Toppilan voimalaitokset

Toppilan voimalaitos on Oulun Energian omistama sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos Toppilan kaupunginosassa. Voimalaitos tuottaa hieman vajaat 70 %^[2] energiayhtiön kaukolämmön hankinnasta ja noin 30 %^[3] sähkön hankinnasta.^[4]

Toppilan voimalaitokset
Tyyppi	Toppila 1: Vastapainevoimalaitos Toppila 2: Väliottolauhdutusvoimalaitos
Polttoaine	turve, energiapuu
Teho	Toppila 1: 267 MW Toppila 2: 315 MW[1]
Omistaja	Oulun Energia Oy
Sijainti	Toppila, Oulu
Koordinaatit	65°02′15″N, 025°26′07″E
Infobox OK

Toppila 1 oli vastapainevoimalaitos, joka valmistui 1977 ja saneerattiin 1996.^[5] Sen korvasi vuonna 2020 käyttöön otettu Laanilan biovoimalaitos.^[6][7] Toppila 2 on väliottolauhdutusvoimalaitos, jonka Oulun kaupunki rakensi yhteistyössä Imatran Voiman kanssa ja se valmistui vuonna 1995. Oulun kaupunki lunasti Imatran Voiman osuuden Fortumilta vuoden 2002 alussa^[8][9].

Polttoaineena Toppilassa käytetään pääasiassa turvetta ja energiapuuta.^[10]

Lokakuussa 2013 Oulun Energia ilmoitti Toppilan voimalaitosten yltäneen kokoluokassaan Suomen ennätykseen puun energiakäytössä. Sähkö- ja lämpöenergiaa tuotettiin puulla edellisen 12 kuukauden aikana 1 terawattitunti. Uusiutuvan energian osuus kokonaispolttoaineesta on yli 38%, mikä on kansallinen tavoite vuodelle 2020.^[11]

Voimalaitoksessa on kaksi 130 metriä korkeaa piippua, joista uudempi pystytettiin syksyllä 2013^[12].

Vuonna 2016 Toppilan voimalaitoksen eteläseinälle asennettiin aurinkopaneeliseinä, jossa on 827 aurinkopaneelia. Aurinkopaneeliseinän teho on 270 kW. Aurinkopaneelien tuottama sähkö myydään Oulun Energian asiakkaille.^[4]

Laitosyksiköt

Toppila 1 -yksikön polttoaineteho oli 267 MW, sähköteho 65 MW ja lämpöteho 150 MW.^[13] Valmetin valmistamassa kattilassa käytettiin alun perin turpeen pölypolttoteknologiaa, mutta se muutettiin vuonna 1996 leijukerrosteknologialle^[14], jolla poltettiin sekä turvetta että puuta. Höyrykattilan tulipesässä oli hiekkaa, jota pidettiin leijuvana puhaltamalla ilmaa pohjasuuttimien läpi. Kuuman hiekan (700-900 °C) päälle syötettiin polttoainetta kuudesta pisteestä. Polttoaine kuljetettiin siilosta kattilan sivuille kolakuljettimilla. Ryöstöruuvit ja sulkusyöttimet jakoivat polttoaineen pudotusputkiin, joista se syötettiin heittoilman avulla tulipesään. Polttoaineen palaessa energia siirtyi kattilan seinäputkissa kiertävään vesi-höyryseokseen. Höyry tulistettiin, jolloin siihen sitoutui enemmän energiaa. Tulistunut höyry johdetiin vastapaineturbiiniin ja sen läpi kuljettuaan kaukolämmönvaihtimiin. Vaihtimissa höyryn vastapaine oli 0,3-1,6 baaria riippuen kaukolämmön lämpötilasta. Tämän jälkeen höyry lauhtui vedeksi ja pumpattiin takaisin prosessin kiertoon.^[13] Laanilaan rakennettu biovoimalaitos korvasi Toppila 1-voimalaitosyksikön tuotannon kesästä 2020 alkaen.^[15]

Toppila 2 -yksikön polttoaineteho on 315 MW, sähköteho 120 MW ja lämpöteho 170 MW.^[13] Se otettiin käyttöön vuonna 1995.^[16] Siinä hyödynnetään kiertopetitekniikkaa, jossa poltetaan turvetta ja puuta. Kiertopetikattilassa on tulipesässä hienojakoisempaa hiekkaa kuin leijupetikattilassa, ja leijutusnopeudet ovat suuremmat. Hiekka ja hiukkaset erotetaan savukaasuista sykloneissa ja palautetaan tulipesään.^[13] Savukaasut johdetaan kolmikenttäiseen sähkösuodattimeen, jossa hiukkaset erotetaan kaasuista. Sähkösuodattimelta savukaasut ohjataan savukaasulauhdutuslaitokseen, jossa vähennetään savukaasujen hiukkas-, rikkidioksidi- ja raskasmetallipäästöjä. Lisäksi laitoksella otetaan talteen savukaasuihin jäljelle jäänyt lämpö ja siirretään kaukolämpöveteen.^[16]

Polttoaine syötetään siiloista etu- ja takaseinille kolakuljettimilla. Etuseinällä ryöstöruuvit ja sulkusyöttimet syöttävät polttoaineen hiekan joukkoon ja tulipesään. Takaseinällä ryöstöruuvit, sulkusyöttimet ja pudotustorvet johtavat polttoaineen tunkijaruuveille, jotka työntävät sen tulipesään.^[13] Polttoaineen palaessa energia siirtyy kattilan seinäputkissa kiertävään vesi-höyryseokseen. Höyry tulistetaan korkeapainetulistimissa ja johdetaan väliottolauhdutusturbiiniin. Höyry kulkee ensin turbiinin korkeapainepesän läpi ja palaa kattilaan välitulistettavaksi matalammassa paineessa, jolloin sen lämpötila ja energiasisältö kasvavat. Sitten höyry johdetaan takaisin turbiiniin. Väliottolauhdutusturbiinissa höyry voidaan johtaa kaukolämmönvaihtimiin tai lauhduttimeen, mikä mahdollistaa sähköntuotannon myös ilman kaukolämmön tarvetta.^[13] Toppila 2 -voimalaitosyksikkö tuottaa lämmityskaudella merkittävän osan Oulun Energian hankkimasta sähköstä ja kaukolämmöstä.^[16]