Ylpeästi energiasta. Rohkeita keskustelunavauksia uudistuvan energiantuotannon viimeisimmistä tuulista.

Tuulivoimalan rakennustyömaa.

Kas näin syntyy hybridivoimala

Tarvitaan muun muassa maaperätutkimuksia, tuulimittauksia, turbiinien kilpailutusta ja tehokasta nostokalustoa, ennen kuin hybridivoimala on pystyssä ja valmiina tuottamaan uusiutuvaa energiaa. Tässä jutussa käymme vaihe vaiheelta läpi, miten hybridipuiston rakentaminen sujuu ensimmäisistä lupa-anomuksista aina voimalan käyttöön vihkimiseen.

Kun Piiparinmäen tuulivoimala vihittiin käyttöön syyskuun lopulla 2022, luontoäiti pani parastaan. Voimalan avajaispäivänä Pyhännän ja Kajaanin seudulla tuuli juuri sopivasti ja 41 voimalan lavat pyörivät kuten kuuluu. Voimaloiden avajaisiin kutsutaan yleensä projektiin kytköksissä olevat henkilöt, maanomistajat sekä kuntien ja valtiovallan edustajia. Piiparinmäen avajaisissakin vieraili eduskunnan puhemies Matti Vanhanen. Kansalaisia kokoontuu avajaisiin yli puoluerajojen, joskus paikalla on pelimanni, kansanmusiikki soi, ja juhlaväki nauttii juhlallisuuksiin sopivista antimista.

Ennen h-hetkeä töitä on paiskittu pitkään. Keskikokoinen tuulivoimahanke käsittää noin 10 voimalaa, ja alkuselvityksistä valmiiseen tuulipuistoon kuluu noin 4–6 vuotta. Piiparinmäki on keskivertoa isompi, teholtaan 211 megawattia. Toisaalta siellä tuotetaan ”vain” tuulivoimaa, kun taas Alajärvi-Kyyjärvelle kaavailtu Ilmattaren hybridipuisto käsittää 36 tuulivoimalaa, teollisen mittakaavan aurinkovoimapuiston ja akkuenergiavaraston. Tulevan aurinkovoimapuiston teho on 150 MWp ja tuulivoimapuiston teho 216 MW. Puistolla on akkujen myötä 25 MW joustokapasiteettia, ja se kattaisi 370 000 kaksion sähköntarpeen.

Aurinko + tuuli + sähkön varastointi = hybridipuisto

Aurinkovoima ja tuulivoima tasapainottavat toisiaan. Kun tuulee voimakkaasti, ei usein paista aurinko, ja kun paistaa voimakkaasti, ei tuule. Jaakko Ala-Reinikka, Alajärven tuulivoimapuiston omistajainsinööri ja yksi tuulivoima-alan palveluntuottajayritys Carelinin perustajista, kertoo, että aurinko ja tuuli ovat myös maankäytöllisesti erinomainen pari. Aurinkopaneeleita voidaan rakentaa tuulipuiston alueelle, eikä kokonaan uusii maa-alueisiin tarvitse kajota. Hybridihankkeet tehostavat näin maan ja rakennetun infran käyttöä.

Sähkövarastoksi kutsutaan isoa litiumioniakkupakettia. Se on samantyyppistä teknologiaa kuin kännyköissämme, mutta koko on merikonttien luokkaa. Konteissa on tuhansia litiumioniakkumoduuleja, joiden tehot ovat kymmeniä megawatteja. Sähkövarastolla pystytään paitsi säilömään sähköä tulevaan kulutustarpeeseen, myös avittamaan sähkön kantaverkon taajuuden säätämisessä. Taajuus nousee, kun tuotantoa on enemmän kuin kulutusta. Tällöin akkuenergiavarastoihin voidaan imeä tehoa kantaverkosta ja siten tiputtaa kantaverkon taajuutta.

Jaakko Ala-Reinikka

“Emme voi tietää, miten voimaloiden teknologioita hyödynnetään 5 vuoden päästä. Nyt omavaraiselle uusiutuvalle energialle on tilausta enemmän kuin koskaan.”

Hybridipuistojen etu on joustavuus. Ne vaativat aktiivisuutta ja huolenpitoa, mutta tarjoavat paljon mahdollisuuksia, joista kaikkia ei Ala-Reinikan mukaan olla vielä edes oivallettu.

– Emme voi tietää, miten näitä teknologioita hyödynnetään viiden vuoden päästä. Nyt omavaraiselle uusiutuvalle energialle on tilausta enemmän kuin koskaan. Ajan myötä se voi muuttua, millaisilta markkinapaikoilta saadaan järkevin tuotto.

Hyvin valmisteltu on puoliksi tehty

Hybridivoimalahanke pyörähtää käyntiin toimistotyöllä. Ensimmäisenä tutkitaan kannattavuudelle keskeiset reunaehdot: onko alue tarpeeksi laaja useiden tuulivoimaloiden kokonaisuudelle? Onko etäisyys lähimpään asutukseen ja luonnonsuojelualueisiin riittävä? Miten sähkö saadaan siirrettyä kohteelta valtakunnan verkkoon? Sitten selvitetään rinta rinnan paikallisten maanomistajien ja kunnan päättäjien näkemys asiaan. Yhdessä isossa hybridipuistossa voi olla jopa satoja eri maanomistajia, eli voidaan puhua kylän yhteisestä hankkeesta. Aurinkoenergiahankkeissa on useimmiten vain muutama maanomistaja. Ilmattaren hankkeita on rakennettu myös kuntien, valtion ja yritysten maille.

Kuinka suuri porukka tarvitaan saattamaan yksi voimalahanke valmiiksi alusta loppuun?

– Yhden tuulivoimahankkeen hankekehitysvaihe on Ilmattaren tiimiltä noin kaksi henkilötyövuotta, mutta rinnalla ostetaan valtava määrä selvitystyötä konsulteilta, kertoo Jussi Mäkinen, Ilmattaren hankekehitysjohtaja.

– Pelkästään kaavoitukseen ja ympäristöselvityksiin kuluu pari henkilötyövuotta, päälle erilaiset tekniset suunnittelut, tuulimittaukset, tuotantoennusteet, investointipäätöksen valmistelut, turbiinien ja urakoiden kilpailutukset…

Jussi Mäkinen

Yhden tuulivoimahankkeen hankekehitysvaihe on Ilmattaren tiimiltä noin 2 henkilötyövuotta, mutta rinnalla ostetaan valtava määrä selvitystyötä konsulteilta.

Aurinkoenergian suunnittelu sujuu helposti tuulivoiman hankekehityksen sivussa, sillä aurinkovoima on rakentamisen ja luvittamisen osalta yksinkertaisempaa, ja sähkö voidaan syöttää suoraan tuulivoimahankkeen sähköliitynnän kautta valtakunnan verkkoon.

Tarvittavat varaukset maa-alueista tehdään heti hankkeen alkuvaiheessa. Alueen voi ostaa tai vuokrata. Valtion maille rakennettaessa on neuvoteltava Metsähallituksen kanssa, joka hallinnoi valtion maa- ja merialueita. Ennen investointipäätöksiä alueella tehdään tuulimittaukset, joista vastaa muutama suomalainen mittauksiin erikoistunut yritys. Mittaukset vievät vuodesta kahteen ja niillä varmistetaan alueen tuuliolosuhteet, keskituulennopeus ja turbulenttisuus.

Ennen rakentamisen aloittamista on pantava lupa-asiat kuntoon. Rakennusluvan ja toimenpideluvan myöntää kunnan rakennusvalvontaviranomainen. Kokonaiskorkeudeltaan yli 50 metriä korkeisiin eli käytännössä kaikkiin teollisen luokan voimaloihin on saatava myönteinen lausunto Puolustusvoimilta ennen rakentamisen aloittamista.

Ilmatar ostaa selvitykset ja kaavan laatimisen ostopalveluina kokeneilta asiantuntijoilta. Kaavoitus tapahtuu tiiviisti kunnan ohjauksessa, ja kunta päättää itsenäisesti kaavan hyväksymisestä. Ilmatar voi siis esittää jotain kohdetta kehitettäväksi, mutta ilman maanomistajien ja kunnan hyväksyntää ei voida rakentaa mitään. Isommissa hankkeissa ympäristöselvitykset ja vaikutusten arvioinnit tehdään ELY-keskuksen ohjauksessa.

Laaja työmaa vaatii tiukkaa valvontaa

Tuulipuiston rakentaminen on projektiluontoista. Työmaalla ollaan lyhyt aika verrattuna vaikkapa kauppakeskuksen rakentamiseen.

– Suomen monimuotoinen luonto ja sää tulevat tutuiksi hyvässä ja pahassa, kertoo Ilmattaren rakennuttajapäällikkö Harri Rauma.

– Kesällä on kuuma, hyttysiä ja paarmoja. Jos pimeänä vuodenaikana on reilusti pakkasta tai liukasta, rakentamistyö hidastuu huomattavasti ja aiheuttaa työturvallisuusriskejä aivan toisella tavalla kuin pilvipoutainen kesäpäivä.

Verrattuna vaikkapa kerrostalorakentamiseen, tuulipuiston alue on huomattavasti laajempi ja siten työturvallisuusmielessä hankalampi hallita. Rauman mukaan haastavinta rakennusprosessissa on saada tiestö sellaiseen kuntoon, että komponenttien kuljetukset onnistuvat turvallisesti aikataulussa. Voimalapystytysten hankaluutena taas on useimmiten sää, tuulta kun ei saa noston aikana olla yli 10 m/s puomin ollessa pystyssä, ja jäisiä komponentteja ei saa nostaa.

Harri Rauma

“Haastavinta tuulivoimalan rakennusprosessissa on saada tiestö sellaiseen kuntoon, että komponenttien kuljetukset onnistuvat turvallisesti aikataulussa.”

Toisaalta voimalaa rakennettaessa työntekijöiden ei tarvitse kyhjöttää vuosikausia saman montun reunalla, vaan työ on melko vapaata ja vaihtelevaa. Päivän ohjelman saa monesti suunnitella itse sen mukaan, mitä työvaiheita kussakin kohteessa on juuri sillä hetkellä meneillään. Jotkut vaiheet, kuten puustonpoisto, vaativat huomattavasti vähemmän seurantaa, kuin esimerkiksi raudoitustyö tai kaapelointi. Kun rakennuttajapäällikkö on tutustunut suunnitelmiin, hän käy paikan päällä toteamassa, että työ on tehty suunnitellusti. Kun Rauma on työmaalla, hän tekee myös jatkuvasti työturvallisuuden seurantaa: tarkkailee suojavarusteiden käyttöä, kaivantojen suojauksia ja varoituksia sekä työmaan yleistä siisteyttä.

Poraus, räjäytys, murskaus, perustus ja pystytys

Tuulivoimapuiston rakentaminen aloitetaan maaperän lisätutkimuksilla ja kallioporauksilla. Tiestön ja voimalapaikkojen tieltä poistetaan puustoa ja pintamaita. Mikäli tuulipuiston sisältä löytyy kiviaineksen ottopaikka, siellä aloitetaan louhintatyöt eli poraus, räjäytys ja murskaus. Voimalapaikkoja nostoalueineen aletaan rakentaa, jonka jälkeen kaivetaan tuuliturbiinin perustukselle perustuskuoppa. Kuopan valmistuttua monttuun asennetaan rakennekerroksia murskeesta, jotka tiivistetään jyräämällä. Samalla asennetaan voimalan sähkökaapelien suojaputket, joissa kaapelien vienti voimalaan saadaan tehtyä turvallisesti.

Sitten on raudoitustöiden aika. Ensin kootaan pulttikehä, jolla voimala kiinnittyy perustukseen. Raudoitusten jälkeen voidaan valaa perustus – Rauman mukaan rakennushankkeen tärkein vaihe.

– Kaiken muun voi tehdä uusiksi tai korjata, mutta perustukset on saatava kerralla kuntoon.

Valun annetaan kovettua 2–3 viikkoa, jonka jälkeen se voidaan peittää maa-aineksilla, ja perustus on valmis voimalan pystyttämiselle.

Itse tuuliturbiini koostuu useimmiten viidestä tai kuudesta tornilohkosta. Yleensä kaksi alinta tornilohkoa pystytetään etukäteen pienemmällä nostokalustolla (nostokyky esim. 500 t) ennen kuin paikalle tuodaan iso päänosturi (750 t). Päänosturilla asennetaan loput tornilohkot, joita on yleensä neljä. Tornilohkojen pystytyksen jälkeen asennetaan naselli eli konehuone, johon asennetaan perään koko voimalinja sisältäen generaattorin ja vaihteiston. Enää asennetaan napa ja siivet ja sitten voimala on pystytyksen osalta valmis.

Jotain pysyvää jälkipolville

Harmikseen Rauma ei ole vielä päässyt osallistumaan isompien voimaloiden avajaisiin, mutta kokee ylpeyttä hankkeista, joissa on ollut mukana.

– Kyllähän se tuntuu hienolta saattaa jotain valmiiksi asti ja jättää oma kädenjälkensä jälkipolvien ihailtavaksi.

Myös Ala-Reinikka on innoissaan, erityisesti siitä, että saa olla päivittäin kehittämässä alaa.

– Tämä on insinöörin ja palveluntuottajan perspektiivistä mahtava ala. Jatkuvasti kokeillaan uutta ja samalla tiedostetaan tulevaisuuden epävarmuus. Meillä on kykyä: pystytään tekemään isoja investointeja, joille löydetään rahoittajat, tekijät ja komponentit. Uusiutuvasta energiasta on kehittynyt viimeisen viidentoista vuoden aikana oma teollisuuden alansa, ja se on huikeaa.

Ilmatar Virta -sisältöstudio tarjoaa rohkeita ja ajankohtaisia puheenvuoroja uusiutuvasta energiasta ja sen luomista mahdollisuuksista. Tänään tekemämme päätökset sanelevat, millaisen maailman jätämme tuleville sukupolville. Me Ilmattarella luomme puhdasta ja uusiutuvaa energiaa, josta olla ylpeä – nyt ja tulevaisuudessa.