Yhteiskunta sähköistyy. Päästöjä on vähennettävä, joten sähkön merkitys kasvaa liikenteen ja lämmityksen käyttövoimana. Puhtaan, sään mukaan vaihtelevan tuotannon osuus sähköntuotannossa nousee, ja pohjoisilla alueilla tuulivoiman merkitys kasvaa – tuulivoima on tulevaisuuden primäärienergiaa. Miten sovitetaan yhteen kasvava sähkön tarve ja vaihtelevan tuotannon määrän kasvu niin, että sähköä on aina saatavilla? Arvostetut energia-alan tutkijat esittelivät ratkaisuja tuulettomien päivien varalle Suomen Tuulivoimayhdistyksen Tuulivoima-akatemiassa.
Tulevaisuuden energiajärjestelmän toimintavarmuus koostuu monesta seikasta. Keskeinen osa on jatkossakin siirtoyhteyksillä sekä sähkömarkkina-alueen sisällä, että edelleen sen ulkopuolelle. Mitä kattavammat siirtoyhteydet, sitä tehokkaammin laajaa järjestelmää voidaan säätää hyödyntäen paikalliset vaihtelut tuotannossa. Vaihtelevan tuotannon osuuden kasvu lisää muutostarpeita verkkoon ja samalla kustannuksia, mutta toisaalta esimerkit maailmalta osoittavat, että useiden kymmenien prosenttien vaihteleva tuotanto on integroitavissa verkkoon. Sähköntuotantokapasiteettia tulee rakentaa riittävästi jatkossakin, ja samaan aikaan kasvaa joustavien ja varastoivien teknologioiden merkitys osana sähköjärjestelmää. Alta löydät vastauksia siihen, millaisista osatekijöistä tulevaisuuden joustava sähköjärjestelmä tulee koostumaan.
Kuluttajat (Maria Kopsakangas-Savolainen)
Jotta Suomi voisi saavuttaa hiilineutraalisuus-tavoitteensa on kaiken keskiössä energiateollisuuden päästöttömyyden vauhdittaminen. Siinä puolestaan on avainasemassa uusiutuvan energian tehokas integrointi, joka vaatii kulutuksen joustavuutta ja kuluttajien roolin muuttumista aktiiviseksi toimijaksi. Kulutusjouston aktivointi taas vaatii kuluttajien asenteiden tuntemusta, uudenlaisia palveluita, älykästä teknologiaa ja uusia markkinatoimijoita (mm. erilaiset energiayhteisöt). Myös sääennusteiden merkitys kulutus- ja tuotantoennusteiden ennustevirheiden pienentämisessä korostuu. Todennäköisyys sille, että kokonaan tuulettomia ajanjaksoja on pitkäaikaisesti, on erittäin pieni. Pidemmällä aikajänteellä erilaiset varastointiteknologiat luovat mahdollisuuksia yhä suurempaan vaihtelevan tuotannon osuuteen ja sen tehokkaaseen integraatioon energiajärjestelmään. Palveluiden on oltava kuluttajien näkökulmasta haluttavia ja helppokäyttöisiä.
Mikäli kulutusjousto toimii optimaalisesti niinä hetkinä, kun ei tuule:
- Ei-välttämättömät toiminnot siirtyvät automaattisesti ajallisesti joko aikaisemmaksi tai myöhäisemmäksi (energiasääennusteiden merkitys).
- Aikaisemmin varastoitua energia voidaan vapauttaa kulutukseen mm. akkuvarastojen, lämpövarastojen ja rakennusten lämmönsidonnan kautta.
- Tarvittaessa mm. huonelämpötilaa voidaan laskea niistä kohteista joissa ei juuri silloin oleskella.
- Hyvät siirtoyhteydet ovat tärkeitä, jotta energiaa voidaan siirtää tuulisilta alueilta kulutuskeskittymiin.
Liikenne (Pasi Vainikka)
Sähköautot voivat toimia sähkövarastoina tulevaisuudessa. Koska ne ovat yhteydessä sähköverkkoon ja internetiin, ne voivat osallistua aktiivisesti sähkömarkkinoille ilman mitään lisäinvestointeja. Tämä kehitys tapahtuu suomalaisesta kuluttajasta, energia- tai liikennepolitiikasta huolimatta, sillä nämä ominaisuudet tulevat olemaan uusissa käyttöön otettavissa autoissa automaattisesti. Kaikki merkittävät autonvalmistajat ovat ilmoittaneet sähköisten automallien lanseerauksista, ääriesimerkkinä Volvo, joka ei ilmoituksensa mukaan lanseeraa vuodesta 2019 alkaen markkinoille lainkaan autoja, joissa ei ole sähkömoottoria osana voimalinjaa. Saksan autoteollisuuden mukaan siinä osassa liikennesektoria, jota ei voida sähköistää akuilla (kuten lentoliikenne) sähköstä ja hiilidioksidista valmistetut polttoaineet ovat merkittävä osa ratkaisua. (ks. https://www.vda.de/en/services/Publications/%C2%ABe-fuels%C2%BB-study—the-potential-of-electricity-based-fuels-for-low-emission-transport-in-the-eu.html )
Lämpöverkko ja kiinteistöt (Karoliina Auvinen)
Kaukolämpö voidaan tuottaa ilman fossiilisia polttoaineita lämpöpumppujen, tuulivoiman, lämpövarastojen sekä kulutusjouston avulla. Teolliset lämpöpumput voivat tuottaa lämpöä suoraan kaukolämpöverkkoon, ja toinen osa lämmön tarpeesta katetaan kiinteistöjen lämpöpumpuilla. Esimerkiksi Helsingin lämpöpumppujen sähkönkulutuksen kattamiseksi tarvittaisiin noin 170 tuulivoimalaa (700 MW; tuulivoimaa on nyt Suomessa 2041 MW).
Lämpöpumppujen ja tuulivoiman rinnalle tarvitaan lämpövarastoja tasaamaan tuuli- ja aurinkovoiman vaihteluja. Kylmässä ilmastossa lämpövarastot ovat huomattavasti sähkövarastoja edullisempi vaihtoehto: kaukolämpöverkkojen yhteyteen sijoitettuina niiden kustannukset ovat jopa alle sadasosa sähkövarastojen kustannuksista. Sähkövarastot ja asuintalojen kulutusjousto sopivat ratkaisuksi sekuntien ja tuntien pituiseen vaihteluun, mutta lämpövarastoilla voidaan kattaa päiviä, viikkoja tai jopa kuukausia. Esimerkiksi Helsingissä lämmön viikkovarasto riittäisi joustoksi, sillä vähätuuliset jaksot kestävät yleensä vain muutaman päivän – ei kauempaa.
Tuulivoiman katvejaksot voidaan hoitaa kaukolämpöverkoissa kustannustehokkaasti lämpövarastojen sekä joustavan biosähkön ja -lämmön yhteistuotannon (CHP) avulla. Kun tuulee paljon ja sähkö on halpaa, tuulivoimalla käytetään lämpöpumppuja ja tankataan lämpövarastoja. Kun ei tuule ja sähkö on kallista, lämpöpumput purkavat lämpövarastoja ja säädettävän bio-CHP-laitoksen tuotanto käynnistyy.
Uudet ratkaisut ja yllättävät tulevaisuudet (Pasi Vainikka)
Energia-alaan liittyvä teknologia etenee hurjaa vauhtia. Monia tänä päivänä pitkällä olevia ratkaisuita ei ollut olemassa vain joitakin vuosia sitten.Uusiutuvan energian avulla ilmasta tuotettava ruokatai polttoaineet ovat hyviä esimerkki teknologioista, joilla voi olla tulevaisuuden energiakokonaisuuden kannalta suuri merkitys, vaikka teknologia on uusi ja sen kehittymistä ei voitu ennalta nähdä.
Lisätiedot:
Karoliina Auvinen, Smart Energy Transition, +358 50 462 4727, karoliina.auvinen@aalto.fi
Juha Kiviluoma, VTT, +358 50 4116542, juha.kiviluoma@vtt.fi
Maria Kopsakangas-Savolainen, Suomen ympäristökeskus, Oulun yliopisto, Kauppakorkeakoulu, +358 40 187 4284, maria.kopsakangas-savolainen@ymparisto.fi
Anni Mikkonen, Suomen Tuulivoimayhdistys ry, +358 40 771 6114, anni.mikkonen@tuulivoimayhdistys.fi
Pasi Vainikka, Solar Foods, +358 40 582 5987, pasi@solarfoods.fi
Lisätietoja
