PR VESISUUNNITTELU OY Raportti PIENVESIVOIMAKARTOITUS MINIVESIVOIMASEKTORI <1MW

Transkriptio

1 PR VESISUUNNITTELU OY Raportti PIENVESIVOIMAKARTOITUS MINIVESIVOIMASEKTORI <1MW Kauppa- ja teollisuusministeriölle tehty selvitys KTM Dnro 58/804/2004

2 Sisällysluettelo Kappaleen No. Nimi Sivu No. ESIPUHE 3 TIIVISTELMÄ 4 ABSTRACT 7 1. TAUSTATIETOJA Projektin sisältö ja tavoitteet Pienvesivoiman ja minivesivoiman erovaisuuksista TYÖMENETELMÄ JA TYÖVAIHEET Pienvesivoima(Minivesivoima)selvitys ja käytetyt työmenetelmät Työn suoritus PÄÄTULOSTEN ESITYS YHTEENVETOTAULUKOISSA JA 15 GRAAFISESTI 3.1 Yleistä Koskivoiman teoreettinen potentiaali keskivirtaaman ja keskimääräisen putouskorkeuden mukaan laskettuna, Laskentaperiaate ja päävesistökohtainen yhteenveto TEHO ja ENERGIA Koskivoiman teoreettinen potentiaali keskivirtaama mukaan laskettuna, ja minivesivoiman osuus tästä. TEHO ja ENERGIA 3.4 Suurvesivoiman, Pienvesivoiman ja Minivesivoiman keskinäiset suhteet: TEHO ja ENERGIA: nykytila ja käyttämätön (suojelematon + suojeltu) kokonaispotentiaali 3.5 Minivesivoiman nykytilan käyttö vertailupohjan ja ennusteiden lähtötason 18 luomiseksi. 3.6 Minivesivoiman potentiaalin ennusteiden laadinnasta Minivesivoiman potentiaalin kokonaisennusteiden jako toteutettavuusaikataulujen 24 mukaan. 4. EHDOTUKSET PIENVESIVOIMAN KEHITYKSEN 29 TEHOSTAMISEKSI 4.1 Yleistä Jatkoprojekti Demonstraatioprojekti YHTEENVETO VALTAKUNNALLISESTA VESIVOIMA- SELVITYKSESTÄ, LAATIJA ENERGIATEOLLISUUS RY Liiteluettelo Liitteen No. Nimi Sivu No. 1 Lähdeaineisto 34 2 Koski-inventoinnin ja KTM-PVV rekisterin kattavat Suomen vesistöalueet 35 3 Pienvesivoimakartoituksen työmenetelmän kaaviokuvat 37 4 Tekijöiden yhteystiedot 38 PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 2

3 ESIPUHE Kansallisen Ilmastostrategian valmistelun tausta-aineistoksi kauppa- ja teollisuusministeriö on teettänyt useita selvityksiä. Tässä yhteydessä ministeriö päätti selvittää myös vesivoiman tuotannon lisäämismahdollisuudet Suomessa. Vesivoimaselvitykset muodostavat kaksi hanketta, joista toinen, Energiateollisuus ry:n selvitys keskittyy tuotannon lisäämismahdollisuuteen jo rakennetuissa vesivoimalaitoksissa sekä rakentamattomaan, yli 1 megawatin tehoiseen vesivoimaan. Toinen selvitys keskittyy minivesivoiman (<1MW) kehitysmahdollisuuksiin. Tämä raportti on jälkimmäisen hankekokonaisuuden loppuraportti, joka sisältää myös yhteenvetotiedot koko vesivoimapotentiaalista Energiateollisuus ry:n selvityksen pohjalta. Raportti on teknillistaloudellinen selvitys, joka ei ota kantaa kohteiden rakentamiseen ja siihen liittyviin oikeudellisiin mahdollisuuksiin. Selvitys on toteutettu PR Vesisuunnittelu Oy:ssä yhteistyössä Pienvesivoima ry:n kanssa. Työtä on valvonut ohjausryhmä, johon kuuluivat neuvotteleva virkamies Erkki Eskola, pj. kauppa- ja teollisuusministeriöstä, ylitarkastaja Nina Broadstreet KTM:stä, projektin yhteyshenkilö, Ylitarkastaja Aimo Aalto KTM:stä, neuvotteleva virkamies Seppo Oikarinen KTM:stä, vesihallinnonjohtaja Kai Kaatra maa- ja metsätalousministeriöstä, vesivarayksikön päällikkö Markku Maunula Suomen ympäristökeskuksesta, erikoissuunnittelija Väinö Malin ympäristöministeriöstä, asiantuntija Pia Oesch Energiateollisuus ry:stä, Pj.Matti Tammivuori, pienvesivoimayhdistys ry:stä ja Peter Reiter PR Vesisuunnittelu Oy:stä. Selvityksen tuloksista vastaavat selvityksen tekijät. Uusiutuvan energian edistämisohjelmassa vuosille on asetettu tavoitteeksi lisätä pienvesivoiman tuotantoa 88 prosenttia vuoteen 2010 mennessä ja vuoteen 2025 visiona 175 prosenttia vuoden 2001 tasoon nähden. Tavoitteiden täyttäminen ei ole itsestään selvä asia. Tätä asiaa silmällä pitäen on pienvesivoimayhdistys toteuttanut Joensuun seudun Leader ry:n rahoittamana "Myllyt käyntiin" hankkeen esiselvityksen, jossa on käsitelty pienvesivoimakehitystä maaseututasolla. Pienvesivoimakohteiden monilukuisuuden, niiden koon ja muiden kuin vesivoimataloudellisten arvojen takia, tulee maaseudun tärkeys korostumaan tulevaisuuden kehityksen yhteydessä. Pienvesivoimayhdistys ry oli myös aloitteentekijä nyt esillä olevalle kartoitukselle. Esillä oleva raportti osoittaa, että minivesivoimasektorilla on huomattavasti suurempi potentiaali käytettävänä eri aikajaksoissa, kuin mitä tavoitteissa ja visioissa on arvioitu. Potentiaalin tehokas käyttöönotto vaatisi kuitenkin toimenpiteitä, joihin kuuluisi alan imagon nosto sekä teknillisen ja taloudellisen kehityksen julkisen tuen ehtojen soveltaminen, tavoitteiden täyttämistä parhaiten palvelevaksi. Pienvesivoiman kehittäminen ei ole taloudellisesti kannattava ilman julkista tukea, mutta on tärkeää muistaa, että tuki ei ainoastaan palvele saasteettoman vesivoiman tuotannon lisäystä, vaan käyttämättömänä olevien laitosten saattaminen tuotannon piiriin ratkaisee myös nyt vailla hoitoa ja kunnossapitoa rapistuvien laitosten ja patojen tilan. Tässä raportissa on esitetty, että vesivoiman tuotannon lisääntymisen ennusteiden toteuttaminen tulee riippumaan toimenpiteistä, joilla potentiaalisten kohteiden omistajat saadaan motivoiduksi ottamaan käyttöön omistamansa pienvesivoima. Näitä tavoitteita tukevilla, tässä esitetyillä jatko- ja demonstraatioprojekteilla ja niiden nopealla käynnistyksellä olisi ratkaisevan tärkeä merkitys Suomen pienvesivoiman kehitykselle. Helsingissä PR VESISUUNNITTELU OY PIENVESIVOIMAYHDISTYS RY PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 3

4 TIIVISTELMÄ Pienvesivoimakartoituksen tavoitteena oli selvittää Suomen minivesivoiman (<1MW) tilanne ja kehitysmahdollisuudet. Laajempi pienvesivoimasektori, kooltaan 1-10 MW käsitellään Energiateollisuus ry:n selvityksessä "Vesivoimatuotannon määrä ja lisäämismahdollisuudet Suomessa". Nämä kaksi selvitystä poikkesivat määrittelytavoissaan toisistaan johtuen käytettävissä olevien lähtötietojen tasoista. Yli 1MW kokoisesta vesivoimasta oli kattavia laitoskohtaisia tietoja olemassa ja tämän sektorin vesivoiman lisäämismahdollisuudet on voitu määritellä olemassa olevien suunnitelmien pohjalta. Alle 1MW kokoisista laitoksista oli tiedot saatavilla ainoastaan osasta laitoksia ja kaikki muut tiedot oli määriteltävä vuonna 1980 julkaistun koski-inventoinnin avulla. Määrittely tapahtui seuraavalla tavalla: - Koski-inventoinnin digitointi ja työrekisterin muodostaminen (vesistökohtaiset laskentataulukot). - Rekisterin tarkistaminen ja täydentäminen Suomen patoturvallisuuspiiriin kuuluvien kohteiden osalta ja Koskensuojelulain, Kyrönjoen ja Ounasjoen erityissuojelulakiin määrättyjen suojeltujen koskien osalta. - Tunnettujen minivesivoimalaitosten tietojen ja niihin liittyvien rekisteritietojen pohjalta määriteltiin laskentaparametrit. - Laskentaparametrejä käyttäen määriteltiin rekisteripohjalta nykytilan vesivoimapotentiaalit. - Rekisteriin koodattiin kehityskelpoisuudeltaan toisistaan poikkeavat sektorit ja jaettiin em. potentiaali sektorikohtaisesti, ottaen huomioon sektorikohtaiset kehitysmahdollisuudet. - Summattiin potentiaalit ja arvioitiin niiden toteutettavuusaikataulu. Minivesivoiman nykytehosta ei ollut tarkkoja tietoja saatavissa. Eri julkaisuissa ilmoitettu teho vaihteli vuonna 2001, MW välillä. Rekisterin pohjalta määritelty nykyteho on 57 MW. Minivesivoiman kehityskelpoinen potentiaali määriteltiin seuraavaksi: - Peruskunnostustyöt suoritetaan tehoon katsomatta. Peruskunnostusten kautta saatavan lisäpotentiaalin on arvioitu olevan 5-15% tehoryhmän keskimääräisestä peruskunnosta riippuen. - Uuden minivesivoimalaitoksen rakentaminen tulee kannattavaksi, jos kohteen teho nousee yli 0.5 MW. - Mikäli vanha voimalaitos on käyttämättömänä, mutta rakenteet ovat kunnostettavissa, on kannattavuuden alaraja 0.1 MW. - Alle 0.1 MW:n kokoisten kohteiden on katsottu olevan voimataloudellisesti kannattamattomia kohteita. Jo olemassa olevien kohteiden, esimerkiksi myllyjen, patojen ym. kunnostustarpeet ja perinnearvojen säilymisen tarpeet ovat monissa kohteissa tärkeitä ja tämän takia on kohteet pidetty mukana selvityksessä. Kehitysarvioinnissa otettiin myös huomioon saavutettavissa olevat teknilliset parannukset ja tuotantoa alentavat ympäristölliset rajoitukset. Edellä esitettyjen rajoitusten mukaan taloudelliseksi määritellyn potentiaalin lisäksi on osoitettu myös kannattavuudeltaan heikompi, mutta tietyin ehdoin käyttöönotettavissa oleva potentiaali. Lukuisten vaihtoehtojen välillä ovat minivesivoiman potentiaalien keskiarvot: PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 4

5 Taulukko 1a Minivesivoiman lisäyspotentiaalien eri ennusteiden keskiarvot Vesivoimapotentiaali Suojelematon Suojeltu Yhteensä Minivesivoima, alle1mw TEHO (MW) ENERGIA (GWh/a) Taulukossa 1a esitetyt potentiaalien keskiarvot on myös käytetty Enenergiateollisuus ry:n selvityksessä. Tämän selvityksen pohjalta laadittujen ennusteiden minimi- ja maksimiarvot perustuvat optimistiseen ja realistiseen ennusteeseen ja taloudellisesti kannattaviin ja heikommin kannattaviin potentiaaleihin. Taulukko 1b Minivesivoiman lisäyspotentiaalien eri ennusteiden ääriarvot Vesivoimapotentiaali Minivesivoima, alle1mw Kannattava Suojelematon Heikommin kannattava Kannattamaton Yhteensä Suojeltu *) Yhteensä TEHO max (MW) TEHO min (MW) ENERGIA max (GWh/a) ENERGIA min (GWh/a) *) Suojellusta potentiaalista on laadittu vain yksi ennuste Optimistisen ennusteen tuloksena on saatu kokonaispotentiaaliksi 414 MW/1954GWh/a, josta kannattava potentiaali on 130 MW/671GWh/a ja tämän lisäksi heikosti kannattavat uudisrakennuskohteet 73 MW/298GWh/a potentiaalia. Minivesivoiman kehityksen kannalta ei taloudelliseksi arvioitu potentiaali on 34 MW/156GWh/a ja suojeltu potentiaali 177MW/830GWh/a. On arvioitu, että kannattavaa 130 MW:n potentiaalia voidaan hyödyntää eri aikajaksoissa seuraavasti: Taulukko 1c Optimistisen ennusteen yhteenveto eri vuosina tavoitteellisella kehityksellä käyttöön otettujen lisäyspotentiaalien (130MW ja 671GWh/a) osuuksista MAKSIMIENNUSTE). Vuosi TEHOENNUSTE (MW) ENERGIAENNUSTE (GWh/a) Nykyteh o Tehon lisäyspotentiaalin käyttöönotto Teho käytettävissä Nykyenergia Energian lisäyspotentiaalin käyttöönotto Energia käytettävissä % MW MW (GWh/a) % GWh/a GWh/a avoinna MW GWh/a >2020* %-100% min %-100% min 187max 918 max *) v.2020 jälkeenpäin kehitettäväksi tai käyttämättömäksi jäävä potentiaali. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 5

6 Edessä esitettyjen lisäksi on olemassa kannattavuudeltaan heikompaa, mutta tietyin ehdoin käyttöön otettavaa potentiaalia: Teho 73 MW ja Energiantuotanto 298 GWh/a. Tästä potentiaalista voidaan mahdollisesti ottaa käyttöön vuoteen 2020 mennessä 50%. Taulukko 1d Realistisen ennusteen yhteenveto eri vuosina hitaalla kehityksellä käyttöön otettujen lisäyspotentiaalien (107MW ja 487 GWh/a) osuuksista (MINIMIENNUSTE). Vuosi TEHOENNUSTE (MW) ENERGIAENNUSTE (GWh/a) Nykyteho Tehon lisäyspotentiaalin käyttöönotto Teho käytettävissä Nykyenergia Energian lisäyspotentiaalin käyttöönotto Energia käytettävissä % MW MW (GWh/a) % GWh/a GWh/a avoinna MW GWh/a >2020* %-100% MW 143 min 164 max *) v.2020 jälkeenpäin kehitettäväksi tai käyttämättömäksi jäävä potentiaali %-100% GWh/a Edessä esitettyjen lisäksi on olemassa kannattavuudeltaan heikompaa, mutta tietyin ehdoin käyttöön otettavaa potentiaalia: Teho 60 MW ja Energiantuotanto 197 GWh/a. Tästä potentiaalista voidaan mahdollisesti ottaa käyttöön vuoteen 2020 mennessä 40%. Vesivoimapotentantiaalin käyttöönotto tuotantoon laadittujen ennusteiden mukaan vaatisi minivesivoimalaitosten omistajien motivoinnin nostamista nykyiseltään. Kannattavaksi arvioitujen kohteiden (omistajien) lukumäärä on selvityksen mukaan noin 350 kpl. Minivesivoiman kehitys tulee tarvitsemaan julkisia tukia, mutta investointituki, joka myönnetään hakemuksesta ei yksin tule riittämään aktivoimaan sektorin kehitystä. Aktiivinen tuki kohdistuisi koko sektoriin, luomalla paremmat edellytykset minivesivoimalaitosten käyttöönotolle. Näitä tarpeita silmällä pitäen on selvitykseen liitetty kaksi ehdotusta: 1. Laajakantainen jatkoprojekti, jonka toteutus vaatisi vesi-, voima- ja ympäristö alan virastojen ja ympäristölupavirastojen osallistumista. 2. Käytännönläheinen demonstraatioprojekti, jossa ohjataan ja seurataan esivalikoitujen vesivoimalaitosten kehittämisprosessia visiosta - voimatuotantoon. 630 min 734 max PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 6

7 ABSTRACT The task of this Small Hydro Evaluation was to define the potential of Finland's small hydro mini hydropower potential (<1MW) and possibilities for its development. The larger small hydro sector (1-10MW) was dealt with by a working-group, set-up by the Finnish Energy Industries. The report issued is: "On Finland's hydropower production and the potential of further development". These two evaluations differ from each other in respect of methodology and available basic information. At the hydro-sector larger than 1 MW design of existing plant refurbishment's and of new, potential sites has been available and the evaluation of the increase in potential was based on this information. At the sector smaller than 1MW information on hydropower production was only available from a limited number of plants, while general information on all hydropower sites of Finland was available through a publication of 1980, "The Rapids Inventory", published by the Finnish National Board of Waters, Report 188). The methodology used in this report is the following: - Digitising of the Rapid Inventory and preparation of a runoff-area based register (MS-Excel tables). - Checking of this register and adding-on information on dam safety, consequences classes (Finnish dam safety legislation, O-, N- or P-dams) and information on environmentally protected rapids (Rapids protection law 1984 and protection laws of the rivers Kyrönjoki and Ounasjoki). - Information on approximately 30 mini-hydropower plants was used together with relevant register information to define parameters for computation of hydropower potential. - Using these parameters the register-based theoretical hydropower potential of the mini-sector was transferred to represent mean current production values of the known hydropower plants. - The Mini-sector was sub-divided into sectors of different power values, type of usage and development capabilities - Finally the potentials of the different sectors were summed-up and time-scenarios of different development options were used (current situation of the year 2005, , , and >2020). Accurate information on the current total power production of the mini-sector was not available. Several publication referred to the year 2001 with MW. Based on the register the current (year 2005) power production has been defined with 57 MW. The definition of the mini-hydro potential, feasible for development was based on the following assumptions: - Refurbishment of existing hydropower plants is assumed to have equal feasibility for plants larger than 0.1 MW. The benefits of refurbishment are evaluated with 5-15%, depending on the mean base-condition of the different sectors. - The construction of any new mini-hydro plant is assumed to be highly feasible only at sites larger than 0.5 MW. - If a hydropower plant is presently out of use, with its technical equipment in desolate condition, but the structures in satisfactory condition, the feasibility criteria's lower boundary is at 0.1 MW. - All sites at, non-constructed and environmentally non-protected rapids, mills, saw mills and old out-of-use hydropower plants are assumed to be non-feasible if their power value is less then 0.1 MW. Existing hydro structures, dams, weirs, mills etc. have nevertheless needs for maintenance and represent in many cases, at least locally cultural and traditional values. They are therefore kept within this report and register, although classified as non-feasible in the sense of hydropower potential. As well technically achievable solutions, but also production restricting environmental demands were applied in evaluating future development scenarios. In addition to the upper-stated feasible mini-hydro PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 7

8 potential a less feasible, but possibly interesting potential of new hydropower plants in the power sector MW, was added as an option. Mean values between numerous scenarios of mini-hydropower potentials are given in table 1a. Table 1a Increase in mini-hydropower potentials, mean values of different predictions Hydropower potential Non-protected Environmentally Together Mini-hydro, less 1MW protected POWER (MW) ENERGY (GWh/a) The values presented in table 1a are also used in the report issued by the Finnish Energy Industry. The forecasts of increase and taking into operation hydropower potentials (minima and maximal values), prepared in this report are based on optimistic and realistic assumptions, as well as on highly feasible potentials and potentials of lower feasibility. Table 1b Increase in mini-hydropower potentials, extreme values of different predictions Hydropower potential, mini-hydro, less 1MW Highly feasible Non-protected Less feasible Not feasible Together *) Environme ntally protected Together POWER max (MW) POWER min (MW) ENERGY max (GWh/a) ENERGY min (GWh/a) *) Only one prediction has been prepared for the environmentally protected potential Accordingly to the optimistic prediction of the TOTAL INCREASE OF THE POTENTIALS is 414 MW/1954GWh/a, of which highly feasible are 130 MW/671GWh/a and less feasible potentials of mini-hydro to be constructed are 73 MW/298GWh/a. Not feasible for mini-hydropower development are potentials of 34 MW/156GWh/a and the environmentally protected potentials are 177MW/830GWh/a. Two time development scenarios, preferable and slow development are used to describe the predicted speed of taking the potentials into use. Taking into use the feasible potential of 130 MW within the assigned time scenario for "preferable development" is presented in table 1c. Table 1c Summary of the optimistically predicted increases in potentials(130mw and 671GWh/a), divided into shares, accordingly to a preferable speed of development within 5-year-timesteps (MAXIMUM PREDICTION) Year POWER PREDICTION (MW) Currently Taking into operation an installed increase in power power potential Installed power available PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 8 ENERGY PREDICTION (GWh/a) Current Predicted energy Energy Energy production accordingly available production to increase in power % MW MW % GWh/a GWh/a not in use MW GWh/a >2020* %-100% min 187max %-100% min 918 max *) remaining share of hydropower potential to be developed or remaining undeveloped after the year 2020

9 In additional to the potentials used in the prediction in table 1c the less feasible potential of power 73 MW and energy production of 298 GWh/a could possibly be developed up to 50% of this potential until the end of the year Table 1d Summary of the realistically predicted increases in potentials(107mw and 487GWh/a), divided into shares, accordingly to a slow speed of development within 5-year-timesteps (MINIMUM PREDICTION) Year POWER PREDICTION (MW) Currently Taking into operation an installed increase in power power potential Installed power available ENERGY PREDICTION (GWh/a) Current Predicted energy Energy Energy production accordingly available production to increase in power % MW MW % GWh/a GWh/a not in use MW GWh/a >2020* %-100% MW 143 min 164 max %-100% GWh/a *) remaining share of hydropower potential to be developed or remaining undeveloped after the year min 734 max In additional to the potentials used in the prediction in table 1c the less feasible potential of power 60 MW and energy production of 197 GWh/a could possibly be developed up to 40% of this potential until the end of the year Development and taking into use the available potentials accordingly to the predictions will make an increase, in SMALL-HYDRO motivation by the owners of PowerStation's and of water permits of new sites, necessary. The number of feasible sites (existing structures and not constructed rapids) is according to this evaluation about 350, corresponding to private owners or power companies. The development of mini-hydropower will need public support, but the presently available investment aid, granted at application by the owner for hydropower investments will not be enough to activate the sector. A new active support, serving the whole sector through preliminary design, feasibility studies and environmental permit acquisitions, could produce better prerequisites for taking small hydro into use. Taking these needs into considerations two follow-up activities are suggested in this report: 1. A large scale follow-up project, which would make the joint participation of water- power- and environment institutions and ministries, as well as environmental permit boards necessary. 2. A practically oriented demonstration project, in which the development process, of a preselected group of small (mini) hydropower plants is guided from the vision to power production. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 9

10 1. TAUSTATIETOJA 1.1 Projektin sisältö ja tavoitteet Vesivoiman kehitysohjelman taustaselvitykset perustuvat luvun rekistereihin ja selvityksiin ja niiden paikkansapitävyys on epävarma. Pienvesivoiman tarjoama lisäpotentiaalin määrittely on vaikeaa, koska ratkaisut ovat aina hyvin laitoskohtaisia. Varmin tapa olisi suorittaa laaja laitoskohtainen selvitys ja käyttää tämän selvityksen tuloksia potentiaalin määrittelyssä ja rekisterin uusimisessa. Laajan rekisterin kehittäminen on mittava työ, joka saattaa kestää useita vuosia. Näin on tarkoituksenmukaista laatia ensiksi sellaisten perusasioiden kartoitus, jotka ovat tietyllä tarkkuudella saatavissa nykyisistä rekistereistä ja kirjallisuudesta. Aikaavievien selvityksien ja rekisterien käytettävyyden ja toimivuuden kehittäminen tulee olemaan jatkoprojektin asia. Hankkeelle asetettiin seuraavat tavoitteet: - laatia lista mahdollisista pienvesivoimalaitoskohteista ja karkea arvio niiden tehosta ja energiasta. - hanke palvelee myös laajemman selvityksen taustatietojen hankinnassa - luoda sähköisen pienvesivoimarekisterin työversio Selvityksessä käytettiin tietoja, mitkä oli saatavissa tietyllä tarkkuudella nykyisistä rekistereistä, ilmoituksista ja kirjallisuudesta. Lähdeaineisto on esitetty liitteessä 1. Pienvesivoimakartoituksen voimalaitosten mitoitustehojen mukaisessa jaossa on sovittu käyttää: - Suurvesivoimaa >10 MW rekisterin koodi SVV - Pienvesivoimaa 1-10 MW rekisterin koodi PVV Minivesivoimaa <1 MW ( MW) rekisterin koodi MVV Työn aikana sovittiin valtakunnallisen vesivoimaselvityksen laatijan, Energiateollisuus ry:n kanssa työnjaosta, jonka mukaan Energiateollisuus ry vastaa suurvesivoiman ja pienvesivoiman nykytasojen ja potentiaalien määrittelystä ja tämä selvitys keskittyy minivesivoimaan. Tässä selvityksessä esitetyt pienvesivoimasektorin tulokset perustuvat Energiateollisuus ry:n valtakunnallisen selvityksen tuloksiin. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 10

11 1.2 Pienvesivoiman ja minivesivoiman erovaisuuksista Kun nykyään puhutaan vesivoimasta, liittyy siihen kiinteä yhteys sähkötuotantoon. Tilanne oli täysin erilainen vesivoiman kehityksen alkuaikoina silloin, kun sähköstä ei vielä ollut tietoakaan. Kuitenkin jo silloin käytettiin vesivoiman tuottamiseen hydraulisia koneita. Niitä yhdistettiin monenlaisilla mekaanisilla tehosiirtojärjestelmillä työkoneisiin. Kehityksen alkuvaiheen hydrauliset koneet soveltuivat hyvin helposti kehitettävissä oleviin 3-6 metrin putouksiin. Vesioikeudet tai silloiset myllyn oikeudet olivat korkeasti arvostettuja ja harva kannattava koski jäi silloin valjastamatta. Pääasiallisesti voidaan katsoa, että minivesivoima syntyi sähkön tulon yhteydessä kohteissa, joissa vesivoima oli jo käytössä ja sähkövoiman tuottamiselle oli hyvät perusedellytykset. Tämä vaihe tapahtui noin 100 vuotta sitten ja pääasiallisesti minivesivoimalaitoskokoisissa yksiköissä. Minivesivoima on siis pääasiallisesti suurimpien myllyjen pohjalta tai myllyjä yhdistämällä syntynyt vesivoimasektori, jolla on ominaista suhteellisen matala putouskorkeus ja alhainen rakennusaste. Kehityshistorian mukaan päätavoitteena oli takaa yhtäjaksoinen energiatuotanto. Suurten virtaamien varrella olevat laitokset tarjosivat tietysti silloinkin jo mittavia tehoja, jotka mahdollistivat suurteollisuuden perustamisen. Ominaista oli, ettei turpiinikoko ollut niissäkään laitoksissa kovinkaan suuri. Turpiineja oli rinnalla lukuisia ja jokainen niistä pöyritti mekaanisten tehosiirtojärjestelmien avulla tehtaan yhtä osastoa. Siirto sähkökauteen ei ollut niin dynaamista kuin minivesivoimasektorin osalta. Virtaamien kannattava hallinta yhdessä sähkön tuotannon aloittamisen kanssa vaatii nykyisten suurten turpiinigeneraattoriärjestelmien hankintaa, joka pakotti uusimaan koko laitoksen. Tämänkokoiset laitokset kuuluvat "pienvesivoimasektoriin". Nimike "Pienvesivoima" ei silloin varmasti ollut käytössä. Olihan laitokset vaikuttavan kokoisia ja tuotantoa riittii moniin asioihin. Kun kehityksen myötä ja energiatarpeiden takia uusittiin vesivoimalaitokset laajemmin noin vuotta sitten, alkoivat tulla esille taloudelliset näkökohdat ja kannattavampia olivat isompien voimalaitosten luokat. Minivesivoiman pienemmät laitokset jätettiin käyttämättä. Suurin syy siihen oli uusimistarpeiden kustannusten ohella se, että silloisen vesivoimateknologian avulla ei voitu automatisoida ja pienetkin laitokset oli miehitettävä käyttönsä ajaksi. Tämä ongelma ei ollut yhtä painava yli 1 MW kokoisten pienvesivoimasektorin laitosten osalta. Pienvesivoimasektori tarjoaa nykyään huomattavan vesivoimapotentiaalin, josta huomattava osa on käyttämättömänä olevissa laitoksissa, joissa vesirakenteet ovat kunnostettavissa olevassa kunnossa. Koska Suomen vesilain puitteessa vesioikeuden lupa ei raukea käyttämättömyyden syistä, on suurimmalla osalla niistä myös lupa edelleen voimassa. Nykyinen teknologia tarjoaa täysin automaattisen voimalaitostoiminnan ja rakenneratkaisut ovat yksinkertaistuneet ja tulleet kustannuksiltaan edullisemmaksi kuin aikaisemmin. Minivesivoimasektorin kokonaispotentiaalia silmällä pitäen huomaa laitosten tai kohtien suurilukuisuuden ja alhaiset laitoskohtaiset tehot. Suurilukuisuus tarjoaa kuitenkin hyvän pohjan standardiratkaisujen kehittämiseen, sisältäen koko kehityspolun, suunnittelun, luvat ja rakennustekniikan ja voimatuotantoteknologian. Kuvassa 1 on esitetty muutaamia minivoimalaitoskohteita. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 11

12 Strömsbergin voimalaitos Esillä on hyvä esimerkki pienvesivoiman kehityksen tärkeydestä vuonna 1919, kun tämä Porvoonjoen Strömsbergin 0.25 MW:n voimalaitos rakennettiin. Hidasliikkeisille Francisturpiineille ja mahtaville geraattoreille oli rakennettava korkea konesali ja käyttörakennuksen yläkerta oli varattava muuntajille. Konesali ja käyttörakennus pidettiin kovillakin pakkasilla lämpöisenä generaattorien hukkalämmöllä. Alunperin vesi johdettiin laitokselle isolla puuputkella. Laitos toimi sellaisena 60-luvulle saakka, jolloin laitoksen puuputki korvattiin teräsputkella. Vuonna 1989 laitokseen asennettiin kaksi uutta täysin automaattisesti toimivaa lisäkoneistoa. Vedenalaiset generaattorit eivät tuota hukkalämpöä enää lainkaan ja museoitu ja muuten käyttämättömänä oleva vanha voimalaitos joudutaan nyt lämmittämään sähköllä! Saman joen varella kuin edellinen esimerkki sijaitsee Vakkolan voimalaitos, joka oivallisesti naamioituu sahamiljöön rakennusten joukkoon. Kuka voisi aavistaa, että pienen punaisen mökin alta löytyy 0.5 MW:n kokoinen voimalaitos (kaksinkertainen teho Strömsbergiin verrattuna). Vakkolan voimalaitos Vertaamalla kahta esitettyä voimalaitosratkaisua voidaan ymmärtää, että nykyaikainen vesivoimateknologia mahdollistaa huomattavia rakennuskustannusten säästöjä ja pystyy viemään pienvesi-voimaa uudestaan nousuun. Kuva 1 Minivesivoimalaitoksia PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 12 Esimerkkilaitoksissa käytetty vesivoimateknologia ja valokuvat Waterpumps WP Oy, Helsinki

13 2. TYÖMENETELMÄ JA TYÖVAIHEET 2.1 Pienvesivoima(Minivesivoima)selvitys ja käytetyt työmenetelmät PR Vesisuunnittelu Oy toteutti minivesivoimasektorin kartoituksen, koski-inventoinnin pohjalta kehittämänsä vesistöaluekohtaisen työrekisterin ja tunnettujen minivoimalaitosten teho- ja energia-arvoista johdettujen laskentaparametrien pohjalta. Nämä määrittelymenetelmät sopivat luonteiltaan parhaiten minivesivoima- ja myllysektoriin, vaikka niiden käyttöä pienvesivoimasektorin (1-10 MW) ennusteisiin ei ole poissuljettu. Minivesivoima- ja myllysektorin ominaisuuksiin kuuluu sen suurten potentiaalisten laitosten määrä ja niissä tarjolla oleva pieni teho. Myös laitoskohtaisten tietojen puute on yleinen. Valittu menetelmä perustuu kohteiden vesistökohtaisten tietojen hankintaan rekistereistä ja tunnettujen laitosten tietojen vertailuun niihin. Näin saaduilta parametreiltä on laskettu sektori- ja tehoryhmäkohtaisesti teho ja energiapotentiaali. Potentiaali on jaettu taloudellisiin ja epätaloudellisiin osiin. Taloudellisuuden kriteerinä oli: - uusien laitosten tehon on oltava vähintään 0.5 MW, tehoryhmä R1: Teho= MW - kunnostettavien tai uusittavien laitosten tehon on oltava vähintään 0.1 MW Tehoryhmä R2: Teho= MW taloudellisuuden määrittely: Tehoryhmä R1+R2 Kohteiden suurilukuisin tehoryhmä R3 (pienempi kuin 0.1MW) osoitetaan heikoksi tai epätaloudelliseksi potentiaaliksi! Tätä ryhmää käsitellään kuitenkin muun kahden ryhmän ohella, koska tämä ryhmä on voimataloudellisesta kannattamattomuudestaan huolimatta tärkeä kohteidensa kunnossapitovelvollisuuksien ja perinnearvojensa takia. 2.2 Työn suoritus Työn suoritus, sisältäen rekisterin eri tasojen kehittämistä, laskentatoimituksia, välitulostusten tekoa ja ennusteiden laadintaa, on havainnollistettu liitteessa 3 olevalla kolmella kaaviokuvalla. Kaaviokuvilla on myös kahdeksan työvaiheen merkinnät. Alla olevassa taulukossa 2 esitetään työvaiheet ja annetaan referenssit laajan taustaraportin kappaleisiin ja tulostustaulukoihin. Välitulostusten ja ennusteiden yhteenveto esitetään tämän raportin kappaleessa 3. Taustaraportin rakenne seuraa tässä esitettyä rakennetta. On pyritty selostamaan eri työvaiheissa käytettyjä menetelmiä ja välitulokset on tulostettu porrastetun etenemisen mukaan ja niiden käyttö määrittelyjen edetessä kohti lopullisia ennusteita. Näin on mahdollista uusia osa laskennoista sen jälkeen, kun esimerkiksi potentiaalien käyttöönottoon liittyviä teknillisiä ja toteutettamiseen liittyviä täsmällisiä tietoja aloitetaan saada jonkun ajan kuuluttua. Tämä selostava ja välituloksia tarjoava raportointitapa on tehnyt taustaraportista laajan kokonaisuuden. Alla olevan työsuorituksen selostus on lyhennelmä taustaraportista ja tarjoaa samalla viitteitä siihen. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 13

14 Taulukko 2 Pienvesivoiman (Minivesivoiman < 1MW) vesivoimapotentiaalien määrittelyssä käytetyt työvaiheet TYÖVAIHE Viitteet taustaraporttiin No. Nimi ja sisältö 1 Perusaineisto: kpl 2.2, 2.3.2C, Liite 4, Liite 5, sähköiset hakemistot 3 ja 4 2 Sähköisen rekisterin kehittäminen, tarkistaminen, kpl. 2.3 käyttömuotojen, patoluokkien ja suojelutietojen koodaus 3 Teoreettisen, vesistökohtaisen potentiaalin laskenta ja valikoitujen kohteiden rekisteritietojen ja laitostietojen käyttö laskentaparametrien määrittelyssä. Suomen teoreettisen koskivoiman potentiaali: kpl 2.2, taulukko 4,liite 6. Parametrilaskenta: kpl 2.3, taulukko 8, liite 5 ja 4 Teoreettisen potentiaalin muuttaminen minivesivoiman nykytilan keskiarvoa vastaavaksi, käyttämällä työvaihe 3:ssa määriteltyjä parametrejä. Potentiaaliset kohteet ja vesivoimapotentiaalit sektoroidaan tehoryhmiin (3) ja käyttömuotopääsektoriin ja niissä oleviin alasektoreihin, yhteensä 9kpl. 5 Nimikkeenä käytetään: PERUSTEHO ja PERUSENERGIA. Niiden ohella määritellään myös potentiaaliset kohteet (laitokset) Laskentatulosten yhteenveto on esitetty taulukoissa 12 ja 13, jotka ovat tärkeitä välituloksia. Jatkolaskenta suoritetaan vain niiden taulukkojen pohjalta 6 ENNUSTEKERTOIMIEN määrittelyä peruspotentiaalin muuttamiseksi optimistisiin tai realistisiin teho- ja energiaennusteisiin. Kertoimien valinta seuraa periaatetta, että tulevaisuudessa rakennettujen tai kunnostettujen laitoksien voidaan olettaa tuottavan paremmin kuin nykyaikaiset laitokset keskiarvoisena. Myllyjen osalta tulee tuotanto taas pienenemään ympäristöteknillisten rajoitusten takia. Suojellut kosket käsitellään omana sektorinaan ja tämän sektorin potentiaali esitetään vain vertailun vuoksi muiden sektorien potentaalien rinnalla. 7 TEHO- ja ENERGIAPOTENTIAALIEN ENNUSTEIDEN laadinta. OPTIMISTISET ja REALISTISTISET ENNUSTEET ovat teknillistaloudellisia reunaehtoja soveltavia kokonaisennusteita, eli eivät sisällä vielä potentiaalien käyttöönottoon liittyviä aikatauluarvioita. Ennusteet luodaan taulukkolaskennan avulla. 8 Työvaiheessa 7 laaditut kokonaispotentiaalin ennusteet jaettiin eritasoisten toteutettvuuslukujen mukaan neljään aikajaksoon, , , ja >2020. Ennustesarjat koostuvat kahdesta toteutettavuusaikataulusta (tavoitteellinen kehitys ja hidas kehitys, jolloin käsitellään optimistisen ja realistisen kokonaispotentiaalin ennustetta). PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 14 sähköiset hakemistot 4 ja 5 kpl 2.4, kpl.2.5, sähköinen hakemisto 6 kpl 2.5, taulukkosarjat 10, perusteho ja 11; perusenergia päävesistöihin, tehoryhmiin ja käyttömuotosektoreihin jaettuna. Kappaleessa 2.6 on esitetty em. yhteenveto (taulukot 12 j 13).Liite 8 ja sähköinen hakemisto 7 kpl 3, kpl. 3.1 ja 3.2 priorisointi tehoryhmien mukaan, kpl. 3.3 vesitaloudelliset tekijät, kpl. 3.5 käyttömuotosektorien vaikutukset kertoimiin (taulukko 18 yleistieto ja taulukko 19 laskentakertoimet). kpl 3.6, sähköinen hakemisto 9. Taulukko 20 Kohteiden lkm Taulukot 21a ja b: a) Optimistiset ennusteet, a) Teho, b)energia Taulukot 22a ja b: a) Realistiset ennusteet, a) Teho, b)energia Taulukko 23 Yhteenveto Teho Taulukko 24 Yhteenveto Energia liite 9 ja sähköinen hakemisto 8. kpl 3.7 Taulukot 25 Optimistiset ennusteet, tavoitteellinen kehitys a)teho, b)energia hidas kehitys c)teho, d)energia Taulukot 26 Realistiset ennusteet, tavoitteellinen kehitys a)teho, b)energia hidas kehitys c)teho, d)energia

15 3. PÄÄTULOSTEN ESITYS YHTEENVETOTAULUKOISSA JA GRAAFISESTI 3.1 Yleistä Sekä vesivoiman kokonaistilasto, että pienvesivoiman nykytilaa ja ennusteita kuvaava aineisto on toimitettu Energiateollisuus ry:n puolesta ja liitetty soveltuvin osin tähän yhteenvetoon. Minivesivoiman ennusteita on porrastetusti laadittu seuraavasti: 1. Teoreettinen koskitehon laskenta vesistökohtaisesti ja yhteenvedot 2. Peruspotentiaalin ennuste, joka edustaa nykytilaisten minivoimalaitosten keskiarvoa 3. Optimistinen ja Realistinen kehitysskenaarion käyttämä kokonaisennuste 4. Kokonaisennusteiden toteutettavuuden arvio eri aikajaksoissa. Ennusteissa löytyy kohteiden (laitosten) lukumäärä, teho ja energia. Taulukoissa on ennusteet koottu käyttösektori- ja tehoryhmäkohtaisesti. Toteutettavuusnäkökohdat on johdettu tehoryhmien koosta sektoria silmällä pitäen ja näin on potentiaalista irroitettu heikoin kannattavuuden potentiaali. Kokonaisennuste on laadittu kahdella toteutettavuusoletuksella "optimistinen ja realistinen". Kokonaisennusteet on jaettu viiteen aikaan nykytila, v.2005 // v2010// v2015// v2020// >v2010// On kuitenkin mainittava tässä, että ennusteiden toteaminen ei ole mahdollista ilman julkista tukea, minkä on myös arvoitu tarvitsevan edelleenkehittämistä. Näitä asioita käsitellään kappaleessa 4, jatkoprojektin esityksessä. Tulosten yhteenvedossa esitetään: * Rekisterin pohjalta määriteltyjen vesistökohtaisten teoreettisten potentiaalien (teho ja energia) yhteenveto, Taulukko 3 * Koskivoiman teoreettinen potentiaali keskivirtaaman mukaan laskettuna ja minivesivoiman osuus tästä. TEHO ja ENERGIA, Taulukko 4 ja kuva 2 * Nykytilassa käytetty vesivoima suhteessa teoreettiseen potentiaaliin, Taulukko 5 * Suurvesivoiman, Pienvesivoiman ja Minivesivoiman keskinäiset suhteet: TEHO ja ENERGIA: nykytila, suojelematon ja suojeltu kokonaispotentiaali Teho: taulukko 6a ja kuva 3a, Energia: taulukko 6a ja kuva 3a * Tehon ja energian nykytila, nykytila + suojelematon potentiaali ja suojeltu potentiaali suhteessa teoreettiseen potentiaaliin, Teho: taulukko 7a, 7b Energia: taulukko 7c, 7d * Minivesivoiman potentiaalin ennusteiden laadinnan tulokset optimistiset ja realistiset ennusteet: Laitokset (taulukko 8c ja kuva 4a), Teho(taulukko 8a ja kuva 4b), Energia (taulukko 8b ja kuva 4c). * Minivesivoiman potentiaalin kokonaisennusteiden jako toteutettavuusaikataulujen mukaan: Äärimmäisennusteiden (teho ja energia) esitys MAKSIMI: optimistinen ja tavoitteellinen kehitys ja MINIMI: realistinen ja hidas kehitys. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 15

16 3.2 Koskivoiman teoreettinen potentiaali keskivirtaaman ja keskimääräisen putouskorkeuden mukaan laskettuna, Laskentaperiaate ja päävesistökohtainen yhteenveto TEHO ja ENERGIA Laskenta suoritettiin Koski-inventoinnin keskivirtaamien (MQ) ja keskimääräisten putouskorkeuksien (H) pohjalta. Tämän pienvesivoimakartoituksen yhtenä tehtävänä olleen sähköisen työrekisterin luomisen yhteydessä perustettiin jokaista vesistöä kohden (liite 2) laskentataulukko (MS-Excel). Teoreettinen teho- ja energislaskenta tapahtuu seuraavasti: Tehon laskenta: Pm = µ*ρ*g*mq*h = 1*1000*9.81*MQ*H Pm (MW) = 9.81*MQ*H/1000 jossa: µ laitoksen hyötysuhde (kuvaa laitoksen tuottaman tehon ja teoreettisen tehon suhdetta), riippuu laitoksen koosta ja kuormitusasteesta ja vaihtelee µ = ). Tässä käytetään arvoa 1. ρ veden tiheys (kg/m 3 ) g putoamiskiihtyvyys (m/s 2 ) MQ keskivirtaama (m 3 /s) H putouskorkeus (m) Keskimääräisen vuosienergian määrittely: Laskennassa käytetään vuoden täysiä tunteja Kta= 365 d/a * 24h = 8760h/a E ma (MWh) = P m(mw) *Kta = P m (MW) *8760h Taulukossa 3 esitetään päävesistöalueita koskevat laskentatulokset ja vesistöjen tärkeimmät tiedot. Yksilölliset vesistökohtaiset yhteenvetotiedot on koottu liitteeseen 2. Taulukko 3 Rekisterin pohjalta määriteltyjen vesistökohtaisten teoreettisten potentiaalien (teho ja energia) yhteenveto Vesistöno: Vesistön nimi Vesistöalue koko PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 16 Järvisyys Teoreettinen teho Pm (MW) = Teoreettinen vuosienergia Ema (GWh/a) = Pm*8760/1000 F (km2) L (%) MQ*H*9.81/ Vuoksen vesistöalue Kymijoki Kokemäenjoki Oulujoki Iijoki Kemijoki Tornionjoki Muonionjoki Muut vesistöt Pääosa Suomen aluetta

17 3.3 Koskivoiman teoreettinen potentiaali keskivirtaama mukaan laskettuna ja minivesivoiman osuus tästä. TEHO ja ENERGIA Työn alkuvaiheessa oli kiinnostavaa muodostaa kuva minivesivoiman <1 MW potentiaaleista ja niiden suhteista kahteen muuhun vesivoimasektoriin kooltaan pienvesivoima 1-10 MW ja suurvesivoima >10 MW. Yksinkertaisimmat vertailut johdettiin, analysoimalla minivesivoiman teoreettiset TEHO- ja ENERGIA potentiaalit ja niiden suhde muuhun potentiaaliin nähden. (Taulukko 4 ja kuva 2) Teoreettinen potentiaali 87.7 % Teho = MW= 100% 12.3 % Mini Muut Taulukko 4 Suomen teoreettinen vesivoimapotentiaali, Koskiinventoinnin pohjalta Teoreettinen potentiaali Energia = TWh/a=100% 12.3 % Ryhmä TEHO ENERGIA Teoreettinen potentiaali Teoreettinen potentiaali MW % TWh/a % Mini <1MW Muut >1MW Yht % Mini Muut Kuva 2 Luonto siis tarjoaa minivesivoimasektorille alle 1 MW kohteiden yhteen laskettuina potentiaaleina keskivirtaaman ja keskimääräisen putouskorkeuden mukaan laskettuna tehon 434 MW (rakennusaste on 1) ja vuosienergiatuotantona tällä teholla on 3,8 TWh/a. Vuotuiset käyttötunnit ovat tällöin 8760h/a. Tämän selvitystyön osalta on laskettu vesistökohtaisesti kaikkien rekisterissä olevien kohteiden teho ja energia. Jatkokäsittelyssä on kuitenkin otettu vain minivesivoimasektorin <1MW teoreettista tehoa. Tässä käsitellään kuitenkin kokonaispotentiaalit, joista on vähennettävä: - teknillinen toteutuksen hyötysuhde - vesistökohtaiset tekijät (ohijuoksutukset) - kannattamattomat kohteet - suojellut kohteet Minivesivoiman potentiaali ja muut teoreettiset potentiaalit Teho ei ole potentiaalin käyttöönottamisen tehokkuuden osoituksen paras mitta, koska vesivoima rakennetaan korkeammalla rakennusasteella kuin 1. Vertailemalla todellista energiatuotantoa teoreettiseen energiapotentiaaliin nähdään kuinka hyvin onnistutaan tavoitteessa saada mahdollisimman suuri osa potentiaalista kotiutettua. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 17

18 3.4 Suurvesivoiman, Pienvesivoiman ja Minivesivoiman keskinäiset suhteet: TEHO ja ENERGIA: nykytila ja käyttämätön (suojelematon + suojeltu) kokonaispotentiaali Taulukko 4 on laadittu minivesivoiman huonon nykytilaisen kehitysasteen osoittamiseksi verrattuna muihin vesivoimasektoreihin. Tehon osalta on minivesivoiman nykyteho ainoastaan 13.1 %:ia sille kuuluvasta teoreettisesta potentiaalista ja energian osalta vain 6.5%:ia. Muut sektorit, yhteenlaskettuna suurvesivoima ja pienvesivoima ovat huomattavasti paremmassa asemassa: tehon osalta käyttö-% on 95.2% ja energian osalta 46.8%:ia. Taulukko 5 Nykytilassa käytetty vesivoima suhteessa teoreettiseen potentiaaliin Ryhmä TEHO ENERGIA Teor.pot Nykytilassa käytössä Käyttämättömänä Teor.pot Nykytilassa käytössä Käyttämättömänä MW MW Käyttö % MW % TWh/a TWh/a Käyttö % TWh/a % Mini Muut Yht Tietysti voidaan katsoa, että minivesivoiman nykytilan heikko tilanne johtuisi muihin vesivoiman kokoryhmiin nähden, esimerkiksi: - ylisuuresta suojellusta potentiaalista - huomattavasti huonommista teknillisistä suoritusarvoista (hyötysuhde) - sijoituksista vesitaloudellisesti huonoimmissa vesistöissä (vähäjärviset) - vanhemmasta rakennuskannasta ja sen takia huonommin toimivista laitoksista. Taustaraportissa ja kuten jäljempänä on esitetty tämä ei pitänyt kaikkien arvelujen osalta paikkaansa. Varmana voidaan kuitenkin pitää, että kehityspotentiaalia on löydettävissä minivesivoimasektorista suhteellisesti enemmän kuin muista vesivoimasektoreista! 3.5 Minivesivoiman nykytilan käyttö vertailupohjan ja ennusteiden lähtötason luomiseksi. Minivesivoimasektorille on ominaista, ettei kaikista nykyään toimivista laitoksista ollut saatavissa teho- ja energia-arvoja. Potentiaalisia kohteita on paljon ja niiden kunnosta ei ollut tietoja. Sektorin käyttötyyppejä on lukuisia ja kehityskannattavuudeltaan oli perustettava useita tehoryhmiä (3kpl). Tärkein oli kuitenkin. että saatavilla oli tietoja n. 30 minivesivoimasektorin laitokselta ja laitoksen sijainti vesistössä ja sen mukaan myös rekisterissä oli mahdollista. Näin on voitu kehittää teho- ja energialaskennan parametrejä ja niiden avulla taas määritellä minivesivoimasektorin potentiaaleja. Tässä selvityksessä käytettiin nimikkeitä PERUSTEHO ja PERUSENERGIA, ja ne vastaavat nykyisen tason keskiarvon mukaisia laitoksia eri tehoryhmissä. Nykytason keskiarvojen mukaisen vesivoiman perustana käytetään erilaisia teholuokkia, käyttömuotojen mukaisia sektoreita ja toteutettavuusparametrejä teho- ja energiaennusteita laadittaessa. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 18

19 Taulukko 6a Tehon nykytila, suojelematon ja suojeltu potentiaali vesivoiman kokoluokkien mukaan Ryhmä TEHO nykytila suojelematon pot. suojeltu pot. yht.pot. MW Teor.pot% MW % MW % MW % yht.pot Suurvesivoima >10MW Pienvesivoima 1-10MW Minivesivoima 1+2<1MW Yhteensä Kuva 3a Taulukko 6a:n esitys Teho (MW) Yhteensä Nykytila Vapaa potentiaali Suojeltu potentiaali Yhteensä Minivesivoima 1+2 Pienvesivoima Suurvesivoima Taulukko 6b Energiatuotannon nykytila, suojelematon ja suojeltu potentiaali vesivoiman kokoluokkien mukaan Ryhmä ENERGIA nykytila suojelematon pot. suojeltu pot. yht.pot. GWh/a % GWh/a % GWh/a % GWh/a % yht.pot Suurvesivoima >10MW Pienvesivoima 1-10MW Minivesivoima 1+2 <1MW Yhteensä Energia GWh/a Yhteensä Kuva 3b Taulukko 6b:n esitys Minivesivoima 1+2 Pienvesivoima Suurvesivoima Nykytila Vapaa potentiaali Suojeltu potentiaali Yhteensä PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 19

20 Taulukkosarja 7a - 7d:n avulla voidaan tarkistaa kuinka nykytilan teho ja energia ovat suhteessa teoreettiseen potentiaaliin. Voidaan myös vertailla kuinka tilanne kehittyy sen mukaan miten ennustetut potentiaalit on hyödynnetty. Myös sektorien välisiä kehityssuhteita voidaan tarkkailla. Nuolilla ehostetuilta kohdista voidaan nähdä, että minivesivoiman osalta ennuste vaikuttaa niin, että teoreettisesta tehosta saadaan nykytilassa hyötyä vain 13% ja tämä nousee 60%. Vastaavasti energian käyttö nousee 7%:stä 32 %:iin. Taulukko 7a Tehon nykytila ja nykytila + suojelematon potentiaali suhteessa teoreettiseen potentiaaliin Ryhmä TEHO Nyky nyky / teor Teor.pot Nyky+pot pot/teor MW % MW MW % Suurvesivoima >10MW Pienvesivoima 1-10MW Minivesivoima 1+72 <1MW Yhteensä Taulukko 7b Tehon suojeltu potentiaali suhteessa teoreettiseen potentiaaliin Ryhmä TEHO suoj.pot suoj/teor Teor.pot MW % MW Suuvesivoima Pienvesivoima Minivesivoima Yhteensä Taulukko 7c Energiatuotannon nykytila ja nykytila + suojelematon potentiaali suhteessa teoreettiseen potentiaaliin Ryhmä ENERGIA Nyky nyky / teor Teor.pot Nyky+pot pot/teor GWh/a % GWh/a GWh/a % Suurvesivoima >10MW Pienvesivoima 1-10MW Minivesivoima 1+2 <1MW Yhteensä Taulukko 7d Suojeltu energiapotentiaali suhteessa teoreettiseen potentiaaliin Ryhmä ENERGIA Suoj.pot suojpot/teor Teor.pot GWh/a % GWh/a Suurvesivoima >10MW Pienvesivoima 1-10MW Minivesivoima 1+2 <1MW Yhteensä PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 20

21 3.6 Minivesivoiman potentiaalin ennusteiden laadinnasta Vesivoimapotentiaalin ennusteiden ei tässä selvityksessä haluttu jäävän nykyiseen keskimääräisten laitosarvojen tasoon. Tulevaisuuteen suuntautuvan minivesivoiman vesivoimapotentiaalin kehittämiseen vaikuttavat seuraavat seikat, jotka on otettu huomioon ennusteiden laadinnassa: * minivoimalaitostekniikka kehittyy ja tulevaisuuden laitosten suoritusarvot tulevat paranemaan nykyisestään. Potentiaalin teho ja vuosienergiatuotanto tulevat nykyisestä vertailutasosta nousemaan. * Vesistökohtaisten ominaisuuksien huomioonottaminen yhdessä automatisoinnin kanssa tulevat pienentämään ohijuoksutuksia ja nostamaan vuotuista energiatutantoa. * Ympäristötekijöiden ennestään tarkemmin huomioiminen tulee lisäämään ohijuoksutustarpeita (kalatie) ja näin pienentämään tehokkuutta Ennusteiden laadinnassa käytettiin nykytehon perusteena laskettua PERUSTEHOA, joka ennusteissa korotettiin tai alennetiin riippuen teholuokista ja käyttömuotosektoreista. Energiaennusteet laadittiin tehoennusteiden pohjalta, käyttäen samoin perustein arvioituja vuotuisia käyttötuntimääriä. On laadittu kaksi ennustesarjaa: OPTIMISTINEN MINIVESIVOIMAPOTENTIAALIN ENNUSTE (teho ja energia) REALISTINEN MINIVESIVOIMAPOTENTIAALIN ENNUSTE (teho ja energia) LAITOSTEN TAI KOHTEIDEN määrän ennuste pätee molemmissa ennusteissa. Sektorikohtaiset välitulokset pidetään esillä, koska jäljempänä esitetyt kehitysaikataulut perustuvat teholuokkamukaisen kannattavuusrakenteen lisäksi myös sektorikohtaisiin toteutettavuusarvoihin. Pääsektorit ovat: MVV 1 käytössä MVV 2a rakentamaton MVV 2b käyttämättömänä MVV 3+4 myllyt + padot MVV 5 suojeltu Toteutettavuuden kannattavuus käsitellään kolmessa tasossa: Mini 1 = Mini 2 = Mini 3 = Voimataloudellisesti kannattava potentiaali Voimataloudellisesti heikommin kannattava potentiaali Voimataloudellisesti kannattamaton potentiaali (kunnossapidolliset tarpeet ja perinnearvot saattavat olla tärkeitä) Tässä vaiheessa esitetyt ennusteet ovat ns. KOKONAISENNUSTEITA, joiden jako eri aikatauluarvioiden mukaan suoritetaan erillisessä työvaiheessa. PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 21

22 Taulukko 8a Minivesivoiman potentiaalin sektorikohtainen jako (optimistinen (OPT) ja realistinen (REA) ennuste: teho MW) MVV SEKTORI TEHO (MW) Nykytila Mini 1 Mini 2 Mini 3 Mini1+(2) Mini1+2+3 OPT REA OPT REA OPT REA OPT REA OPT REA OPT REA MVV 1 käytössä MVV 2a rakentamaton MVV 2b Käyttämättömänä MVV 3+4 myllyt + padot yht. MVV1-MVV MVV 5 suojeltu Yhteensä kaikki Kesk.Laitosteho MW/laitos Mini 1 = Voimataloudellisesti kannattava potentiaali Mini 2 = Voimataloudellisesti heikommin kannattava potentiaali Mini 3 = Voimataloudellisesti kannattamatonta potentiaalia (kunnossapidolliset tarpeet ja perinnearvot saattavat olla tärkeitä) Taulukko 8b Minivesivoiman potentiaalin sektorikohtainen jako (optimistinen (OPT) ja realistinen (REA) ennuste: energia GWh/a) MVV SEKTORI ENERGIA (GWh/a) Nykytila Mini 1 Mini 2 Mini 3 Mini1+(2) Mini1+2+3 OPT REA OPT REA OPT REA OPT REA OPT REA OPT REA MVV 1 käytössä MVV 2a rakentamaton MVV 2b Käyttämättömänä MVV 3+4 myllyt + padot yht. MVV1-MVV MVV 5 suojeltu Yhteensä kaikki Kesk.Laitosenergia GWh/laitos Mini 1 = Voimataloudellisesti kannattava potentiaali Mini 2 = Voimataloudellisesti heikommin kannattava potentiaali Mini 3 = Voimataloudellisesti kannattamatonta potentiaalia (kunnossapidolliset tarpeet ja perinnearvot saattavat olla tärkeitä) Taulukko 8c Minivesivoiman potentiaalin sektorikohtainen jako (optimistinen ja realistinen ennuste: laitokset ja potentiaaliset kohteet) MVV SEKTORI Laitokset ja potentiaaliset kohteet, lkm. Nykytila Mini 1 Mini 2 Mini 3 Mini1+(2) Mini1+2+3 MVV 1 käytössä MVV 2a rakentamaton MVV 2b Käyttämättömänä MVV 3+4 myllyt + padot yht. MVV1-MVV MVV 5 suojeltu 586 Yhteensä kaikki 2081 Mini 1 = Voimataloudellisesti kannattava potentiaali Mini 2 = Voimataloudellisesti heikommin kannattava potentiaali Mini 3 = Voimataloudellisesti kannattamatonta potentiaalia (kunnossapidolliset tarpeet ja perinnearvot saattavat olla tärkeitä) PR Vesisuunnittelu OY, Helsinki 22