Sähköä voidaan tuottaa usealla eri tavalla. Kun sähkö tulee esimerkiksi kotiin sähköverkkoa pitkin, ei käyttäjä voi tietää miten sähkö on tuotettu – eikä se ole edes tarpeen.  On kuitenkin tärkeää ymmärtää, että sähköä voi tuottaa eri tavoin. Tärkeää on myös tietää perusteet siitä, miten sähkö kulkeutuu sähköverkon eri osiin ja siitä kodin pistorasiaan. Jokaisella sähkön tuotantotavalla on omat erityispiirteensä ja roolinsa sähköntuotannon kokonaisuudessa.

Miten sähköä tehdään?

Sähköä tuotetaan voimalaitoksissa. Perinteisesti voimalaitokset ovat suuria yksiköitä, joiden teho on kymmeniä tai satoja megawatteja (MW). Yksi megawatti on tuhat kilowattia. Normaalin asunnon kuluttama teho on muutama kilowatti. Voimalaitoksissa varsinainen sähköä tuottava osa on generaattori, jota pyöritetään voimalaitoksen käyttövoiman mukaan veden liikkeestä voimansa saavalla vesiturbiinilla, lämpövoimalaitoksen höyryturbiinilla, tuulivoimalaitoksen tuuliturbiinilla tai vastaavalla.

Suomen sähköntuotannosta noin kolmannes tapahtuu ydinvoimalla, noin viidennes vesivoimalla ja n. 1 prosentti tuulivoimalla, eli reilu puolet tuotannosta ei tuota hiilidioksidipäästöjä. Hiilidioksidipäästöjä syntyy fossiilisilla polttoaineilla tuotetussa (noin 30 prosenttia) ja biomassalla tuotetussa (reilu 15 prosenttia) sähköntuotannossa.

Sähköä ostetaan myös ulkomailta

Sähköä myös tuodaan Suomeen paljon muun muassa Ruotsista ja Norjasta, koska sitä on ollut saatavilla ja hinta on ollut halvempi kuin suomalaisen lauhdevoimalaitoksen tuottama sähkö. Sähkön tuonti on lähes 20 prosenttia Suomen kokonaiskulutuksesta ja tuonnin osuus on koko ajan kasvanut. Ruotsissa ja Norjassa on runsaasti vesivoimalaitoksia, jotka tuottavat edullista sähköä ja pohjoismaissa on yhteiset sähkömarkkinat.

Voimalaitoksista osa - erityisesti ydinvoimalaitokset ja kaukolämpöä tai prosessihöyryä ja sähköä tuottavat yhteistuotantolaitokset - toimii vakioteholla tai niiden tehoa säädetään hitaasti. Koska sähkönkulutus kuitenkin vaihtelee nopeastikin, käytetään erityisesti vesivoimalaitoksia ns. säätövoimana ja niiden tehoa säädetään kulloisenkin kulutustarpeen mukaan. Vesivoimalaitokset ovat tämän takia nimellistä tehoaan tärkeämpiä.

Uusia sähköntuotantomuotoja ovat tuulivoima ja aurinkovoima. Ne eivät aiheuta päästöjä, mutta niiden tuotanto riippuu luonnonolosuhteista eli tuulesta ja auringosta. Tuuli- ja aurinkosähkö vaativat paljon säätövoimaa. Tuuli ja aurinko eivät välttämättä tuota tehoa korkean kulutuksen aikana, esimerkiksi tyynenä pakkaspäivänä ja -yönä, ja siksi aikaa tarvitaan korvaavaa energiantuotantoa eli säätövoimaa. Sähköenergian varastoinnin kehittyminen voi tulevaisuudessa helpottaa näitä ongelmia.

Miten sähkö tuodaan kodin pistorasiaan?

Kuluttaja saa sähkönsä pistorasiasta tai kytkintä ohjaamalla. Jotta sähkö saadaan pistorasiaan tai kytkimen taakse, vaaditaan kuitenkin hyvin mittavia järjestelmiä.

Sähköä tuotetaan voimalaitosten generaattoreissa yleensä muutaman tuhannen voltin (kilovoltin jännitteellä). Yleensä sähkön tuotanto ja kulutus ovat eri paikoissa ja sähkötehoa joudutaan siirtämään siirtoverkkojen avulla. Koska teho on suoraan verrannollinen jännitteeseen, käytetään sähkönsiirrossa isoja jännitteitä, jolloin virta pienenee ja voidaan käyttää pienempiä johtimien poikkipinta-aloja. Sen takia voimalaitokset liittyvät yleensä muuntajan kautta kantaverkkoon, jonka jännite on 110 – 400 kilovolttia. Kantaverkko on sähkönsiirron perusta ja se pitää siirtojärjestelmän toiminnassa. Suomen kantaverkko on suoraan yhteydessä Ruotsin ja Norjan kantaverkkoihin. Suomen kantaverkosta on myös yhteydet Venäjän ja Viron verkkoihin

Kantaverkon jännite on kuluttajakäyttöön liian iso. Siksi kantaverkko ei syötä sähköä suoraan koteihin, vaan sen hoitaa jakeluverkko ja paikalliset jakeluverkkoyhtiöt, joita Suomessa on noin 80. Jakeluverkkoyhtiöt siirtävät sähköä pitkiä matkoja 20 – 110 kilovoltin jännitteellä. Lähelle sähkön käyttäjää sähkö tuodaan yleensä 20 kilovoltin jännitteellä ja se muunnetaan 400 voltin jännitteeksi jakelumuuntamossa.

Kaikki sähkönsiirtoverkot on suojattu verkossa esiintyviä vikoja vastaan. Jos verkossa syntyy vika, esim. verkon jännitteiset osat joutuvat kosketuksiin toistensa tai maan kanssa, suojalaitteet katkaisevat sähkön syötön. Jos syöttöä ei katkaistaisi, seurauksena olisi sähköiskun ja tulipalon vaara.

Kysymyksiä yhdessä käsiteltäväksi

Mistä sähkö tulee kotiisi?
Mikä on muuntamo? Miten muuntamo liittyy sähköntuotantoon? Mitä kaikkea tarvitaan, jotta sähkö tulee kotiisi (infrastruktuuri)?
Millä kaikilla tavoilla sähköä voidaan tuottaa?
Miten eri vuodenajat vaikuttavat sähkön tuotantotapoihin/tuottamiseen?
Miten eri vuodenajat vaikuttavat sähkön kulutukseen?
Mitä tarkoittaa uusiutuva energia ja mitä uusiutuvan energian muotoja tunnet?
Mitä ovat fossiiliset polttoaineet?
Miten aurinkopaneeli tuottaa sähköä?
Voiko Suomessa käyttää aurinkopaneeleja?
Koko maailman sähköntarve voitaisiin kattaa tarpeeksi suurella määrällä aurinkopaneeleja. Miksei kaikkea energiaa tuoteta aurinkopaneeleilla?
Miksi kaikkea sähköä ei tuoteta uusiutuvilla (aurinkopaneelit, tuulivoimalta, vesivoimalat)?
Voidaanko sähköä varastoida ja miksi sähköä olisi hyvä voida varastoida?
Miten sähköä/energiaa voidaan varastoida?
Miten Suomessa käytetty sähkö jakaantuu eri tuotantotapojen kesken?