Aurinkopaneelien on kestettävä lumimyrskyjä.
Kirjoittanut Monica Heck, IEC e-tech 2025-09-23. Suomennos Olli Hakulinen, SESKO ry.
Alkuperäinen artikkeli: Protecting renewables from extreme weather | IEC e-tech
Maailmanlaajuisten lämpötilojen noustessa siirtyminen uusiutuviin energialähteisiin on yhä enemmän edellytys. Vaikka uusiutuvia energiamuotoja vastustetaan joillakin alueilla, ne ovat edelleen yksi keskeisimmistä tavoista torjua ilmastonmuutosta ja saavuttaa nettonollapäästö tavoitteet.
Vuoden 2023 lopussa uusiutuvat energialähteet kattoivat 43 % maailmanlaajuisesta asennetusta sähköntuotantokapasiteetista, ja vuonna 2024 uusiutuvan energian kapasiteetti kasvoi vielä 15,1 %, pääosin aurinkoenergian vetämänä, kertoo World Economic Forumin tuore raportti. Uusiutuvan energian investoinnit kohtaavat kuitenkin haasteita, jotka liittyvät juuri siihen ilmastonmuutokseen, jota ne pyrkivät hillitsemään.
Vesivoiman tuotantoon vaikuttavat sekä tulvat että kuivuus
Vesivoima on edelleen maailman suurin uusiutuvan energian lähde ja sillä on tärkeä rooli sähköverkon vakauttamisessa pumppuvoimalaitosten avulla. Pumppuvoimalaitokset toimivat kuin suuret, joustavat akut, jotka tukevat epäsäännöllisiä energialähteitä, kuten aurinko- ja tuulivoimaa.
Vesivoiman suurin huolenaihe on veden saatavuus. Se riippuu sateiden määrästä ja kuivuusjaksoista, ja siihen vaikuttaa myös jäätiköiden sulaminen. IEC:n hydraulisia turbiineja koskevia standardeja valmistelevan teknisen komitean (IEC TC 4) puheenjohtaja Pierre Maruzewski arvioi, että ilmastonmuutoksen aiheuttama haaste vesivoimalle tulee olemaan tasapainottelua vähäisen veden saatavuuden ja tulvakausien välillä. Hän lisää, että vuonna 2026 käydään perusteellisia keskusteluja ilmastonmuutokseen liittyvien IEC-standardien päivittämisestä.
”Kun jokien vedenpinta laskee, turbiinit kohtaavat ongelmia. Hydrauliset epävakaudet voivat aiheuttaa voimakkaita värähtelyjä, jotka kuluttavat ja vaurioittavat siipiä sekä muita turbiinin osia,” hän selittää. ”Lumien sulamisen tai myrskyjen yhteydessä turbiinit eivät kykene käsittelemään suuria vesimääriä, jolloin vettä joudutaan juoksuttamaan ohi ilman, että sitä voidaan hyödyntää sähköntuotannossa.”
Hän ennakoi, että energiayhtiöiden voi olla tarpeen yhdistää Francis-, Kaplan- ja Pelton-turbiineja, joista kukin toimii eri vedenkorkeuksilla. (Lisätietoa näistä turbiineista löytyy täältä.) ”Markkinoille on myös tulossa uusia, joustavampia turbiineja, joiden avulla voidaan tuottaa sähköä matalammilla vedenkorkeuksilla, jotka yleensä aiheuttavat epävakautta. Kaikki nämä ratkaisut kuitenkin vaativat taloudellisia investointeja, olivatpa energiayhtiöt sitten julkisessa tai yksityisessä omistuksessa. Ja jos vettä ei ole lainkaan, mikään näistä ratkaisuista ei kuitenkaan toimi,” hän varoittaa.
Näille eri turbiinityypeille on jo olemassa IEC-standardit: esimerkiksi standardi IEC 62364 määrittelee ohjeet Kaplan-, Francis- ja Pelton-turbiinien liuku- että iskueroosion hallintaan. Standardin kolmas painos on parhaillaan valmisteilla ja sen julkaisun odotetaan tapahtuvan vuoden 2026 lopussa.
Koska vaihtelevat vedenkorkeudet lisäävät turbiinien väsymisrasitusta, on suunnitteilla uusi standardi IEC 63230, jonka tavoitteena on arvioida hydraulisten turbiinipyörien väsymistä suunnittelusta laadunvarmistukseen asti. Julkaisun odotetaan tapahtuvan vuoden 2026 puolivälissä.
Rakenteellisesti kestävät ja pitkäikäiset tuuliturbiinit
Tuuliturbiinit altistuvat yhä useammin äärimmäisille sääilmiöille, kuten tornadoille ja taifuunille, eri puolilla maailmaa. Sen varmistamiseksi, että ne kestävät voimakkaita tuulia, ovat olemassa IEC TC 88 -komitea ja IEC:n vaatimustenmukaisuuden arviointijärjestelmä IECRE (IEC-järjestelmä uusiutuvan energian laitteiden standardien mukaiselle sertifioinnille).
Alistair Mackinnon, TC 88:n asiantuntija ja IECRE:n puheenjohtaja, myöntää, että ilmastonmuutos on tekijä, joka täytyy ottaa huomioon, vaikka hänen mielestään sillä ei olekaan liiallista vaikutusta hänen alaansa. Hän korostaa vaatimustenmukaisuuden arvioinnin merkitystä ilmastonmuutokseen sopeutumisessa, mikä on sisällytetty kaikkiin TC 88:n julkaisemien IEC 61400 -sarjan standardien osa-alueisiin. Nämä standardit kattavat tuuliturbiinien suunnittelun, suorituskyvyn ja ohjauksen eri näkökulmat, mukaan lukien esimerkiksi voimakkaat tuulet, äärilämpötilat ja lapojen kuluminen. Yleinen standardi IEC 61400-1 sisältää nyt uusia liitteitä, jotka on tarkoitettu erityisesti taifuunialueiden tuuliturbiineille.
”Taifuuninkestävyydessä ei ole kyse vain siitä, että turbiineista tehdään vahvempia, vaan siitä, että ne suunnitellaan sopeutuvammiksi,” Mackinnon selittää. ”Tarvitsemme turbiineja, jotka voivat joko toimia turvallisesti kovissa tuulissa tai pysähtyä hallitusti vaurioiden estämiseksi, ja tarkka toimintatapa riippuu ympäristöolosuhteista.”
”Äärilämpötilat voivat myös vaikuttaa tuuliturbiinien vaihdelaatikoihin, olipa kyse sitten Lähi-idästä tai hyvin pohjoisista alueista talvella. ’Haasteet ja mahdollisuudet liittyvät nyt uusiin, kestävämpiin materiaaleihin ja valmistusprosesseihin sekä materiaalien uudelleenkäyttöön ja kierrätykseen’, hän toteaa lopuksi.”
Äärilämpötilat vaikuttavat aurinkopaneeleihin
IEA:n aurinkosähköjärjestelmiä koskevan PVPS-ohjelman tuore tietokooste korostaa tarvetta parantaa aurinkosähköjärjestelmien luotettavuutta ja suorituskykyä vaativammissa ilmasto-olosuhteissa sekä kehittää niiden suunnittelua entistä kohdennetummin.
Raportin mukaan pyrkimys kohti suurempia ja edullisempia moduuleja, joissa käytetään ohuempaa lasia, ei sovellu vaativiin ilmasto-olosuhteisiin. Likaantuminen, korkeat lämpötilat ja lämpösyklit sekä suolainen sumu, voimakas UV-säteily ja kovat tuulet voivat heikentää aurinkosähköjärjestelmien toimintaa. Korkea ilmankosteus voi aiheuttaa komponenttien korroosiota ja rappeutumista sekä edistää pölyn tarttumista ja biologista kasvua, mikä vähentää energiantuotantoa. Alhaiset lämpötilat voivat puolestaan aiheuttaa fyysistä ja lämpömekaanista kulumista, mikä voi johtaa järjestelmävikaan. Lumi voi ylikuormittaa moduuleja.
Aurinkosähköjärjestelmien keskeisiin standardeihin kuuluvat IEC 61215, joka koskee moduulien suunnittelun kelpuutusta, sekä IEC 61730, joka käsittelee turvallisuutta. Muita tärkeitä standardeja ovat esimerkiksi suolaisen sumun aiheuttaman korroosion hallintaan tarkoitettu IEC 61701. Standardi IEC 62938 puolestaan määrittelee menetelmän kehysrakenteisten aurinkopaneelien kantavuuden arvioimiseksi epätasaisen lumikuorman alaisena.
Ydinvoimaloiden toiminta edellyttää merkittäviä vesivaroja
Ydinlaitokset eivät tuota hiilidioksidi- tai kasvihuonekaasupäästöjä, minkä vuoksi useat maat pitävät niitä keinona edistää globaalia nettonolla tavoitetta. Esimerkiksi Ranskassa, joka on merkittävä ydinvoiman tuottaja, energiaa voidaan näin ollen pitää puhtaana, vaikka useat muut maat kyseenalaistavat tämän näkemyksen. (Lisätietoa eri maiden ydinvoimasuunnitelmista: Betting on nuclear energy to reduce carbon emissions | IEC e-tech). Samoin kuin vesivoimaa, myös ydinenergiaa käytetään tasaamaan tuuli- ja aurinkovoiman aiheuttamia vaihteluita sähköverkossa. Ilmastonmuutoksen näkökulmasta yksi ilmeinen haittapuoli on kuitenkin se, että ydinvoimalat ovat riippuvaisia suurista vesimääristä jäähdytysjärjestelmiensä vuoksi. Siksi niitä uhkaa yhä enenevässä määrin veden niukkuus, jonka odotetaan olevan yksi ilmastonmuutoksen keskeisistä vaikutuksista.
Vesivarojen ehtyessä vedenkäyttöön liittyvät ristiriidat ovat jo alkaneet nousta esiin. Vaikka joillakin alueilla vettä on toistaiseksi riittävästi, ydinenergian vaatimukset voivat silti muodostua ongelmaksi. Esimerkiksi Genevenjärvi, jonka rannalla sijaitsevat sekä Ranska että Sveitsi, on ollut kansainvälisten neuvottelujen keskiössä liittyen sen käyttöön ydinenergian tarpeisiin. Osana ydinvoiman laajentamissuunnitelmiaan Ranska on pyytänyt osallistumisoikeutta Genevenjärven vesivarojen hallintaan, sillä järvi vaikuttaa Rhône-jokeen, joka virtaa Sveitsin puolelta Ranskaan ja jatkaa matkaansa kohti Marseillen seutua. Ranska haluaa varmistaa riittävän vesimäärän neljän Rhône-joen varrella sijaitsevan ydinvoimalan jäähdyttämiseen, joista yksi on suunniteltu laajennettavaksi. Asiantuntijat ennustavat Rhône-joen virtaaman vähenevän 20 % vuoteen 2055 mennessä ja jopa 75 % vuoteen 2100 mennessä jäätiköiden sulamisen seurauksena, joten vedenkäyttöön liittyvien kiistojen odotetaan lisääntyvän.
IEC:n tekninen komitea TC 45 on laatinut useita standardeja, jotka koskevat ydinvoimaloiden turvallisuutta ja suorituskykyä, mukaan lukien vesijäähdytykseen liittyvät näkökohdat. Äskettäin julkaistu standardi IEC 60911 määrittelee mittausmenetelmät painevesireaktoreiden sydämen riittävän jäähdytyksen valvontaan.
Komitea tekee myös yhteistyötä Kansainvälisen atomienergiajärjestön (IAEA) kanssa, joka asettaa ydinenergian kansainväliset turvallisuusstandardit. Sen asiantuntijat osallistuvat IAEA:n ydinvoimaloiden instrumentointi- ja ohjausjärjestelmiä käsittelevän teknisen työryhmän toimintaan.
IEC-standardit käsittelevät jo useita ilmastonmuutokseen ja sen vaikutuksiin uusiutuviin ja puhtaisiin energiajärjestelmiin liittyviä kysymyksiä. Uusia standardeja on kuitenkin kehitettävä, sillä ilmastonmuutoksen yhä tarkemmin tunnistettavat vaikutukset tulevat rasittamaan näitä järjestelmiä.
Lisää suosikiksiLisätietoja aiheesta
