Vakaa sähköjärjestelmä tarvitsee sääriippumatonta sähköntuotantoa

Suomen sähköntuotannossa on viime vuosina tapahtunut merkittäviä muutoksia, kun tuuli- ja aurinkovoima ovat nousseet keskeisiksi tuotantomuodoiksi. Vaikka nämä energialähteet edistävät hiilineutraaliustavoitteita, niiden sääriippuvuus tuo haasteita sähköverkon vakaudelle. Varastointi ja kysyntäjousto tarjoavat osaratkaisuja, mutta rinnalle tarvitaan myös sääriippumatonta sähköntuotantoa. Työ- ja elinkeinoministeriön asettama fossiilittoman jouston työryhmä esittää tuoreessa raportissaan mekanismia joustavan kapasiteetin lisäämiseksi. Esimerkkeinä fossiilittomaan joustoon soveltuvista teknologioista selvityksessä mainitaan moottorivoimalaitokset, kaasuturbiinit, höyryvoimalaitokset, pumppuvoimalaitokset, energiavarastot ja kysyntäjousto.  

Olemme selvittäneet asiakkaillemme sääriippumattoman sähköntuotannon vaihtoehtoja ja mahdollisuuksia. Sääriippumattoman tuotannon tärkeimmät hyödyt voidaan tiivistää seuraavaan kolmeen näkökulmaan: 

1.Sähköverkon vakaus ja luotettavuus

Sääriippumattomat tuotantomuodot tarjoavat sähköjärjestelmään vakaata ja ennakoitavaa sähköntuotantoa. Tämä on erityisen tärkeää Suomessa kasvaneen sääriippuvan uusiutuvan energiantuotannon vuoksi. 

2.Reservimarkkinoiden ja taajuudenhallinnan tukeminen 

Joustavuuteen kykenevät sääriippumattomat tuotantomuodot ovat keskeinen vaihtoehto sähköverkon reservimarkkinoiden ja taajuudenhallinnan kannalta. Ne pystyvät reagoimaan nopeasti sähköverkon tarpeisiin ja varmistamaan verkon tasapainon oikein sijoiteltuina ja mitoitettuina.

3.Hiilineutraaliustavoitteet ja huoltovarmuus 

Polttoon perustuvia tuotantomuotoja voidaan hyödyntää kestävästi käyttämällä kotimaisia uusiutuvia energialähteitä, kuten biokaasua, ja tulevaisuudessa kasvavassa määrin myös puhtaalla sähköllä valmistettuja synteettisiä polttoaineita. Kotimaisten energialähteiden hyödyntäminen tuontienergian sijaan parantaa Suomen energiaturvallisuutta, joka on erityisen tärkeää geopoliittisesti epävakaissa tilanteissa. 

Sääriippumattoman sähköntuotannon teknologiat voidaan jakaa useisiin eri kategorioihin, kuten ydinvoimaan, vesivoimaan, pumppuvoimaan, polttokennoihin ja polttoon perustuviin laitoksiin. Jokaisella näistä on omat etunsa ja haasteensa.  

Ydinvoima toimii vakaana perusvoimana, sillä se tuottaa sähköä tasaisesti ja sääriippumattomasti. Myös vesivoima tarjoaa vakaata ja säädettävää tuotantoa, vaikkakin sen vuotuinen saatavuus riippuu muun muassa sateen ja sulamisvesien määrästä. Pumppuvoimaratkaisut voivat tulevaisuudessa toimia enenevässä määrin tuotantomuotoina vaihteleviin ja jaksottaisiin sähköntuotannon tarpeisiin. Polttokennoilla voidaan tuottaa sähköä riippumatta sääolosuhteista, mutta tyypillisesti nämä ovat selkeästi pienempitehoisia järjestelmiä kuin edellä mainitut. 

Polttoon perustuvat voimalaitokset ovat yksi keskeinen ratkaisu sääriippumattomaan sähköntuotantoon. Esimerkiksi moottorivoimaloissa ja kaasuturbiineissa on nopea käynnistysaika ja hyvä säädettävyys, mikä tekee niistä sopivia sähköverkon tasapainottamiseen. Lisäksi niiden pyörivä massa lisää sähköjärjestelmään inertiaa ja tukee näin järjestelmän häiriönsietoa.  

Kattilalaitokset ovat lähtökohtaisesti ympäristön kannalta kestävä vaihtoehto, sillä ne voivat hyödyntää laajasti erilaisia biopolttoaineita. Niiden käynnistysajat ovat kuitenkin pidempiä ja investointikustannukset korkeampia kuin moottori- tai kaasuturbiinivoimalaitosten kustannukset jaksottaista sähköntuotantoa ajatellen. Erityisesti perinteisten biomassakattilalaitosten kannattavuus perustuu korkeisiin vuotuisiin käyttötunteihin ja tasaiseen tuotantoon. 

Sääriippumaton sähköntuotanto on keskeinen osa Suomen tulevaisuuden energiajärjestelmää. Polttoon perustuvat ratkaisut voivat tarjota vakautta ja ennakoitavuutta sähköverkkoon, kykenevät osallistumaan reservimarkkinoille ja voivat näin ollen tukea sähköjärjestelmän taajuudenhallintaa.  

Investointeja suunniteltaessa on pyrittävä varmistamaan, että valitut polttoaineet ovat sekä ympäristöllisen ja taloudellisen kestävyyden että huoltovarmuuden kannalta perusteltuja laitoksen koko käyttöiän ajan. 

Kirjoittaja Roope Mannonen työskentelee Rejlersillä liikkeenjohdon konsulttina. Roopella on monipuolista kokemusta eri energiantuotannon teknologioista ja niiden kannattavuuden arvioinneista. 

Lähteet: 

[1]: Fossiilittoman jouston työryhmän loppuraportti (TEM)  

[2]: Fingrid – Sähköjärjestelmän tila  

[3]: Sähköntuotanto – Energiateollisuus 

[4]: Moottorivoimalat – ratkaisu Suomen sähkön riittävyyteen ja huoltovarmuuteen