuihin toteutuneisiin lukuihin. Kuten taulukko 1 kertoo, on laskennan virhe ollut jaksolla 2000-2023 keskimäärin 1,3% ja enimmillään vuotuinen virhe on ollut 9,4%. Plusmerkkisistä virheistä osa selittyy sillä, että voimalaitoksia on ajoittain poissa toiminnasta esimerkiksi korjausten ja jään aiheuttamien ongelmien takia, eikä simulointityökalu huomioi tällaisia tekijöitä.
Ilmastonmuutoksen vaikutuksia on tarkasteltu toistaiseksi vain vuositasolla. Alustavien tulosten perusteella ilmastonmuutos näyttäisi kasvattavan vuositason energiantuotantoa vuoteen 2040 mennessä 1-2% verrattuna vertailukohtana käytettyyn jaksoon 1981-2010, jos käytetään kuuden eri ilmastomallin tulosten pohjalta laskettua keskiarvoa ja ns. RCP 4.5 -päästöskenaariota. Tuloksissa on kuitenkin erittäin suuria epävarmuuksia: joidenkin ilmastomallien tulosten pohjalta laskettuna vuosituotanto päinvastoin pienenee hiukan.
Vuotuisen vesivoiman energiantuotannon muutoksia kiinnostavampia saattavat olla eri vuodenaikoina tapahtuvat muutokset. Talvikuukausina sähkön tarve ja hinta ovat korkeimmillaan, joten talvikauden muutokset ovat erityisten kiinnostavia, ja jatkossa onkin tarkoitus tarkastella eri vuodenaikojen muutoksia.
Taulukko & Graafi
