Hanasaaren muuntajille uusi elämä

Kun Helen sulki Hanasaaren hiilivoimalan, jäivät Strömbergin aikanaan toimittamat päämuuntajat samalla työttömiksi. Nyt samat muuntajat evästetään tukemaan uusia sähkökattilalaitoksia ja Helenin matkaa kohti hiilineutraalia energiantuotantoa. Osana Hitachi Energyn Service-palvelutarjoamaa muuntajat modernisoidaan seuraavalle etapille samalla Vaasan-tehtaalla, jolla ne valmistettiin 50 vuotta sitten, ja niiden synnyttämä lämpöhäviö hyödynnetään kaukolämpönä.

Hanasaaren B-voimalaitos käynnistyi vuonna 1974 keskellä öljykriisiä. Sen kattilassa voitiin polttaa öljyn ohella hiiltä, mikä oli maailmalla harvinaista. Pohjoinen erityispiirre oli myös se, että laitos tuotti sekä sähköä että lämpöä.

Öljykriisi kiihdytti kaukolämmön kysyntää, ja Hanasaaren yhteistuotantolaitoksen avulla Helsinki laajensi kaukolämpöverkkoaan myös keskustan ulkopuolelle. Sen ansiosta kerrostalojen pannuhuoneista noussut, talvipäiviä sumentanut savu hälveni vähitellen.

Helen sulki Hanasaaren voimalaitoksen viime vuonna. Samalla yhtiön hiilidioksidipäästöt laskivat 40 prosenttia ja Helsingin päästöt 20 prosenttia. Voimalaitoksen tilalle kaukolämmön tuotantoa korvaamaan on Hanasaareen rakennettu kolme sähkökattilaa, mikä vähentää viiden ensimmäisen käyttövuoden aikana hiilidioksidipäästöjä 440 000 tonnia. Helenin tavoite on muuttaa  energiantuotanto täysin hiilineutraaliksi vuoteen 2030 mennessä.

Kun Hanasaaren kattilat jäähtyivät, pysähtyivät turbiinit ja generaattorit, ja toimettomiksi jäivät myös muuntajat, jotka olivat nostaneet generaattoreilta tulevan sähkön jännitteen 10,5 kilovoltista 110 kilovolttiin, jotta se voitiin siirtää pienemmin häviöin lähimmälle sähköasemalle.

Työttömiä generaattorimuuntajia oli kaksi, molemmat teholtaan 140 megavolttiampeeria (MVA), kuten muuntajien kohdalla on tapana ilmaista. Muuntajat vastasivat tehoiltaan ja jännitteiltään sitä, mitä Helen tarvitsi uusissa, kaukolämpöä tuottavissa sähkökattilalaitoksissaan.

”Päätimme päivittää muuntajat uuteen käyttötarkoitukseen”, kertoo Helenin suunnittelupäällikkö Ossi Liukko. 

”Kierrätysmuuntaja” käyttöön nopeammin kuin uusi

Hanasaaren muuntajat valmistuivat Strömbergin tehtaalla Vaasassa vuosina 1973 ja 1976. Viime keväänä ne palasivat yksi kerrallaan samalle tehtaalle Hitachi Energyn tekemää perushuoltoa ja modernisointia varten.

Kun Helenin uudet sähkökattilat käynnistyivät vuoden 2024 lopulla Hanasaaressa ja vuoden 2025 alussa Salmisaaressa, Hanasaaresta perityt generaattorimuuntajat toimivat laitosten päämuuntajina. Ne muuntavat 110 kilovoltin jännitteen 10,5 kilovoltiksi, jota sähkökattilat käyttävät lämmittäessään vettä kaukolämpöverkkoa varten.

Liukko pitää muuntajien jatkokäyttöä hyvänä vaihtoehtona – ei pelkästään ympäristön näkökulmasta – vaan myös kustannussäästöjen ja aikataulujen vuoksi.

”Uusien muuntajien toimitusaika olisi ollut noin 30 kuukautta toimittajasta riippumatta. Nyt saamme uudistetut muuntajat vajaassa vuodessa”, Liukko toteaa.

Se, että Helen valitsi muuntajien modernisointiin Hitachi Energyn, oli Liukon mukaan luontevaa. ”Hitachi Energyllä on jo valmiiksi kaikki tiedot näistä muuntajista sekä kokemus perushuollosta ja modernisoinnista. Ei Suomessa olisi muita ollutkaan näin isoa remonttia tekemään.”

Hukkalämpö talteen ja kaukolämmöksi

Myös Hitachi Energyn myyntipäällikkö Veikko Ruohonen kannustaa harkitsemaan vanhemman muuntajan kierrätystä vaihtoehtona upouuden muuntajan hankinnalle, mikäli tarjolla on hyväkuntoinen käytetty muuntaja, joka sopii käyttökohteeseen. Muuntajien uudistaminen ja elinkaaren jatkaminen ammattimaisella perushuollolla edustaa kiertotaloutta parhaimmillaan. Toki esimerkiksi tekniset vaatimukset, käytetyn muuntajan kunto ja vaadittu käyttöikä vaikuttavat valintaan.

”Jo 50 vuotta sitten Strömbergillä osattiin tehdä erinomaisia muuntajia. Korkea laatu ja muuntajien pitkäikäisyys olivat suunnittelun ja tuotannon ylpeydenaihe jo silloin. Hanasaaressa käytetyt muuntajat ovat perustekniikaltaan huippuhyviä ihan nykykriteereinkin”, Ruohonen sanoo.    

Muuntajien teknisestä suorituskyvystä ei tarvinnut Liukonkaan mukaan tinkiä. Häiriöherkkyyteen vaikuttava oikosulkuimpedanssi on kuitenkin ominaisuus, joka valitaan muuntajan käyttötarkoituksen mukaan jo hankintavaiheessa ja johon ei voi jälkikäteen vaikuttaa. Siksi oikosulkusuojausta päätettiin parantaa 10 kV:n kojeistoissa, joilla muuntajilta tuleva sähkö jaetaan 50 megawatin kattiloille, Hanasaaressa kahdelle ja Salmisaaressa kolmelle. 10 kV:n kojeistot varustettiin normaalien suojareleiden lisäksi erityisillä oikosukuvirran rajoittimilla.

Merkittävin uudistus Hanasaaren muuntajissa koskee jäähdytysjärjestelmää. Ensimmäiset 50 vuotta käämien kuumentama öljy jäähtyi, kun se kiersi radiaattoreissa, joihin puhallettiin ilmaa. Jatkossa käytössä on vesijäähdytys, ja kerätty lämpö hyödynnetään kaukolämpöverkossa. Hitachi Energy asentaa vesijäähdytysjärjestelmän valmiiksi tehtaallaan.

”Ennen muuntajissa syntynyt lämpö vapautui taivaan tuuliin, mutta nyt saamme sen talteen. Mehän lypsämme Helenillä lämpöä ihan kaikesta, mistä sitä irtoaa, kaupungin jätevedestäkin”, Liukko sanoo. 

110 vuotta muuntajien valmistusta

Strömberg valmisti ensimmäiset muuntajansa 110 vuotta sitten ja on siitä alkaen tukenut Suomen sähköistymistä, nyt sitä tekee Hitachi Energy.

”Jännitteen nostaminenhan on välttämätöntä, jotta sähköä voidaan siirtää pienemmillä häviöillä pitkiä matkoja”, Ruohonen toteaa. Hän huomauttaa, että muuntajien merkitys kasvaa kiihtyvää tahtia, koska sähkö on ratkaisevassa roolissa energiamurroksessa.

”Tarvitaan valtavia määriä muuntajia, jotka on suunniteltu erityisesti uuden energiantuotannon tarpeisiin. Muuntajia tarvitaan esimerkiksi tuulipuiston jokaisessa tuuliturbiinissa ja lisäksi kunkin puiston sähköasemalla.”

Vaikka muuntajan perusolemus säilyy, uusien muuntajien on sovittava esimerkiksi tarkasti määriteltyihin tiloihin ja hyvinkin vaativiin sääolosuhteisiin.

”Me kehitämme ja valmistamme Vaasassa parhaillaankin maailman erikoisimpia ja vaativimpia muuntajia”, Ruohonen sanoo. 

Muuntajien valmistuksessa liiketoiminnan kestävän kehityksen mukaisuus on keskeisessä roolissa. Muuntajien häviöt minimoidaan paitsi kustannusten, myös elinkaaripäästöjen näkökulmasta ja valmistusmateriaalit ovat nykyisin lähes 100-prosenttisesti kierrätettäviä. Materiaalitoimittajat valitaan parhaiden kestävän kehityksen periaatteiden mukaisesti huomioiden materiaalivalinnoissa Scope 3 -päästöt. Hitachi Energy onkin saavuttanut EcoVadis-vastuullisuusarvioinnissa kultatason, mikä sijoittaa yhtiön viiden prosentin kärkijoukkoon EcoVadisin arvioimista yli 130 000:sta yrityksestä. Uudistamalla ja peruskunnostamalla ikääntyneitä muuntajia saadaan muuntajille lisää käyttöikää, mikä edelleen pienentää elinkaaripäästöjä ja osaltaan myös vahvistaa kapasiteettia energiamurroksen ja sähköistyksen kasvun edistämiseen.