Sähkön tuottaminen – miten sähkömme syntyy?

Sähkön tuottamisen alku kulkee käsi kädessä teollisen vallankumouksen kanssa. Tämä massatuotannon mahdollistanut tuotannon uudelleenjärjestäytyminen ja maatalousvaltaisesta yhteiskunnasta teolliseen siirtyminen alkoi höyrykoneen voimalla. Se kuitenkin koki todellisen kiihtymisvaiheensa, niin kutsutun toisen teollisen vallankumouksen kauden, sähkögeneraattorien ja -moottorien keksimisen ja kehittymisen myötä.

Tieteen kehitysaskelten ja jopa yksittäisten keksintöjen nimeäminen vain yhden henkilön kontolle on aina hieman harhaanjohtavaa, mutta brittiläisellä Michael Faradaylla oli kiistatta todella merkittävä rooli sähköntuotannon kehittämisessä. Vuonna 1831 Faraday keksi sähkömagneettisen induktion ja julkaisisi elektrolyysiä koskevat lait, jotka nykyäänkin tunnetaan hänen nimellään. Se, että sähkölaitteet saatiin laajalti teollisuuden käyttöön, lasketaan pitkälti Faradayn ansioksi.

Suomi sähköistyi 1800-luvun lopussa

Suomi oli 1800-luvulla vielä varsin syrjäinen ja kehittymätön Euroopan syrjäkolkka. Sähköistyminen maassamme alkoi kuitenkin tästä huolimatta – tai ehkä juuri tämän vuoksi – verrattain varhain. Eittämättä myös pitkä ja pimeä talvi herätti sähkövaloa kohtaan täällä erittäin suurta mielenkiintoa. Helsingin rautatieasemalla tehtiin valaistuskokeiluja jo 1877, ja Finlaysonin tehtaalla Tampereella otettiin hehkulamput käyttöön valaisemaan kutomon salia vuonna 1882. Sähköistymisessä Suomen voi sanoa kuuluneen maailman maiden joukossa jopa pioneerien joukkoon.

Teollisuussaleista sähkön hedelmät levisivät ensin laajempaan julkiseen käyttöön kaupunkien katujen sähkövalaistuksen kautta. Nämä niin kutsutut kaarilamput olivat kuitenkin niin sokaisevan kirkkaita, ettei niistä ollut tavalliseen kotikäyttöön. Maamme ensimmäiset sähköiset katuvalot nähtiin tiettävästi maaliskuussa 1885 Helsingin Aleksanterinkadun ja Unioninkadun kulmassa. Tässä oli kyse kuitenkin lähinnä yksityisen liikemiehen markkinointihenkisestä tempauksesta, ei vielä niinkään järjestäytyneestä kaupunki-infran rakentamisesta.

Tekniikka kehittyi nopeasti

Thomas Edisonin 1879 keksimästä hehkulampusta saatiin nopeasti kaupalliseen kuluttajakäyttöön soveltuvampi versio, jonka ansiosta sähkön käytöstä alkoi tulla arkisempaa. Kun sähkön kysyntä alkoi hehkulampun leviämisen ja sen käyttöön tarvittavan jakeluverkon kehittämisen myötä kiihtyä, tarvittiin yhä enemmän ja entistä suuritehoisempia tuotantoyksiköitä – yksityiset sähkölaitokset astuivat mukaan kuvioon.

Ensimmäiset sähköntuotantolaitokset ja suomalaiset sähköyhtiöt olivat alussa keskittyneet teollisuuslaitoksiin ja niiden välittömään läheisyyteen, ja tavallisesti nämä laitokset hyödynsivät veden liike-energiaa. 1880- ja 90-luvut olivat erittäin voimakasta sähkötekniikan kehittymisen aikaa. Vaihtoehtoisten tuotantotapojen, kuten höyryn ja dieselin, sekä sähkönsiirtotekniikan kehitys mahdollistivat kuitenkin pian sähkön leviämisen myös huomattavasti kauemmas tehdasympäristöistä. Uusien tuotantolaitosten perustaminen oli nopeasti mahdollista myös koskiympäristöjen ulkopuolella.

Sähköntuotanto nykypäivänä

Sähkön tuottaminen on nykyisin erottamaton osa yhteiskunnan infrastruktuuria – tuotannon ja toimituksen varmuus takaavat, että päivittäiset askareemme onnistuvat. Sähköntuotannolle asetetaan myös paljon muita vaatimuksia, joista vähäisempiä eivät ole ympäristövaatimukset. Esimerkiksi kivihiilestä ollaan hiljalleen irtautumassa puhtaiden tuotantomuotojen, kuten tuulivoima ja auringosähkön, vallatessa alaa.

Sähköntuotannon alkuajoista tuttu höyryvoima on saanut jäädä lähinnä historiankirjojen sivuille, sen sijaan vesivoimalla on edelleen hyvin tärkeä osa sähköntuotannossa niin meillä Suomessa kuin maailmalla, sillä se on globaalisti kolmanneksi käytetyin sähköntuotantomuoto. 

Noin 16 prosenttia maailman sähköstä tuotetaan vesivoimalla – taakse jää ydinvoima, neljänneksi käytetyin tuotantomuoto, 10 prosentin osuudellaan. Toiseksi käytetyin tuotantomuoto on kaasu 24 prosentilla, hiilen ollessa edelleen ykkönen 37 prosentilla: hiilestä irtautumiseen on siis vielä matkaa. (lähde: ourworldindata.org)

Suomessa on nykyisin noin 400 voimalaitosta, ja näistä yli puolet tuottavat sähköä vesivoiman avulla. Vesivoiman hyviä puolia ovat sen päästöttömyys ja soveltuvuus säätövoimaksi. Huonona puolena esiin nousevat esimerkiksi kalakantoihin kohdistuvat negatiiviset vaikutukset. 

Suomen sähköntuotanto on varsin hajautettua useimpiin muihin maihin verrattaessa: emme nojaa tiukasti yhteen tuotantomuotoon ja harvalukuiseen tuotantolaitosverkkoon, sen sijaan meillä on paljon diversiteettiä ja pieniä tuotantolaitoksia koko siirtoverkon laajuudella. Tämä on toimitusvarmuuden kannalta hyvä asia.

Sähköverkko on tietenkin sekin osaltaan suuressa roolissa toimintavarmuuden kannalta – viime vuosina lisääntyneet ja yhä voimakkaammiksi käyneet myrskyt ovat vieneet sähköt monilta kotitalouksilta jopa viikkokausiksi. Tämän vuoksi sähköverkkoa onkin jo pitkän aikaa pyritty siirtämään yhä enemmän ilmasta maan alle. 

Liikenteen sähköistyminen asettaa sekin omat, uudet vaatimuksensa sähkönjakelulle ja sähköverkolle. Samanaikaisesti tullaan tarvitsemaan laadukkaampaa infraa sekä älykkäämpiä sähköverkkoja ynnä muita uusia ratkaisuja – esimerkiksi sähköautojen akut voivat jatkossa toimia energiavarastoina sähköverkossa.