Tuulivoima rikkoo nyt ennätyksiä, mutta aikanaan tyyntyy – miten sähköjärjestelmä selviää yhä kasvavasta, valtavasta vaihtelusta?

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Sähkön kiivaasti vaihtelevasta hinnasta on tullut sään rinnalle yleinen puheenaihe, ja toisaalta säätila onkin yhä tiiviimmin suorassa yhteydessä sähkön hintaan.

Tuuliset päivät ovat painaneet sähkön pörssihinnan nollan tuntumaan, hetkittäin jopa negatiiviseksi. Tuulivoiman tuotanto ylsi torstaina uuteen ennätykseen, kun tuotantoa oli yli 3400 megawattia. Myös lähipäivinä tuulivoiman tuotannon ennustetaan pysyvän korkealla.

Ensi viikolla tuuli voi kuitenkin tyyntyä, jolloin sähköä on saatava muilla tuotantotavoilla. Sään mukaan vaihteleva tuotanto kasvattaakin säätövoiman tarvetta. Säätövoima tarkoittaa sellaista sähköä, joka voi reagoida tuotannon ja kulutuksen välisiin vaihteluihin.

Kulutus vaihtelee paljon myös vuodenaikojen mukaan, ja tähän vaihteluun vastataan sähkön ja kaukolämmön yhteistuotannolla.

Suomessa ja muissa Pohjoismaissa säätövoimana toimii paljolti vesivoima, jota ei kuitenkaan enää voida rakentaa juurikaan enempää. Ydinvoima taas tuottaa sähköä tasaisesti.

Tarvetta säätövoimalle tulee silti olemaan entistä enemmän, sillä vaihtelevasti tuottavaa, uusiutuvaa sähköntuotantoa on enemmän kuin koskaan, ja sen määrä kasvaa jatkuvasti, toteaa apulaisprofessori Jukka Lassila LUT-yliopistosta.

– Kun vesivoima on jo valjastettu käyttöön, lisäsäätövoima on löydettävä muista helposti säädettävistä kohteista. Tarvitaan joko uutta voimantuotantoa, jota pystytään ajamaan sujuvasti ylös sekä alas, ja toisaalta haetaan säädettävyyttä kulutuksen puolelta, Lassila toteaa.

Torstaina päivällä tuulivoima tuotti jopa puolet Pohjoismaiden ja Baltian käyttämästä sähköstä, ja perjantainakin lähes yhtä paljon.

Motivan asiantuntija Päivi Suur-Uski muistutti torstaina Ylen aamussa, että edullisesta sähkön hinnasta hyötyvät suoraan pörssisähköä ostavat asiakkaat. Kotitalouksista noin 10 prosenttia ostaa pörssisähköä.

Epäsuorasti edullinen sähkö kuitenkin hyödyttää kaikkia, sillä tuulisina aikoina muuta, usein kallista, energiaa voidaan jättää käytettäväksi vasta myöhemmin. Esimerkiksi Norja voi tuulisella säällä vähentää merkittävästi vesivoiman tuotantoa, jolloin altaisiin jää enemmän vettä tuleviin tarpeisiin.

Miten varastoida "ylimääräinen" sähkö?

Sähkön varastointi ja säätövoima on ollut energia-alan suuri ja vaikea kysymys jo vuosia. Kuka haluaa investoida esimerkiksi voimalaitokseen, jota tarvitaan lähinnä joskus silloin, kun ei ole yhtään tuulista?

Sellaiset ajat, jolloin voimala toimisi täydellä tehollaan, jäisivät siis lyhyiksi, mutta tällä vähäisellä tuntimäärällä pitäisi saada pääomaan sitoutuneille rahoille tuottoa. Ja jos tarpeeksi moni investoi samanlaiseen laitokseen, sähkön hinta ei olekaan ehkä sen jälkeen niin korkea kyseisinä tunteina.

– Tämä tarkoittaisi jatkossa isoja, pitkäaikaisia investointeja, että saataisiin tuotannon puolella säädettävyyttä. Iso kysymys onkin, löytyykö markkinoilta tähän riskinottokykyä, Lassila pohtii.

Iso kysymys on sekin, mitä tällaiset laitokset ovat. Yksi keino säätövoimaan ovat pumppuvoimalaitokset, joissa vettä halvan sähkön aikana pumpataan ylös, ja hinnan noustua toisinpäin. Suomessa tällaista suunnitellaan Pyhäsalmella vanhaan kaivokseen. Pumppulaitosten tekniikka on laajalti käytössä maan pinnalla esimerkiksi Keski-Euroopassa ja Norjassa.

Toinen keino hyödyntää runsasta tuulivoimaa on tuottaa vetyä, joka pystytään myöhemmin muuttamaan takaisin sähköksi. Suomeen on suunnitteilla useita tuotantolaitoksia tällaiselle vihreälle vedylle.

– Tarvitaan joustavaa tuotantoa, joustavaa kulutusta, tai ajan saatossa yhä enemmän joustavaa varastointia täydentämään yhtälöä, Lassila sanoo.

Paperijätti säätää tuotantoa sähkön hintojen mukaan

Kun paluuta tasaisesti sähköä jauhavien vesi- ja lauhdevoimaloiden aikaan ei ole luvassa ja vesivoiman jousto on jo käytössä, on joustavuutta haettava sähkön kulutuksesta. Siihen kannustaa vahvasti sähkön vaihteleva hintakin.

Metsäyhtiö UPM esimerkiksi muuttaa sähkön kulutusta ja tuotantoaan hintojen mukaan.

– Tehtaat suunnittelevat omaa kulutustaan niin, että esimerkiksi yön aikana kulutetaan enemmän sähköä, kun se on edullista. Toisaalta päivällä, kun sähkölle on kova kysyntä muualla yhteiskunnassa ja hinnat ovat korkealla, meidän tehtaamme voivat kuluttaa kymmeniä prosentteja vähemmän sähköä, sanoo UPM:n yhteiskuntasuhdejohtaja Stefan Sundman.

UPM ei ole pelkästään sähkön käyttäjä, vaan myös Suomen toiseksi suurin sähköntuottaja. UPM on osakkaana vesivoimalaitoksissa, joiden tuotantoa voidaan helpoiten säätää tarpeen mukaan.

UPM:n vesivoimaloissa tuotanto heiluu vuorokauden sisällä kymmeniä prosentteja sähkön kysynnän mukaan.

Vastaavalla tavalla vaihtelee paperitehtaan kulutus. Kun sähkön hinta on alhainen, mekaanista puumassaa kannattaa tehdä myös välivarastoon, jota voidaan purkaa paperikoneelle kun sähkö on kallista. Sähköjärjestelmän häiriötilanteessa jopa itse paperintuotantoa voidaan leikata alas hyvin nopeasti.

– UPM ajaa laitoksiaan sähkön kysynnän ja hintaennusteen mukaan päivittäin. Kun sähkölle on suuri tarve, sähkön kulutuksemme on pienempää ja sähköntuotantomme suurempaa. Tällä tavoin leikkaamme hintapiikkiä ja kulutuspiikkiä, ja luomme tasapainoa järjestelmään, Sundman sanoo.

– Kaikkia toimia tarvitaan, kun sähköjärjestelmä on menossa yhä enemmän siihen suuntaan, että meillä on yhä enemmän sääriippuvaista sähkön tarjontaa.

Uusia joustokohteita kulutukseen löytyy

Niin UPM:n Sundman kuin apulaisprofessori Lassilakin uskovat, että teollisuudesta löytyy vielä paljon kohteita, joissa sähkön kulutus voisi joustaa.

– Varmasti suomalaisessa teollisuudessa on potentiaalia tehdä enemmän sähkönkäytön optimointia vaarantamatta tuotteiden tuotantoa, Sundman sanoo.

Hän painottaa teollisuuden roolia kulutuksen tasapainottajana, sillä Suomen sähkönkulutuksesta yli 40 prosenttia kuluu teollisuudessa.

Lassila muistuttaa myös, että ei pidä keskittyä vain sähköön, vaan tasapainotusta voi tehdä laajemmin esimerkiksi lämpövoiman puolella. Kun sähköä tulee paljon, voi siitä tehdä lämpöä, jonka säilöminen on sähköä helpompaa.

Sundman toteaa, että tulevaisuudessa uusia mahdollisuuksia tasapainotukseen voidaan saada esimerkiksi akuista, kondensaattoreista ja vetyratkaisuista.

– Tärkeintä on houkutella lisää investointeja sähkön tarjontapuolelle, eli lisää vähäpäästöistä sähköä. Tarjonnan myötä saadaan madallettua hintaa ja markkinat pitävät huolen, että kysyntä ja tarjonta ovat ovat tasapainossa, Sundman toteaa.

Alla olevasta päivittyvästä grafiikasta voi seurata, kuinka paljon sähköä kulutetaan Suomessa, ja kuinka hyvin todellinen kulutus vastaa ennustettua kuluneen vuorokauden aikana. Katkoviiva kuvaa ennustetta, ja punainen toteutunutta kulutusta.

Lue myös

Kansainvälisen energiajärjestön pääjohtaja Ylelle energiakriisistä: "Kaikkein suurin häviäjä on Venäjä"

Sähkön käyttöä on onnistuttu vähentämään selvästi, kertoo Fingrid – näin menetellään, jos Suomessa joudutaan turvautumaan sähkökatkoihin

Sähkön hinta on taas huippulukemissa, vaikka Olkiluoto 3 pyörii ensimmäistä kertaa täydellä teholla – tästä syystä hinta ei laske

Kallis sähkö sai sijoittajat liikkeelle – Suomeen nousee suuria aurinkosähköpuistoja

Yle pääsi seuraamaan sähköpörssiä Fortumin aitiopaikalle – jännitys tiivistyy kahdelta, kun algoritmi on laskenut päivän hinnan