23 Aug Mitä on vesivoima?
Vesivoima, jota kutsutaan myös nimellä vesivoima, tuotetaan putoavan veden voimalla. Vaikka tämä saattaa olla liian yksinkertaistettu versio siitä, miten vesivoima toimii, se voidaan ehdottomasti luokitella uusiutuvaksi globaaliksi energiamuodoksi. Kestävän energian avulla voimme hyödyntää luonnollisesti uusiutuvia voimavaroja, kuten vettä tai tuulta. World Energy Councilin mukaan:
- Yleismaailmalliset vesivoimamarkkinat muodostavat lähes kaksi kolmasosaa uusiutuvasta globaalista energiastamme
- Hydrosähkön jatkuvan kasvun ennustetaan kaksinkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä.
Mitä vesivoima sitten tarkalleen ottaen on? Miksi se on tärkeää? Uusiutuvat luonnonvarat ovat tärkeitä, sillä uusiutumattomien luonnonvarojen, kuten hiilen ja öljyn, kokonaiskustannusten muutokset jatkuvat. Viime vuosisadan aikana on kehitetty monia menetelmiä koneiden tarvitseman tehon tuottamiseksi. Koska resurssien rajallisuus on aina huolenaiheena, maailma on yhä enemmän kiinnostunut kestävämmistä energiantuotantomenetelmistä. Tämä on kuitenkin osoittautunut haastavaksi, sillä monet niistä eivät ole helppoja rakentaa ja käyttää suuressa mittakaavassa.
Vesivoiman kehitys ja edistysaskeleet ovat onneksi osoittautuneet onnistuneiksi. Tässä artikkelissa keskustelemme siitä, mitä vesivoima on ja miten se tuottaa yhtä suurimmista energiamuodoista nimeltä vesivoima. Vesivoima on yksi ”puhtaimmista” energialähteistä tähän mennessä, ja se voi auttaa maailmanlaajuista liikettä tekemään sähköstä kohtuuhintaista ja saatavaa perheille, maatiloille, tehdaslaitoksille ja niin paljon muullekin.
Yritykset, kuten Gracon, pystyvät tarjoamaan apua näiden energialähteiden rakentamisessa. Tarjoamme muun muassa vesivoiman rakentamista, tarkastusta, purkamista, kunnostusta, korvaamista ja testausta.
Miten vesivoima toimii
Lyhyesti sanottuna vesivoima on prosessi, jolla muutamme veden sähköksi. Yksinkertainen jaottelu vesivoiman selittämiseksi on seuraava:
-
- Veden avulla pyöritetään potkurin kaltaista kappaletta (turbiinia)
- Turbiini pyörittää sitten sähkögeneraattorissa olevaa metalliakselia
- Generaattori toimii moottorina, joka tuottaa sähköä
Kun tämä prosessi on valmis, sähkö voidaan lähettää vesivoimalaitoksesta ulos kaapeleita pitkin ja siirtää sinne, missä sitä tarvitaan.
Vesivoiman alkujuuret
Kansainvälisen vesivoimayhdistyksen (International Hydropower Association, IHA) mukaan vesivoimaa käytettiin menestyksekkäästi ensimmäisen kerran vuonna 1878 Englannissa.
Ei ole mikään uusi konsepti, että vesivoimaa hyödynnetään voiman luomisprosessissa. Uutta on kuitenkin se, että tekniikka mahdollistaa sen avulla sähkön tuottamisen. Nykyaikainen käyttömme juontaa juurensa teollisen vallankumouksen aikana lisääntyneeseen kiinnostukseen sähköntuotantoa kohtaan, ja ensimmäistä kertaa vesivoimaa käytettiin onnistuneesti Englannissa vuonna 1878. Pian sen jälkeen, vuonna 1882, maailman ensimmäinen vesivoimalaitos aloitti toimintansa Fox-joella Appletonissa, Wisconsinissa. Siitä alkoi suuntaus rakentaa laitoksia ympäri maata.
Vuosien mittaan hankkeista tuli suurempia ja kehittyneempiä. Lopulta hallitusten oli astuttava kuvaan mukaan sääntelemään (ja usein myös maksamaan) patoja ja voimaloita niiden massiivisen mittakaavan vuoksi. Nykyään vesivoima tuottaa noin 96 prosenttia Yhdysvaltojen uusiutuvasta energiasta. Muita uusiutuvia energialähteitä ovat muun muassa geoterminen energia, aaltovoima, vuorovesivoima, tuulivoima ja aurinkovoima. Kuten edellä todettiin, vesivoima on peräisin putoavasta vedestä. Tarkemmin sanottuna vesivoima on peräisin virtaavasta vedestä – vuoristopurojen ja kirkkaiden järvien talvi- ja kevätvalumasta. Kun vesi putoaa painovoiman vaikutuksesta, sitä voidaan käyttää pyörittämään turbiinien ja generaattoreiden toimintaa, jotka tuottavat sähköä.
Vesivoimamenetelmät
Vaikkakin kokonaisprosessi on sama, on olemassa muutamia erilaisia menetelmiä, joita käytetään yleisesti sähkön tuottamiseen veden avulla. Näitä menetelmiä ovat:
- Padot
- Jokeen juoksuttaminen
- Pumppaamot
Padot: Yleisin menetelmä tehdään patojen avulla. Vesi tukitaan patoaltaaseen, ja sitä voidaan ohjata sen läpi valvotuissa määrissä tietyn energiamäärän mahdollistamiseksi. Vesistön koko ja korkeuden muutos määräävät, kuinka paljon sähköä tällä menetelmällä voidaan tuottaa.
Jokeen juoksuttaminen: Toinen tapa tuottaa vesivoimaa on run-of-the-river-menetelmä. Tällöin rakennetaan samanlainen mekanismi kuin padossa, paitsi että se on paikassa, jossa vesi virtaa jatkuvasti, kuten joessa. Syy siihen, että tämä ei ole yhtä suosittu, on se, että vettä ei voida hallita, joten se voi tuottaa vain tietyn määrän tiettynä ajankohtana, ja ylimääräinen osa menee hukkaan.
Pumppuvesivarasto: Kolmatta menetelmää kutsutaan pumpatuksi varastoiduksi vesivoimaksi. Sitäkin käytetään yleisesti patoaltaissa, mutta se kierrättää lähinnä vettä altaassa. Veden annetaan ensin virrata matalammalle (samalla kun se tuottaa sähköä), ja myöhemmin se pumpataan takaisin korkeammalle. Näin hyödynnetään sitä, että pumput toimivat halvalla sähköllä hiljaisina aikoina ja tuotettu sähkö myydään huippuaikoina.
Jopa vuorovettä voidaan käyttää vesivoiman tuottamiseen. Tässä menetelmässä käytetään samaa konseptia kuin muissakin, mutta vuoroveden vaihteluveden avulla. Jos se tarjoaa paljon vähemmän hallintaa ja sähköntuotantoa, mutta se voidaan rakentaa useammille alueille.
Toinen menetelmä on vedenalaisten virtausten käyttäminen sähköntuotantoon. Yleisin tapa on rakentaa suuri vesipyörä paikkaan, jossa pinnan alla on voimakasta liikettä.
Miksi vesivoima on suosittua
Vesivoiman suosioon on monia syitä, mutta tässä on joitakin keskeisiä tekijöitä:
- Uusiutuva – se vaatii vain vettä, joka on resurssi, joka täydentyy jatkuvasti
- Edullinen – kun laitos on rakennettu, lisäkustannuksia ei synny, joten se on edullisempi kuin monet muut sähköntuotantomenetelmät
- Kyky muuttaa tuotantoa – voidaan muuttaa nopeasti kysynnän mukaan, varsinkin kun käytetään patoa
- Ympäristöystävällinen – se ei aiheuta saastumista
Näiden lisäksi vesivoimamekanismit eivät saastuta vettä, ilmaa tai ympäristöä. Kestävien resurssien tarpeen jatkuessa vesivoima on kukoistava markkina- ja liiketoiminta-alue. Siksi hallitus usein rahoittaa ja sääntelee vesivoimahankkeita.
Vesivoimalaitoksilla on myös haittapuolensa. Ensinnäkin padot ja vesivoimahankkeet ovat usein melko suuria ja vievät uskomattoman suuria maa-alueita, jotka häiritsevät ekosysteemejä ja ympäröivää arkeologiaa ja tärkeitä, merkittäviä kohteita sekä mahdollisesti syrjäyttävät ympäröiviä yhteisöjä. Näistä menetyksistä huolimatta vesivoima on edelleen uusiutuvan energian valinta, ja todennäköisesti siksi, että se on ollut olemassa jo pidempään ja on yksi kehittyneimmistä teknologioistamme.
Erilaisia kokoja
Massiivisessa mittakaavassa rakennetut vesivoimahankkeet saavat suurimman huomion, mutta sitä ei käytetä menestyksekkäästi vain jättimäisten patojen kanssa. Menetelmää voidaan käyttää monessa koossa, myös mikrotasolla syrjäisten rakennusten sähköistämiseen.
Missä vesivoima on suosittua
Sähkön tuottaminen tällä tavalla on suosittua maailmanlaajuisesti, ja sitä tehdään noin 150 maassa. Jotkut maat tuottavat suurimman osan sähköstään tällä tavalla, kuten Kanada, Brasilia, Norja ja Uusi-Seelanti. Kiina on suurin yksittäinen tuottaja.
Maailman suurin laitos
Maailman suurin vesivoimalaitos (asennetun kapasiteetin mukaan määritettynä) on Jangtse-joen Kolmen rotkon pato Kiinassa. Se valmistui vuonna 2012, ja sen 32 turbiinia pystyvät tuottamaan 22 500 megawattia.
Paljon potentiaalia
Hydroenergia jatkaa kasvuaan, ja pelkästään Yhdysvalloissa se tuottaa sähköä yli 30 miljoonaan kotiin. Tällä hetkellä on olemassa monia patoja, joita ei edes käytetä sähköntuotantoon, joten potentiaalia tämän määrän kasvattamiseen on runsaasti.