Suomen sähköverkoston vaiheita?
Olisin kiinnostunut tietämään enemmän suomalaisen sähköverkoston historiasta? Onko Suomessa ollut käytössä ennen vaihtovirtajärjestelmää tasavirta? Millaisia vaiheita/muutoksia sähköverkoston kehityksessä on tapahtunut 1900-luvun kuluessa?
Answer
Raimo Paappa vastaa:
Suomen ensimmäinen sähkölaitos käynnistyi Finlaysonin tehtaalla vuonna 1882 maaliskuun 15. päivänä. Kaksi Edisonin valmistamaa 110 voltin tasavirtageneraattoria eli dynamoa valaisi tehtaan kutomasalia. Tampereella käynnistyi myös Suomen ensimmäinen kunnallinen sähkölaitos vuonna 1888. Se toimi aluksi myöskin tasavirralla.
Helsingin ensimmäinen pieni voimala käynnistyi vuonna 1885 Grönqvistin talossa. Se oli Daniel Johan Wadenin rakentama ja antoi virtaa tähän taloon ja mm. ravintola Kappeliin ja Oopperakellariin. Tämä syötti myöskin tasavirtaa. Helsingin raitiovaunuverkkoa alettiin sähköistää vuonna 1900 ja vuonna 1914 kaikki raitiovaunut kulkivat sähköllä. Helsingin raitiovaunut kulkevat vielä tänä päivänäkin tasavirralla, ajojohtimessa on -600 voltin jännite, kiskot toimivat positiivisena napana.
Helsingin ensimmäinen kunnallinen voimalaitos käynnistyi Suvilahdessa vuonna 1910. Heti alussa sähköä jaettiin useaan kaupunginosaan, maakaapelia rakennettiin 550 km pituinen verkosto. Suvilahden voimala edusti uutta aikaa, sillä se syötti vaihtovirtaa. Generaattorin jännite ol 5000 volttia ja jakelujännite 120 volttia. Laitoksessa oli kaksi 750 kW tehoista generaattoria eli laitoksen kokonaisteho oli 1,5 MW. Sen ajan termein ilmaistuna laitoksen teho oli 50 000 lamppua, sen teholla näet saatiin 50 0000 hehkulamppua palamaan samaan aikaan. Yhden sen aikaisen hiililankalampun ottama teho oli siis noin 30 wattia. Helsingissä oli 1900-luvun ensimmäisen puolikkaan ajan käytössä sekaisin vaihto- ja tasavirtaverkko. Helsingissä oli joitakin pieniä alueita tasasähköllä vielä 1950-luvun lopussa.
Imatran vesivoimalaitos valmistui vuonna 1929. Samalla rakennettiin valtakunnallinen sähköverkko. Voimalan teho oli aluksi noin 80 MW. Teho on kasvanut 192 MW:iin. Voimalan käynnistyessä sanottiin "nyt kun meillä on Imatra, niin sähkövoimaloita ei enää tarvitse Suomeen rakentaa". Nykyään sen teho on alle 1,5 % Suomen sähkötuotantokapasiteetista. Vielä sotien jälkeen pohjoisen suuria vesivoimaloita Kemi- ja Oulujokien vesistöihin rakennettaessa vesivoiman osuus oli yli 90 %. 1970-luvulla sen osuus ylti 50 %:iin, nykyään enää noin 15 %:iin. Sähkön käyttö on lisääntynyt, mutta vesivoiman määrää ei juuri enää voida kasvattaa.
Valtakunnalllinen sähköverkko on perustunut vaihtovirtaan. Sähkö pitää siirtää suurella jännitteellä ja vastaavasti pienellä virralla. Sähköntehon kaava on yksinkertainen: jännite x virta, eli mitä suurempi on jännite, sitä pienempi virta tarvitaan saman sähkötehon siirtämiseksi. Jos jännitettä pienennetään, se tarkoittaa suurempaa virtaa eli paksumpia johtimia ja suurempia sähköisiä häviöitä. Käytetyt siirtojännitteet ovat 110 000 V, 220 000 V ja 400 000 V eli 110 kV, 220 kV ja 400 kV. Lyhyemmillä etäisyyksillä ja kaupunkien sisällä keskijännite on 10 kV - 70 kV. Sähköä ei siirretä jakelujännitteellä 230/400 V yli yhden kilometrin matkoja - juuri häviösyistä. Jos siirtomatka jakelujännitteellä olisi pidempi, jännitehäviö kasvaa ja perille tuleva jännite olisi alle 230 V ja aiheuttaisi mm. sähkömoottorien käämien palamista (alijännite -> ylivirta). Nykyisin suurjänniteverkon siirtolinjojen yhteispituus on noin 22 9000 km. Keskijännitteisten jakeluverkkojen pituus on noin 138 0000 km ja pienjänniteverkkojen pituus noin 240 000 km.
Nykytekniikka (vaito- ja tasasuuntaajat) mahdollistaa sähkön siirtämisen tasavirralla. Tätä käytetään jo maasta toiseen sähköä siirrettäessä. Tasavirtaa käytettäessä rakennuskustannukset oavt pienemmät (johtimia tarvitaan vähemmän, yksi vaihejohto ja yksi maajohto, maajohtona voidan käyttää myös maata), samoin sähköiset häviöt ovat pienemmät. Tulevaisuudessa tasavirtaverkkoja käytetään yhä enemmän ainakin suurjännitejakeluverkoissa.
Asiasanat: dynamo, sähköverkko, tasavirta, vaihtovirta