Maija Pursiheimo: Maailman suurin lämmön kausivarasto Vantaalle

Vantaan Energian tavoite on olla Pohjoismaiden johtava kierrätysenergiayhtiö vuoteen 2035 mennessä. Energiasiirtymän suurimpia haasteita on energian varastointi. Vantaan Energian tavoitteeseen ja energian varastoinnin haasteeseen vastaa omalta osaltaan maailman suurin lämmön kausivarasto (Varanto), joka rakentuu Vantaan Kuusikonmäkeen.

Kausilämpövarasto mahdollistaa uusiutuvista lähteistä tuotetun lämmön ja jätteen energiahyötykäytön seurauksena syntyvän ylijäämälämmön varastoimisen kuumaan veteen. Lämmön kausivarasto on kallioperään louhittu n. 900 000 m3 suuruinen vesivarasto, johon varastoidaan kaukolämmön energiaa kaukolämpöverkosta silloin, kun kaukolämpöverkossa on lämmön ylituotantoa, vajaata käyttökapasiteettia tai lämmön varastointi on muutoin taloudellisesti kannattavaa. Kun kaukolämpöverkon tehontarve kasvaa, kausivarastosta voidaan purkaa kuumaa kaukolämpövettä kaukolämpöverkkoon. Kausivaraston vesisäiliö toimii näin kaukolämpöakkuna. Lisäksi laitoksella voidaan tuottaa kaukolämpöä sähkökattiloiden avulla joko vesivarastoon varastoitavaksi tai suoraan kaukolämpöverkkoon. Kausivaraston energiavarastoinnin kokonaiskapasiteetti on 90 GWh ja se vastaa keskikokoisen suomalaiskaupungin vuosittaista lämmöntarvetta.

Kausivarasto on varustettu kahdella 60 MW tehoisella sähkökattilalla, joilla voidaan nostaa varastoon ladattava lämpö kaukolämpöverkon menolämpötilasta 140 °C:een. Vesivaraston kuuma ja kylmä vesi kerrostuvat säiliöissä veden tiheyseron takia siten, että kuuma vesi kerrostuu säiliön yläosaan ja kylmä vesi pohjalle.

Vesivaraston lämpötilamuutosten aiheuttamien veden tilavuuden muutosten hallintaan käytetään erillistä paisuntatilaksi erotettua tunneliosuutta. Lataustilanteessa vesitilavuus suurenee ja vesitilan pohjalta johdetaan vettä paisuntatilaan. Vastaavasti varaston purkutilanteessa veden lämpötila laskee, jonka seurauksena vesitilavuus pienenee ja paisuntatilasta pumpataan vettä vesivaraston pohjatasolle.

Vesisäiliöinä toimii kolme noin 20 metriä leveää, 300 metriä pitkää ja 40 metriä korkeaa kalliohallia. Lämmön kausivaraston täyttämisessä käytetään HSY:n vesijohtovettä. Vesisäiliöt eivät ole paineistettuja, vaan vesisäiliöiden paine tulee olemaan ympäröivän pohjaveden paineen kanssa lähes samassa tasossa. Pohjaveden paine mahdollistaa kuuman (korkeimmillaan 140 °C) veden pysymisen nestemäisenä vesivarastossa. Kattavasti suunniteltu ja huolellisesti toteutettu tiivistys sekä pohjaveden hallinta ovat oleellisia edellytyksiä laitoskonseptin toiminnalle.

Pohjaveden hallinnan merkittävyyden vuoksi on hankkeessa ollut tarve ottaa huomioon perinteiseen kalliorakennushankkeeseen verrattuna kattavammin selvitys- ja seurantatarpeet. Kattavan referenssitiedon saamiseksi on pohjaveden seurantaverkosto asennettu ja tarkkailu aloitettu alueella jo vuosia ennen rakentamista. Pohjaveden seurantaa tullaan jatkamaan rakentamisen jälkeen käyttöönoton ja käytön aikana.

Perinteisestä kalliorakennuskohteesta poikkeavan erityispiirteen muodostavat käytön aikaiset olosuhteet. Tyypillisten leveiden kalliotilojen työnaikaisten haasteiden lisäksi suunnittelussa tulee ottaa huomioon lämmityksen ja pitkäaikaisen lämmön vaikutus kallioon ja rakenteisiin. Täyttöveden lämpötila ja lämpötilan syklisyys asettavat käytettäville materiaaleille perinteisestä rakentamisesta poikkeavia vaatimuksia.

Energia- ja prosessirakentamisen näkökulmasta erityispiirre perinteiseen laitoskohteeseen verrattuna on kalliorakennuskohteen olosuhteiden epävarmuuden ottaminen huomioon. Laitosrakentamisen lähtötietoina toimivat tyypillisesti tarkat mitoitusperusteet, joiden perusteella laitoksen toiminta ja prosessikokonaisuus suunnitellaan. Varannon tapauksessa vesisäiliöt turvarakenteineen tulevat toimimaan osana prosessikokonaisuutta. Kalliorakennuskohteelle tyypilliseen tapaan ennen louhintoja laitossuunnittelun lähtötietoina toimivat tulkinnat kallio-olosuhteista. Todelliset olosuhteet ja tarkennetut lähtötiedot laitossuunnittelulle varmistuvat vasta louhinnan aikana.

Suunnitteluvaiheessa on pyritty alusta asti tunnistamaan ja ottamaan huomioon eri sidosryhmät. Muun muassa häiritsevien töiden toteutusta eivät ohjaa pelkästään lainsäädännön reunaehdot, vaan sidosryhmien huolia on kuunneltu ja otettu huomioon suunnitteluratkaisuissa. Hankkeen monialaisuus on edellyttänyt laajaa yhteistyötä eri viranomaisten kanssa ennen rakennustöitä.

Varannon valmistelevat työt suuaukkorakenteen osalta ovat valmiit. Maanalaisten tilojen louhintojen hankinta on parhaillaan käynnissä. Maanalaisten tilojen louhintatyöt tulevat kestämään 2,5–3 vuotta. Louhintatöiden aikana aloitetaan rakennus- ja asennustöitä vaiheittain. Louhintatöiden läheisyys rakennus- ja asennustöiden kanssa edellyttää erityisiä toimenpiteitä tärinänhallinnan toteuttamisessa. Rakennus- ja asennustöiden keskinäistä yhteensovitusta ohjaa töiden vaiheistus, jolloin perinteistä rakentamista ja prosessijärjestelmien asennustöitä tehdään yhtäaikaisesti samoissa tiloissa. Töiden yhteensovituksessa on luonnollisesti hallittava myös rakentamiseen liittyvä logistiikka, joka on järjestetty toimimaan yhden ajotunnelin kautta. Louheenajo ja haalaukset tulevat käytännössä näkymään Kehä III:n ramppialueella ja Vanhalla Porvoontiellä. ▲

TEKSTI: MAIJA PURSIHEIMO, AFRY FINLAND OY