Sähkön suora varastoiminen ei ole mahdollista. Sähköenergia voidaan kuitenkin muuntaa muuksi energiaksi, jonka varastointi on mahdollista. Tämä energia voidaan sitten muuntaa takaisin sähköksi.
Yksi tapa varastoida sähköenergiaa on pumpata vettä varastoon jonnekin korkealle. Sitten kun sähköä tarvitaan, vesi vapautetaan korkealta ja sen virtauksella pyöritetään turbiinia, joka tuottaa taas sähköä. Tätä menetelmää kutsutaan pumppuvoimalaitokseksi, ja se onkin yksi harvinaisista käytössä olevista keinoista varastoida sähköenergiaa merkittävässä mittakaavassa.
Tällaisia sähkönvarastointimekanismeja kehitetään koko ajan. Uusiutuvan energian tuotannon kasvu ja siihen liittyvä epävarmuus lisäävät koko ajan energian varastointitarvettamme.
Tuotettu sähkö käytetään heti
Kun laitat sähkölampun päälle tai käynnistät television, käyttämäsi sähkö on tuotettu juuri sillä sekunnilla!
Sähköä kun ei voida varastoida, se tulee käyttää heti.
Tämän takia tuotantolaitosten ja sähköyhtiöiden on tiedettävä mahdollisimman tarkkaan kuinka paljon Suomessa käytetään sähköä minäkin kellonaikana.
Lue myös: miten sähkönsiirto toimii?
Koska tuotettu sähkö on käytettävä heti, ylijäämäsähkö on pakko ohjata jonnekin muualle käytettäväksi. Toisaalta sähköntuotanto ei voi olla alijäämäinenkään, sillä tällöin sähkö, joka on jokaisen perustarve, ei olisi saatavilla kaikissa kotitalouksissa.
Suomen sähköverkon on siis jatkuvasti oltava tasapainotilassa, jossa kulutus ja tuotanto + tuonti ovat lähes yhtä suuret.
Sähkön varastointi on haasteellista
Jos sähkön varastoiminen olisi helppoa, sähkönkulutus ja hinnoittelu muuttuisi oleellisesti.
Tällöin sähköä voitaisiin varastoida kylmien talvipäivien varalle silloin kun tuotantoa on paljon (esimerkiksi tuulisella säällä), ja käyttää silloin kun tarvitaan. Tämä auttaisi esimerkiksi tasaamaan valtavia sähkön hintapiikkejä.
Tämä on se suunta mihin koko ajan mennään, mutta toistaiseksi sähkön varastoiminen on varsin haastavaa suuressa mittakaavassa.
Esimerkiksi noin viidennes Suomen sähköntuotannosta oli tuulivoimaa vuonna 2023, ja tämä luku kasvaa koko ajan. Myös aurinkovoimaa tuotetaan kasvavissa määrin, vaikkakin sen osuus kokonaistuotannosta on ainakin vielä melko pieni. Nämä sähkön tuotantotavat ovat luonnollisesti täysin riippuvaisia sääolosuhteista.
Sääriippuvaisten sähköntuotantomekanismien yleistyessä sähkön varastoiminen on entistäkin tärkeämpää. Tyynellä ja pilviselläkin kelillä kuluu sähköä, jolloin tuuli- ja aurinkovoiman puute pitää paikata jollakin tavalla.
Ainakin toistaiseksi laajemmat sähkönvarastointiratkaisut perustuvat sähkön muuntamisesta muihin energiamuotoihin.
Vesipumppu vie voiton
Sähkön varastoiminen on talodellisinta kun sähkö muutetaan muuksi energian muodoksi, kuten potentiaalienergiaksi pumppuvoimalaitoksissa.
Idea on yksinkertainen. Pumpataan vettä sähköpumpuilla korkealle, jolloin sen potentiaalienergia kasvaa. Ja kun tarve vaatii, vesi voidaan pudottaa alas, ja muuntaa takaisin sähköksi turbiinilla.
Tämä vesipumppumetodi onkin tällä hetkellä tehokkain laajan mittakaavan sähkönvarastointimekanismi.
Pumppuvoimalaitokset vastaavat noin 99% Euroopan sähköverkon varastointikapasiteetista. Toisin sanoen yksikään muu varastointimekanismi ei ole lähellekään niin yleisessä käytössä kuin pumppuvoimalaitokset.
Mutta tämä ei suinkaan tarkoita, että tilanne olisi sama tulevaisuudessa. Sähkönvarastointimekanismeja kehitellään jatkuvasti, ja tilanne voi joskus muuttua.
Sähkön varastointimenetelmiä
Tässä pari energianvarastointitapaa:
1. Maanalaiset vesialtaat
Sähköä voidaan varastoida maanalaisiin vesialtaisiin. Veden lämmitys tapahtuu esimerkiksi ottamalla lämpöä talteen jätevedestä ja lämpöpumpuilla.
Toki varastoon voidaan myös ottaa kylmää vettä, jolla voidaan viilentää asuntoja tai kauppakeskuksia.
2. Liike-energia
Sähköä voidaan varastoida liikkeenä. Sähkömoottorilla voidaan pyörittää painavaa kiekkoa, jolloin sähköenergia muuttuu liike-energiaksi. Tätä ratkaisua kutsutaan vauhtipyöräksi. Vauhtipyörät voivat sopia suhteellisen pienen energiamäärän ja lyhyehkön aikavälin varastointiin.
Kun energia halutaan talteen, se voidaan muuntaa takaisin sähköksi generaattorilla.
3. Akut
Akut auttavat lyhyen aikavälin sähkönvarastoimisen kanssa. Akuissa sähköä muunnetaan kemialliseksi energiaksi. Monesti tällöin puhutaan, että sähköä varastoidaan sähkönä.
Yllättävän tehokas akku löytyy yhä useammin ja useammin sähköautosta. Sähköauton akun kapasiteetti on tavallisesti kymmeniä kilowattitunteja. Tämän energian voi vapauttaa käyttöön koska vain.
