Vesivoima - Ilmastonmuutoksen vaikutukset vesivoiman tuotantomahdollisuuksiin muuttuvilla sähkömarkkinoilla
Lönnqvist, Jani (2017)
Lönnqvist, Jani
2017
Sähkötekniikka
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-04-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703221199
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703221199
Tiivistelmä
Ilmastonmuutoksen johdosta vesistöjen virtaamien vuodenaikaisvaihtelut ja suuruudet muuttuvat tulevaisuudessa. Työssä tutkitaan Pohjois- ja Etelä-Savon järvien yhteydessä toimivien Savon Voiman vesivoimalaitoksien sopeuttamista ilmastonmuutoksen aiheuttamaan toimintaympäristön muutokseen. Työssä verrataan referenssijakson 1971-2000 ja tulevaisuusjakson 2010-2039 virtaamia toisiinsa. Tulevaisuusjakson ennusteet on pääosin luonut Suomen ympäristökeskus (SYKE). Tutkittavasta kahdeksasta järvestä ennusteet Maavedelle ja Sorsavedelle luotiin Savon Voiman toimesta. Virtaamat kasvoivat kaikilla järvillä paitsi Sorsavedellä, jossa ne pienenivät. Tähän saattoi vaikuttaa ennusteen epätarkkuus. Järvien lähtövirtaamaennusteiden tietoja hyödynnetään tapauskohtaisen vesivoimalaitoksen Salahmin ja vesivoimalaitoshankkeen Jyrkän turbiinien mitoituksessa.
Salahminjärven virtaamista ilmeni, että Salahmin vesivoimalaitoksella joudutaan tekemään merkittäviä ohijuoksutuksia. Ohijuoksutuksista arvioidut tappiot ovat noin 10 000 euroa vuodessa referenssijaksolla. Tulevaisuudessa ohijuoksutukset tulevat pienemään, sillä kevättulvat pienenevät SYKE:n ennusteen mukaan. Salahmille uusien turbiinien mitoituksen ohella selvitetään vesivoimatuotannon lisäys, kun vanhoista Propeller -turbiineista toinen korvataan edistyksellisemmällä Kaplan -turbiinilla. Työssä tutkitaan myös tuotannonlisäystä, jos vanhojen Propeller -turbiinien rinnalle lisätään uusi Kaplan -turbiini. Energiantuotanto kasvoi laskelmissa merkittävästi uusien turbiinien mahdollistaessa suuremman läpäisykapasiteetin sekä käyttötuntien määrän.
Jyrkän padolle suunnitellulle vesivoimalaitokselle mitoitettiin niin ikään uudet turbiinit vesivoimalaitoksen yläveden, Kiltuanjärven, lähtövirtaamien mukaan. Turbiineiksi valikoitui Kaplan -turbiinit. Turbiinit mitoitettiin eri läpäisyille, mikä mahdollistaa sen, että tulevaa vesivoimalaitosta pystyttäisiin ajamaan maksimihyötysuhteella vuoden jokaisena päivänä.
Vesivoimalaitosinvestoinneille tehtiin investointilaskelmat. Investointilaskelmien kannattavuutta arvioitiin nettonykyarvo (NNA) menetelmällä. NNA -menetelmä osoitti Salahmin vesivoimalaitosinvestointien olevan osaltaan kannattamattomia. Investointi oli kannattava siinä tapauksessa, että investointiin pelkästään uuteen Kaplan -turbiiniin, sillä tavalla, että vanhaa vesivoimalaitosta ei hyödynnetty ollenkaan tuotannossa. Jyrkälle investointi oli NNA-menetelmällä kannattava Työ- ja elinkeinoministeriön 20 % tuella. Vesivoimalaitosinvestoinnit toisivat tasaisuutta ajoon, mikä parantaisi huomattavasti energiatehokkuutta ja ympäristön tilaa.
Salahminjärven virtaamista ilmeni, että Salahmin vesivoimalaitoksella joudutaan tekemään merkittäviä ohijuoksutuksia. Ohijuoksutuksista arvioidut tappiot ovat noin 10 000 euroa vuodessa referenssijaksolla. Tulevaisuudessa ohijuoksutukset tulevat pienemään, sillä kevättulvat pienenevät SYKE:n ennusteen mukaan. Salahmille uusien turbiinien mitoituksen ohella selvitetään vesivoimatuotannon lisäys, kun vanhoista Propeller -turbiineista toinen korvataan edistyksellisemmällä Kaplan -turbiinilla. Työssä tutkitaan myös tuotannonlisäystä, jos vanhojen Propeller -turbiinien rinnalle lisätään uusi Kaplan -turbiini. Energiantuotanto kasvoi laskelmissa merkittävästi uusien turbiinien mahdollistaessa suuremman läpäisykapasiteetin sekä käyttötuntien määrän.
Jyrkän padolle suunnitellulle vesivoimalaitokselle mitoitettiin niin ikään uudet turbiinit vesivoimalaitoksen yläveden, Kiltuanjärven, lähtövirtaamien mukaan. Turbiineiksi valikoitui Kaplan -turbiinit. Turbiinit mitoitettiin eri läpäisyille, mikä mahdollistaa sen, että tulevaa vesivoimalaitosta pystyttäisiin ajamaan maksimihyötysuhteella vuoden jokaisena päivänä.
Vesivoimalaitosinvestoinneille tehtiin investointilaskelmat. Investointilaskelmien kannattavuutta arvioitiin nettonykyarvo (NNA) menetelmällä. NNA -menetelmä osoitti Salahmin vesivoimalaitosinvestointien olevan osaltaan kannattamattomia. Investointi oli kannattava siinä tapauksessa, että investointiin pelkästään uuteen Kaplan -turbiiniin, sillä tavalla, että vanhaa vesivoimalaitosta ei hyödynnetty ollenkaan tuotannossa. Jyrkälle investointi oli NNA-menetelmällä kannattava Työ- ja elinkeinoministeriön 20 % tuella. Vesivoimalaitosinvestoinnit toisivat tasaisuutta ajoon, mikä parantaisi huomattavasti energiatehokkuutta ja ympäristön tilaa.