Rovaniemeläiskeksijä Tarmo Aittaniemen kehittämä Kalasydän tarjoaa vaelluskaloille turvallisen kulkureitin vesivoimalaitoksen ohi. Järjestelmä perustuu lappoperiaatteeseen, jossa veden virtausta ja paine-eroa hyödynnetään kalojen siirtämisessä padon alapuolelta yläaltaaseen.
Vesivoimayhtiöt Kemijoki, PVO-Vesivoima, Fortum, UPM ja Helen ovat tukeneet kehitystyötä. Kansainvälisen kasvun ja järjestelmän skaalautumisen myötä automaation rooli nousi kriittiseksi. Insta ja Siemens mahdollistivat järjestelmän standardoinnin, globaalin tuen ja pitkäjänteisen kehityksen.
Edullinen ratkaisu ei jätä luontoon arpea
Suuri osa Suomen alkuperäisistä lohikannoista on hävinnyt jokien voimala- ja vesirakentamisen takia. Vaikka padot tuottavat arvokasta vihreää sähköä, ne estävät vaelluskaloja nousemasta luontaisille kutupaikoilleen joen yläjuoksulle, eivätkä poikaset pääse vaeltamaan alas järveen tai mereen. Ongelmaan on etsitty ratkaisua kalateistä, kuten kalaportaista ja kalahisseistä, mutta nämä vaativat energiayhtiöiltä kymmenien miljoonien eurojen investointeja.
Fishheart tarjoaa kalojen siirtämiseen merkittävästi edullisemman ja resurssitehokkaamman ratkaisun.
– Ratkaisu on noin 70–80 prosenttia edullisempi kuin kalaportaat ja 90–95 prosenttia edullisempi kuin kalahissi. Kalasydämen vedenkulutus on vain noin 5 prosenttia perinteisten kalateiden kulutuksesta, joten se ei juurikaan vähennä vesivoimaloiden energiantuotantokapasiteettia, Fishheartin toimitusjohtaja Marko Karsikko selittää.
Kalasydämen etuna on myös se, että järjestelmä on siirrettävissä, eikä vaadi ympäristön muokkausta. Karsikon sanoin: mikäli ratkaisu halutaan siirtää pois, se ei jätä luontoon arpea. Järjestelmä voidaan ottaa käyttöön vain kalojen nousukauden ajaksi, ja kauden jälkeen nostaa pois ja huoltaa.
Järjestelmä ei myöskään edellytä kalalta voimaa uida vastavirtaan perille asti.
– Toisin kuin perinteiset kalatiet, joissa on jokin ohivirtaus, Kalasydän sopii kaikille lajeille. Me pystymme siirtämään myös esimerkiksi nahkiaisia, ankeriaita ja siikaa, kertoo Fishheartin IT- ja automaatiopäällikkö Samuli Ukkola.
Tekoäly tunnistaa kalalajit ja kerää dataa
Nimensä mukaisesti sydämen tavoin kahteen ”kammioon” perustuva Kalasydän koostuu padon alajuoksulle sijoitettavasta yksiköstä sekä kahdesta padon yli kulkevasta putkesta.
Järjestelmä saa houkutusveden avulla kalan uimaan sisään putkeen ja ohjaa kalan sitä pitkin padon ohi samalla, kun toisesta putkesta virtaa vettä päinvastaiseen suuntaan. Kalat pysyvät halkaisijaltaan 40-senttisen putken keskellä keskipakoisvoiman ansiosta, eikä uintiretki vahingoita niitä. Kalasydän pystyy siirtämään tuhansia kaloja tunnissa.
EU:n alueella toimivilla vesivoimalaitoksilla on velvoitteita huolehtia jokivesistöjen biodiversiteetistä ja siitä, että tietty prosentti vaelluskaloista pystyy siirtymään keväisin alajuoksulta yläjuoksulle. Kalasydän-järjestelmä tuottaa arvokasta dataa vesistöjen tilasta ja kalakannoista, mikä tukee ekologista vesistöjen hoitoa ja raportointia viranomaisille.
Ukkola selittää, kuinka järjestelmä kuvaa jokaisen laitteeseen uivan kalan, ja yhtiön kehittämää tekoälyä hyödyntäen mittaa ja luokittelee sen. Tämä tarjoaa vesivoimalaitoksille reaaliaikaista dataa läpi kulkeneiden kalojen määristä, lajeista, mitoista ja muista ominaisuuksista.
– Voimme myös ohjata kaloja tutkimusta varten erilliseen konttiin tai erotella haittalajeja. Meillä on myös ratkaisu smolttien eli lohien tai taimenten poikasten siirtämiseen turvallisesti alajuoksulle, Ukkola kertoo.
Skaalautuva, globaalisti tuettu automaatioratkaisu mahdollistaa standardoinnin eri markkinoille
Fishheart kehitteli Kalasydän-järjestelmää ensin omin voimin pilottiasiakkuuksiensa kautta Suomessa, Yhdysvalloissa, Kanadassa ja Australiassa. Kun prosessin toimivuus oli varmennettu ja tuli tuotannon skaalautumisen aika, Fishheart otti yhteyttä Siemens Solution Partner Instaan.
– Automaation rooli laitteessa on kriittinen, joten ykkösprioriteettimme kumppaneiden valinnassa oli luotettavuus. Halusimme rakentaa toimintavarman ja skaalautuvan ratkaisun, jolle löytyy osaajia ympäri maailman, Karsikko kertoo.
– Yhteistyössä kehitimme Kalasydämeen Siemens-teknologialla järkevästi mitoitetun automaatiokokonaisuusratkaisun, joka on kustannustehokas, ja jota pystytään hyödyntämään pitkälle tulevaisuuteen, Instan palvelualuejohtaja Jouni Huotari kertoo.
– Kehitysyhteistyömme toimii hyvänä alustana kasvulle. Insta ja Siemens pystyvät auttamaan meitä standardoimaan ratkaisun eri markkinoille, Karsikko kiteyttää.
Instan ja Siemensin toteuttama automaatio mahdollistaa etävalvonnan, datan keruun ja järjestelmän helpon ylläpidon – laite voidaan operoida etänä, ja huoltotoimenpiteet ovat minimissä. Yhtenäinen automaatioratkaisu harmonisoi varaosatarpeen ja helpottaa osaamisen hallintaa, mikä on tärkeää järjestelmän laajentuessa kansainvälisesti.
Fishheartin ratkaisu on nyt valmis maailmanvalloitukseen. Kalasydämen ansiosta vesivoimalaitokset ja vaelluskalat eivät enää poissulje toisiaan.
– Me kannatamme vesivoiman hyödyntämistä, sillä se on tehokas tapa tuottaa uusiutuvaa energiaa. Tarmon keksinnön ansiosta patoja ei enää tarvitse purkaa, Karsikko summaa.
Kirjoittaja: Päivi Lukka, Siemens & Tiina Suvanto, Insta
Kuvat: Siemens / Okko Sorma ja Fishheart / Jan-Peter Pohjola
