Tuulivoimataloudella on ongelma säätövoiman kanssa. Ratkaisu on sijoittaminen laajaan ja monimuotoiseen sähköntuotantoon sekä vetytalouteen.
Viime ajat ovat olleet kulkua vuoristoradalla Suomen sähkömarkkinoilla. Kun sähköä tarvitaan enemmän kuin sitä on muuten verkkoon saatavilla, sähköä ostetaan tarjouskaupalla lisää sähköntuottajilta. Jos sähköä on tulossa verkkoon liikaa, sieltä ostetaan samalla tavalla tarjouksilla aiemmin sovittua tuotantoa pois. Kantaverkkoyhtiö Fingridin tilastojen mukaan esimerkiksi 8.8. – 14.8. viikolla kalleimmillaan ylimääräisestä megawattitunnista sähköä joutui maksamaan sähköntuottajalle yli 860 euroa. [1] Vastaavasti samalla viikolla viidesti alassäätöhinta luisui negatiiviseksi eli halukkaille sähköntuottajille maksettiin siitä, että nämä jättäisivät tuottamatta sovittua megawattituntia sähköverkkoon.
Parempi tottua tähän. Tämä on uutta todellisuutta säätösähkömarkkinoilla. Verkkoon ilman lisätoimenpiteitä tulevan sähkön määrä tulee vaihtelemaan hurjasti.
Vaihteluun on useita syitä. Lisääntyvä tuulivoima sekä Venäjältä lakannut perusvoiman tuonti ovat Suomessa keskeisimpiä niistä. Fingridin tuulivoimatuotantotilasto [2] kyseiseltä tarkastelu viikolta näyttää merkittävää tuulivoimatuotannon vaihtelua.
Kun verrataan näitä graafeja keskenään, huomataan karkeasti iso trendi: kun tuuliturbiinit ovat tuottaneet paljon sähköä, myös säätövoiman hinta on laskenut alas – ja sama toki myös päinvastoin. Suhde ei ole yksi yhteen, koska vaikuttavia tekijöitä on muitakin, mutta tuulivoiman vaikutus sähkön hintaan on jo kasvanut suureksi ja kasvaa nopeasti edelleen. Tällä hetkellä Suomessa kantaverkkoon sähköä tuottavat noin 4000 megawatin (MW) tuuliturbiinit. Uusia hankkeita on käynnissä jo yli 40 000 MW verran – ja Fingrid on saanut kesään mennessä tuuli- ja aurinkovoiman liityntäkyselyitä jo yli 160 000 MW verran. Muutaman vuoden kuluttua edullinen ja ilmastoa suojeleva tuulivoima on Suomen tärkein yksittäinen sähkönlähde – ja tällöin myös siihen liittyvät haasteet kasvavat valtavan suuriksi.
Uudessa tilanteessa meidän tulee tehdä useita asioita.
Lisää sähköntuotantoa
Suomen tulee tuottaa enemmän sähköä kuin se kuluttaa. Näin siksi, että omaan kulutukseen riittäisi sähköä varmemmin myös silloin, kun taivas tyyntyy. Kun sähköä tulee yli oman tarpeen, ylijäämälle riittää kyllä ulkomailla ostajia – joko linjoja pitkin siirrettävänä sähkönä tai sähkön avulla valmistettuna vetynä tai synteettisenä polttoaineena. Itse asiassa ylijäämäsähkön vienti muodossa tai toisessa tulee olemaan yksi tärkeimmistä keinoista verotuloja tarvitsevan hyvinvointivaltion ylläpitämiseksi Suomessa tulevaisuudessa.
Lisää sähköntuotantoa tarvitsemme myös sen takia, että sähkönkulutus on vain osa Suomen energiakulutusta. Esimerkiksi bensa-auto kuluttaa energiaa, josta ei missään vaiheessa ole tehty sähköä. Kun bensa-auto korvataan sähköautolla, tarvitaan lisää sähköä, vaikka kokonaisuutena yhteiskunnan energiankulutus ei kasvakaan – tai jopa laskee, koska sähköauto on vastaavaa polttomoottoriautoa energiatehokkaampi. Tällä hetkellä noin viidennes Suomen energiakulutuksesta on fossiilista öljyä [3], ja siitä suurin osa käytetään muuttamatta öljyn energiaa missään vaiheessa sähköksi.
Lisää tuulivoimaa
Maatuulivoima on Suomessa nykyään edullisin sähkönlähde. Meillä riittää tuulta ja paikkoja, jonne uusia tuulivoimaloita voi rakentaa.
Itä-Suomen tuulivoiman rakentamista on rajoittanut puolustusvoimien tutkien näkyvyydestä huolehtiminen. Maanpuolustuksesta emme varmasti halua tinkiä, mutta Virossa on jo löydetty tekninen ratkaisu siihen, miten tuulivoiman rakentaminen onnistuu tutkien toimintaa estämättä. Sieltäpä siis oppia myös Suomeen. Kun Itä-Suomeen saadaan lisää tuulivoimaa, vähenevät Suomen sähkömarkkinoilla myös tuulivaihteluista johtuvat sähkön hinnan heilahtelut, koska tuulen tyyntyminen länsirannikolla ei välttämättä tarkoita tyventä idässä.
Rakennetaan aurinkovoimaa ja -lämpöä
Vaikka miten hajautetusti rakentaisimme tuulivoimaa, tuuli hiljenee aina ajoittain koko maassa. Siksi tarvitsemme ehdottomasti myös muita sähköntuotantotapoja saadaksemme tasaisesti edullista sähköä teollisuuden ja kotien tarpeisiin.
Aurinkosähkön osuus on Suomessa vielä hyvin pieni, mutta lähtenyt kovaan kasvuun. Meillä paistaa aurinko hyvin kahdeksan kuukauden ajan vuodesta. Se riittää hyvin isoon ja edulliseen sähköntuotantoon juuri silloin kesällä, kun tuulet pyörittävät turbiineita hiljaisimmin. Aurinkosähkön hinta on tullut Suomessakin kovaa vauhtia alas ja kokemukset Kanadasta viittaavat siihen, että talvella lumesta heijastuva auringonvalo voi myös auttaa saamaan kelpo tuotantoa aurinkopaneeleista jopa pimeämmän vuosipuoliskon aikana.
Käytöstä poistetut turvekentät taas sopivat hyvin isojenkin aurinkovoimaloiden rakentamiseen. Vetisen maan päälle rakentaminen ei ole aivan helppoa, mutta harjoituksen jälkeen se onnistuu – ja antaa pintaturpeen menettäneelle aavalle alueelle uuden hyötykäyttömahdollisuuden.
Auringosta saadaan sähkön lisäksi käyttöömme myös suoraa lämpöä. Suomessa tilojen lämmitys vie noin kaksi kolmasosaa asumisen energiasta. Loppu jakautuu melkein tasan käyttöveden lämmityksen ja taloussähkön kesken: Vuonna 2020 käyttöveden lämmitykseen käytettiin Suomessa 17 prosenttia asumisen kokonaiskulutuksesta ja sähkölaitteiden, ruoan valmistuksen ja valaistuksen osuus oli 14 prosenttia. [4] Siksi Suomessakin kannattaa aurinkoa hyödyntää sähköntuotannon lisäksi aurinkoa itse kiinteistön sekä käyttöveden lämmittämiseen. Huomasin kesällä, että siksi esimerkiksi Naantalin asuntomessuilla näkyi useampikin talo, joissa pelkkien aurinkosähkökennojen lisäksi katolta löytyivät myös auringolla vettä lämmittävät lämpövaraajat.
Edes vesivoimaan ei voi täysin luottaa
Kaikista tehokkain säätövoiman muoto on vesivoima: sen avulla on helpointa varastoida pitkäkestoisesti ja ottaa käyttöön nopeasti suuria energiamääriä. Suomen onni tuulivoima-aikana ovat suuret vesivoimavarannot. Vesivoiman käyttöä ei kuitenkaan pystytä enää merkittävästi lisäämään tässä maassa ja viimeiset vapaat joet onkin parasta jättää vaelluskaloille.
Vesivoiman määrä ei ole täysin pysyvä. Tänä kesänä esimerkiksi Norja on kärsinyt vähistä sateista ja se on joutunut rajoittamaan sähkönvientiään. [5] Norjan ja Pohjois-Ruotsin sähkön saatavuudella taas on suora, kiristävä vaikutus Suomen sähköntarjontaan. On täysin mahdollista, että joinain tulevina kuivina kesinä myös Suomessa omakin vesivoiman tuotanto jää tavanomaista selvästi vähäisemmäksi. Reinin jokilaivaliikenteen tyrehtyminen ja Ranskan Loiren laakson ydinvoimaloiden sulkeminen jokien kuivumisen tänä kesänä takia kannustaa pohtimaan tätä riskiä nyt erittäin vakavasti.
Voimme tarvita nyt uusia innovaatioita vesivoiman käyttöön. Hyvä esimerkki on nyt se, miten Pyhäsalmen tyhjenevän kaivoksen yhteyteen Pyhäjärvellä suunnitellaan pumppuvesivoimalaitosta säätövoiman tuottamiseksi sähköntuotantoon. Pumppuvoimala olisi toteutuessaan Suomen ensimmäinen, ja siinä olisi maailman korkein kaivokseen tehty putouskorkeus yläaltaasta ala-altaaseen, yli 1 400 metriä. Muuallakin mennään samaan suuntaan: Sveitsissä tänä kesänä toimintansa aloittanut Nant de Drance -nimisen pumppuvoimalaitoksen 900 MW energiavarastointikapasiteetti vastaa 400 000 sähköauton akkua.
Pieniyksikköisempää ydinvoimaa
Ydinvoima on yleisesti ottaen varma ja päästötön tapa tuottaa sähköä. Säätövoimaksi se taipuu vain rajoituksin, mutta sillä voidaan tuottaa tasaista määrää sähkövirtaa verkkoon.
Ydinvoiman osaltakaan tulevaisuus ei voi olla aivan nykyisenlainen. Kun Olkiluoto 3 on saatu kaupalliseen käyttöön, se tuottaa lähes 15 prosenttia koko Suomen sähköntarpeesta. Hyvä, että saamme uuden reaktorin käyttöön, mutta tämä vuosi on myös näyttänyt, että on riskialtista olla riippuvainen yksittäisistä suurista sähköntuotantoyksiköistä. Riittää, että Olkiluoto 3 on pois tuotannosta hetken normaalin huoltotauon takia, ja välittömästi meillä on hetki valtava vaje omassa sähköntuotannossa. Tältäkin osalta on perusteltua, että tulevaisuudessa osa sähköstämme ja ehkä osa myös kaukolämmöstä tuotetaan sarjavalmisteisilla ydinreaktoreilla, joiden tuotanto on helpompi korvata taukojen aikana.
Tosin tässäkin täytyy muistaa aikataulu: sarjavalmisteisten pienydinvoimaloiden rakentamiseen Suomessa päästäneen aikaisintaan 2030-luvulla, eikä uuden teknologian nopea skaalaus tule olemaan helppoa. Energiasta puhuttaessa julkiset toiveet nopeasta aikataulusta eri ratkaisujen suhteen eivät vastaa tarpeeseen nyt.
Vety tulee – mutta hitaasti
Akut ovat hyvä tapa varastoida suhteellisen vähäistä määrää sähköä lyhyeksi aikaa. Esimerkiksi päivällä aurinkopaneeleiden tuottama sähkö voidaan kuluttaa hyvin illalla akuista. Pidemmän ajan ja suurempiin varastointitarpeisiin tarvitsemme muita ratkaisuja.
Niistä yksi realistisimpia on vety. Vetyä voidaan valmistaa silloin, kun sähköä on tarjolla liikaa hetkelliseen kulutukseen nähden ja vedystä voidaan tehdä päästöttömästi sähköä vaikkapa viikkojen tai kuukausien päästä myöhemmin, kun tuulivoima ei tuota sitä tarpeeksi.
Vedyn tuotannolla on myös yksi verraton etu: kun sitä tehdään halvan sähkön aikana, sähkön hinta ei tipu liian alas. Ei ole edes kuluttajan etu, että sähköstä tulee hinnaltaan negatiivista, sillä huono ja epävarma tuotto vähentää halua investoida sähköntuotantoon. On kaikille osapuolille parasta, kun sähkön hinta ei vaihtele valtavasti niin ylös- kuin alaspäinkään.
Olen henkeen ja vereen vetymies: toimin toimitusjohtajana vetyä käyttäviä turbiineja valmistavan Aurelia Turbinesin toimitusjohtajana ja vetyä metaanista valmistavan Hycamiten hallituksen puheenjohtajana, sekä olen mm. Suomen vetyklusterin ohjausryhmän jäsen. Siitäkin huolimatta – tai juuri sen takia – haluan muistuttaa, että vetykään ei kaikkia ongelmia ratkaise.
Vedyn tiellä on monta mutkaa, ja yksi keskeisimpiä on saatavuus. Sähkön kovat hinnanvaihtelut uhkaavat tavallisten perheiden taloudenhallintaa ja kokonaisten yritysten toimintaa nyt, vuonna 2022. Sen sijaan ensimmäiset isot sähkön avulla toimivat vedyn tuotantolaitokset saadaan käynnistymään Suomessa vasta parin vuoden kuluttua. Valtakunnan mittakaavassa nämäkin laitokset ovat hyvin pieniä. Kun tuotanto alkaa, päästötön vety tarvitaan vähintään tämän vuosikymmenen tai pidemmänkin aikaa muihin kohteisiin kuin säätövoiman tuottamiseen kansalliseen sähköverkkoon. Ensin tulee korvata esimerkiksi lannoitetuotannossa ja öljynjalostuksessa käytetty vety, joka tähän asti on yleensä tuotettu isoin hiilidioksidipäästöin vanhalla höyryreformointimenetelmällä. Sitten vetyä tarvitaan korkeita lämpötiloja tarvitsevalle teollisuudelle, joka kuluttaa paljon energiaa, mutta ei sähkönä vaan esimerkiksi hiilenä tai maakaasuna. Tällaista on esimerkiksi terästeollisuus ja lasinvalmistus. Vasta tämän jälkeen puhutaan kunnolla mahdollisuudesta käyttää vetyä sähköverkon säädössä, ja silloin ollaan vasta 2030-luvulla – aikaisintaan.
Mennäänkö vetyyn osittain fossiilisten polttoaineiden kautta?
Silläkin uhalla, että mielipiteeni ei miellytä, kirjoitan tämän nyt avoimeksi: voimme tarvita fossiilisia energialähteitä sähköverkon säätövoimaksi vielä pitkään. Myös esimerkiksi IEA on arvioinut, että maailman mittakaavassa sähköllä tuotettava vety saavuttaa fossiilisista polttoaineista tuotettavan vedyn tuotantomäärän vasta 2060-luvun jälkeen.
Meidän täytyy edetä vihreän siirtymän toteuttamisessa niin nopeasti kuin mahdollista, mutta urakka on huomattavasti suurempi kuin monet ajattelevat. Tämä johtuu siitä, että monet ihmiset eivät erota toisistaan sähkön- ja energiankulutusta. Paitsi, että meidän pitää siirtyä sähköntuotannossa päästöttömyyteen, meidän pitää siirtyä myös muussa energiankulutuksessa – kuten autojen polttoaineissa tai teollisuuden tarvitseman prosessihöyryn tuotannossa - päästöttömiin lähteisiin.
Joissain tapauksissa voi olla esimerkiksi monen vuoden ajan vielä perusteltua, että kun Suomeen iskee jäätävä talvikeli, tarvittu ylimääräinen sähkö tuotetaan hetkellisesti maakaasuvoimalassa. Vähitellen vedyn saatavuuden parantuessa laitosta voidaan käyttää myös vety-maakaasuseoksella ja lopulta kaukaisessa tulevaisuudessa huippusähkö tuotetaan kokonaan vedyllä.
Säätösähköratkaisut eivät ole pakollisia - mutta järkeviä
Osmo Soininvaara meni Twitterissä kirjoittamaan elokuun toisella viikolla, että kodeissa suora sähkölämmitys kannattaa muuttaa tavalla tai toisella varaavaksi. [6] Twitter-kansassa tämä tuotti raivoisia vastalauseita, joiden yhteinen sisältö on, etteivät he ainakaan viitsi tehdä mitään tuollaista. Soininvaara vastasi twitteristeille, että ei ole pakko siirtyä varaavaan lämmitykseen. Hän halusi vain huomauttaa, että tämä olisi helppo keino alentaa sähkölaskua. Jos haluaa maksaa paljon, saa suorassakin sähkölämmityksessä pysyä.
Tämä pätee myös säätövoimaongelman ratkaisemiseen. Ei meidän ole pakko tehdä isoja investointeja jatkuvan ja kohtuuhintaisen sähkönsaannin turvaamiseen. Voimme antaa myös sähkölaskujen nousta ajoittain perheille liian korkeiksi ja yrityksiä kaataviksi. Se vain ei ole järkevää. Meillä on kasvavista säätösähköongelmista ulospääsy, ja se on investoiminen laajaan ja monimuotoiseen sähköntuotantoon ja vetytalouteen.
[1] https://twitter.com/OsmoSoininvaara/status/1558439518117810176
[2] https://www.talouselama.fi/uutiset/norja-rajoittaa-sahkon-vientia-historiallisen-vaikea-tilanne-uhkaa-pahentaa-sahkokriisia/f3852690-9d81-4142-921d-277e11dcd4ec
[3] https://www.stat.fi/til/asen/2020/asen_2020_2021-12-16_tie_001_fi.html
[4] https://tilastokeskus.fi/til/ehk/2020/ehk_2020_2021-12-16_tie_001_fi.html
[5] https://twitter.com/EnergiaBotti/status/1558922895480455175
[6] https://www.fingrid.fi/sahkomarkkinainformaatio/reservimarkkinainformaatio/saatosahkon-maara-ja-hinta/