Tulevaisuudessa yhä suurempi osa Suomen sähköstä tuotetaan aurinko- ja tuulivoimalla. Samalla kun sähköntuotannon painopiste siirtyy uusiutuviin energiamuotoihin, on koko sähkömarkkina entistä enemmän säiden armoilla.
Cactoksen sähkömarkkinajohtaja Tatu Kulla luo katsauksen sähkömarkkinoiden nykytilaan ja selittää, miten sähkövarastot loksahtavat osaksi suomalaisen energiantuotannon uutta normaalia.
Suomen sähkömarkkinoilla on käynnissä murros, jonka taustalla on uusiutuvan energiatuotannon nopea kasvu. Tuulivoima on jo noussut suurimmaksi tuotantomuodoksi, mutta myös aurinkovoimaa on rakennettu valtavasti. Tämän kesän tyyninä päivinä se on jopa ylittänyt tuulivoiman tuotannon.
Etenkin tuulivoiman kapasiteetin lisääntymisen vaikutukset tuntuvat pörssisähkön hinnoissa. Seuraavan päivän sähkön hintaa seuraavalla spot-markkinalla on nähty erittäin korkeita ja matalia hintoja. Tilastojen valossa voidaankin sanoa, että tuulivoiman kasvu on tuonut markkinoille volatiliteettia eli hintojen heiluntaa. Välillä sähkön hinnan vuorokausikeskiarvo on ollut jopa negatiivinen, jolloin kuluttajille on maksettu sähkön käytöstä.
Spot-hinta ei ole tuulesta temmattu, vaan heijastelee kysynnän ja tarjonnan tasapainoa. Korkea hinta kertoo, että kysyntä ylittää tarjonnan, kun taas negatiivinen hinta viestii tuotannon ylijäämästä. Hinta ohjaa kulutusta tehokkaasti: kalliin sähkön käyttöä pyritään luonnollisesti välttämään. Kun sähkönkulutuksesta puolestaan maksetaan käyttäjälle, jokainen mahdollinen laite pannaan jauhamaan senttejä talteen.
Pienetkin muutokset säässä voivat nopeasti pudottaa uusiutuvien energianlähteiden tuotantoa todella radikaalisti.
Sähköverkon ylläpidon keskeinen haaste on tuotannon ja kulutuksen tasapaino: sähköä on tuotettava ja kulutettava joka hetki täsmälleen yhtä paljon.
Parikymmentä vuotta sitten tätä tasapainoa oli helppo ennustaa ja pitää yllä. Perinteisten voimalaitosten suuret pyörivät generaattorit ja turbiinit osaltaan vakauttivat pyörimisenergiallaan sähköjärjestelmää pienten heilahdusten tapahtuessa.
Nyt kun tuuli- ja aurinkovoima ovat merkittävässä roolissa, heilahteluja tulee väistämättä enemmän ja ne ovat nopeampia. Pienetkin muutokset säässä voivat nopeasti pudottaa uusiutuvien energianlähteiden tuotantoa todella radikaalisti. Ja toisin kuin perinteisissä voimaloissa, aurinko- ja tuulivoimaloissa ei ole isoja generaattoreita, jotka jäisivät pyörimään tuulen tyyntyessä ja auringon mennessä pilveen. Tämä inertian puute näkyy jo nyt sähköverkossa.
Suomessa kantaverkkoyhtiö Fingrid on onneksi jo pitkään ollut avomielinen uusia teknologioita kohtaan. Tällä hetkellä kantaverkkoa vakautetaan monin eri keinoin. Teollisuuden ja kotitalouksien kulutus tasapainottaa osaltaan verkkoa reagoimalla pörssisähkön hintaan. Vesivoima on edelleen tärkeässä roolissa sähköjärjestelmän vakauttajana. Myös akut ovat löytäneet paikkansa sähköverkon tasapainotuksessa.
Sähköverkon joustavuutta lisäävissä teknologioissa on lopulta kyse energian varastoinnista. Eri teknologioiden kyky varastoida energiaa poikkeaa toisistaan merkittävästi, mutta niillä on omat vahvuutensa ja kaikille löytyy paikka osana sähköjärjestelmää.
Vesivoimassa vettä varastoidaan patoaltaisiin ja järviin. Tämä taas otetaan myöhemmin sähköntuotannon käyttöön juoksuttamalla sitä turbiinien läpi. Kaukolämpöyhtiö puolestaan voi varastoida esimerkiksi teollisuuden hukkalämpöä lämminvesivarastoon, ja johtaa sitä aikanaan kaukolämpöverkkoon. Sähkön varastoinnissa suoraviivaisin ja vähiten hävikkiä tuottava tapa on varastoida energiaa sähkökemiallisesti akkuun.
Akkujen etuihin voidaan lukea ainakin säädön nopeus ja tarkkuus sekä kohtuullinen investointikustannus. Myös asennuskohteiden monipuolisuus on selkeä valtti.
Akkujen kyky varastoida energiaa on rajallinen, jolloin niitä on luontevaa käyttää sähköjärjestelmän tasapainottamiseen niiden vahvuuksia hyödyntäen. Akut ovat parhaimmillaan siellä, missä tarvitaan nopeutta ja tarkkuutta sähköverkon lyhytaikaisten heilahtelujen hallintaan.
Verrattuna muihin joustoa tuottaviin teknologioihin, akkujen etuihin voidaan lukea ainakin säädön nopeus ja tarkkuus sekä kohtuullinen investointikustannus. Myös asennuskohteiden monipuolisuus on selkeä valtti. Asiakaskohteisiin asennetuista akuista voidaan tarvittaessa koostaa suuria, maantieteellisesti hajautettuja virtuaalisia voimalaitoksia digitalisaatiota hyödyntäen. Akuista pystytään rakentamaan myös suuria energiavarastoja, jotka voidaan kytkeä sellaisenaan sähkön siirtoverkkoon tai voimalaitosten yhteyteen.
Sähköjärjestelmän nopeimpien resurssien hankkimiseksi kantaverkkoyhtiöt ylläpitävät niin sanottuja reservimarkkinoita. Näillä markkinoilla eri toimijat voivat tarjota hallinnassaan olevaa säätökapasiteettia kantaverkkoyhtiön käyttöön. Kantaverkkoyhtiö ostaa sekä sähkön tuotanto- että kulutuskapasiteettia, joiden avulla se pitää sähköverkon kysynnän ja tarjonnan tarkassa tasapainossa.
Perinteisten voimaloiden lisäksi myös virtuaalivoimalaitokseen liitetyt akut voivat osallistua reservimarkkinoille. Akkujen käyttö reservimarkkinoilla toki rajoittaa osaltaan akustojen käyttöä muihin tarkoituksiin, mutta ei estä tätä. Vaikka sama laitteisto olisikin reservimarkkinakäytössä osalla kapasiteetistaan, sähkövarasto voi edelleen optimoida käyttäjänsä sähkönkulutusta ja toimia myös varavoiman lähteenä. Akusto voi auttaa myös esimerkiksi tuulivoimantuottajaa tai sähkönmyyjää täyttämään sovitut toimitussitoumukset ja suojautumaan näin sähkömarkkinariskeiltä.
Näin lopuksi täytyy vielä nostaa esiin huoltovarmuusnäkökulma. Hajautetusti sijoitetut energiavarastot tuottavat palveluita reservimarkkinoille digitaalisesti yhteen nivottuna. Mikäli maantieteellisesti jokin sähköverkkoalue joutuu ongelmiin vaikkapa myrskyn seurauksena, voi hajautettu järjestelmä jatkaa toimintaansa liki ennallaan.
Akut ovat uudistuvan energiajärjestelmän monitoimityökaluja, joilla voidaan samanaikaisesti tukea niin koko energiajärjestelmää kuin yksittäisen kulutuspisteenkin tarpeita. Akut eivät korvaa olemassa olevia säätöteknologioita, mutta täydentävät niitä erinomaisesti.
