Afrikan jättiakun lataaminen
Herätkää-lehden Etelä-Afrikan-kirjeenvaihtajalta
JOS sanomme, että on olemassa sellainen akku, joka pystyy tyydyttämään kokonaisen suurkaupungin sähköntarpeen, niin olisiko se sinulle suuri yllätys? Tai hämmästyttäisikö sinua vielä enemmän se, että ”lataamalla” tätä akkua ”liikaa” eräälle teollisuusalueelle saadaan sen kipeästi tarvitsemaa vettä? Tällaista laitetta ei tietenkään voida kuljettaa, joten voidaksemme tutkia sitä meidän täytyy matkustaa maalauksellisille Lohikäärmevuorille (Drakensberg) lähelle Etelä-Afrikan tasavallan sisällä sijaitsevan Lesothon rajaa.
Olemme runsaan 3000 metrin korkeudessa ja meillä on erinomainen näköala jyrkän rinteen reunalta. Ilma on kirpeää ja näkymä henkeä salpaava. Alhaalla keskellä on laaja kauas sisämaahan levittäytyvä ylätasanko. Purona alkava Tugela syöksyy vierestämme rinnettä alas vihreille vuorenjuurella oleville kukkuloille ja paisuu pian suureksi joeksi.
Vuorenjyrkänteen reunalta näemme myös kaksi voimansiirtolinjaa. Ne eivät johda savua ilmaan syytävään voimalaan vaan päättyvät yhtäkkiä erään alhaalla olevan kukkulan kylkeen. Noin 400 metriä voimansiirtojohtojen yläpuolella erään kukkulan laella on suuri allas. Noin viiden kilometrin päässä on toinen allas, joka on paljon alempana. Omituista kyllä altaitten pinta nousee ja laskee koko ajan. Kumpikaan niistä ei ole yhtaikaa täynnä tai tyhjillään. Pinnanvaihtelut voidaan nähdä etukäteen kalenterista. Perjantaina iltapäivällä alempana oleva allas on varmasti täynnä, mutta maanantaina se on tyhjä ja korkeammalla sijaitseva allas valuu yli!
Maan alla on tunneleita ja kuiluja, jotka yhdistävät altaat toisiinsa. Tunnelit yhtyvät neljään suureen koneeseen, jotka toimivat joko pumppuina tai sähköä kehittävinä turbiineina. Yläaltaaseen mahtuu 26 miljoonaa kuutiometriä vettä, joten paljon sinne täytyy pumputa. Yläallasta voidaan verrata suureen akkuun, josta saadaan paitsi sähköä myös vettä janoiselle ylätasangolle. Puhumme siis nyt Lohikäärmevuorten eli Drakensbergin pumppuvoimalasta.
Edut voittavat pumppuamiskustannukset
Vaikka akut ovatkin käytännöllisiä, ne yleensä maksavat ja niiden uudelleen lataaminen vie aikaa. Samoin veden pumppuamiseen yläaltaaseen tarvitaan sähköä, ja allas on täynnä vasta runsaan 35 tunnin kuluttua. Allasta täytetään viikonloppuisin ja öisin, jolloin sähköenergiaa on runsaammin tarjolla.
Etelä-Afrikan sähköntarve tyydytetään tätä nykyä pääasiassa hiilivoimaloitten avulla, joiden teho on noin 19000 megawattia. Drakensbergissä varastossa olevat ylimääräiset megawatit ovat siis tervetullut lisä kriisitilanteessa tai lyhytaikaisten kulutushuippujen tasoittajana. Sähköä kuluu valtavasti aina puolilta päivin ja alkuillasta, jolloin ihmiset laittavat ruokaa.
Hiiltä polttavan varavoimalan kytkeminen voimansiirtoverkkoon on kallista, ja tällaiset voimalat saastuttavat ilmaa. Lisäksi hiilivoimala on sellainen, että käynnistyksen jälkeen kestää vielä tunteja ennen kuin se virkoaa täyteen tuotantotehoon. Kiistellyt ydinvoimalat toimivat kiinteällä teholla, mistä seuraa että sähköä menee hukkaan aina silloin kun sitä kulutetaan vähemmän. Pumppuvoimala taas tuottaa kahdeksi tunniksi sähköä pumputtuaan kolme tuntia vettä. Onko sellainen kannattavaa?
Encyclopædia Britannica -tietosanakirja sanoo: ”Vaikka tällaiset voimalat jäävätkin puhtaassa energian tuotantokustannusten vertailussa häviölle, ne ovat käytännössä hyvin tehokkaita, sillä niiden avulla on mahdollista käyttää se energia, joka muussa tapauksessa menisi aina hukkaan sähkön kulutuksen ollessa normaalia pienempää.” Sitä, että tällaista normaalikulutuksen ylittävää sähköntuotantokykyä kyetään tarpeen vaatiessa hyödyntämään, voidaan verrata osakkeitten ostamiseen, kun niitä on runsaasti tarjolla ja ne ovat halpoja, ja niiden myymiseen uudelleen hyvällä voitolla, kun niiden kysyntä ylittää tarjonnan.
Drakensbergin pumppuvoimalasta on hyötyä vielä siten, että se toimittaa vettä sisämaan kasvavalle teollisuudelle kuten kultakaivoksille, jotka ovat Etelä-Afrikan tärkein tulolähde. Täällä tuotetaan enemmän kultaa kuin muualla maailmassa yhteensä. Kultakaivosten täytyy saada riittävästi vettä, maksoi mitä maksoi. Kun pumppuvoimalan yläallasta täytetään viikonloppuisin, pumppuamista jatketaan altaan täytyttyä vielä kymmenen tuntia. Näin vettä siirtyy joka viikko miljoonia kuutiometrejä Tugelajoen uomasta paljon korkeammalla kulkevaan Vaaljoen uomaan. Tämä on vielä halpaa sen rinnalla mitä kulta maksaa.
Miten pumppuvoimala toimii?
Tugelajoesta ohjataan ensin vettä alempana sijaitsevaan Kilburnin altaaseen. Sieltä se pumputaan vuoren läpi korkeammalla sijaitsevaan Driekloofin altaaseen. Yläaltaan täytyttyä vettä valuu edelleen toiseen altaaseen. Kyseessä on Etelä-Afrikan suurin patoallas, josta – sitten kun se on täysin valmis – tulee yksi maailman suurimmista maapadoista.
Aina kun sähkönkulutuksessa syntyy säännöllisesti viikoittain huippuja, joita täytyy tasata ylimääräisellä sähköntuotannolla, Drakensbergkin joutuu vaihtamaan pumppuamisen sähköntuotannoksi. Yläaltaasta vedetään ”tulppa” irti. Veden syöksyessä alas jättipumput muuttuvat turbiineiksi, jotka kehittävät vajaassa kolmessa minuutissa tuhat megawattia. Tarpeen vaatiessa sähköntuotantoa voidaan jatkaa tällä teholla 27,5 tuntia, kunnes akku joudutaan lataamaan uudelleen eli yläallas joudutaan täyttämään uudelleen. (Katso oheisia kuvia.)
Maanalainen koneasema
Neljä pumpputurbiinia ovat sadan metrin syvyyteen vuoren uumeniin louhitussa hallissa. Se vastaa tilavuudeltaan 13-kerroksista kerrostaloa, jonka jokaisessa kerroksessa on 77 nelihuoneista huoneistoa. Lisäksi sen kummallakin sivulla on suuri halli, joissa on veden laskuvirtauksen säätelyyn tarvittavia venttiilejä ja muuntajia, joissa jännite muutetaan voimansiirtoa varten halutun suuruiseksi.
Kunkin pumpputurbiinin huipputeho on 270 megawattia, mikä vastaa runsasta 360000 hevosvoimaa. Se ylittää reippaasti naapurimaan, Lesothon, sähköntuotantokapasiteetin. Näiden jättikoneitten pyörimisnopeus on niiden pumputessa tai kehittäessä sähköä sama: 375 kierrosta minuutissa.
Betonilla vuorattujen vesitunnelien läpimitta on kuusi metriä. Ennen ala-allasta ne yhtyvät vielä suuremmaksi tunneliksi. Täällä veden virtausnopeus on jo lähes 200 kilometriä tunnissa, mikä on todella paljon. Kaikki tämä tapahtuu vuorenjuurella olevien, tuulessa huojuvan heinän peittämien kukkuloitten uumenissa.
Pumppuvoimaloitten arvostus on noussut siitä lähtien, kun ensimmäinen tällainen voimala käynnistettiin Zürichin lähistöllä Sveitsissä vuonna 1892. Vaikka pumppuvoimalat ovat hyviä energian varastoijia, ne eivät luo energiaa. Muualla sijaitsevien voimaloitten täytyy tuottaa se energia, joka saa pumput pyörähtämään käyntiin ja nostamaan vettä. Vasta veden laskiessa takaisin siihen varastoitunut energia muuttuu generaattorien akseleita pyörittäväksi mekaaniseksi energiaksi, joka jälleen tuottaa sähköenergiaa.
[Kartta/Kuva s. 17]
(Ks. painettu julkaisu)
Driekloof
Koneasema, joka vuoroin kehittää sähköä ja vuoroin pumppuaa vettä
Kilburn
[Kuva s. 18]
Koneasema toimii generaattorina
Driekloofin allas
Kilburnin allas
[Kuva s. 18]
Koneasema toimii pumppuna
Driekloofin allas
Kilburnin allas