Miksi tasapaino energiamarkkinoilla on tärkeää?

Energiaa tuotetaan monissa eri paikoissa ja eri tavoin, samalla kun sitä kulutetaan yhtä moninaisesti. Mikään luonnonlaki ei takaa, että tuotanto ja kulutus ovat automaattisesti tasapainossa – tämä tasapaino täytyy aktiivisesti luoda energiajärjestelmässä.

Uusiutuvat energialähteet eroavat perinteisistä energialähteistä siinä, että niiden tuotanto on vaihtelevaa, mikä aiheuttaa vaihteluita energian saatavuudessa. Jotta järjestelmä pysyisi tasapainossa ja vihreä siirtymä olisi mahdollinen, tarvitaan joustavuutta näiden vaihteluiden hallitsemiseksi, kysynnän tasapainottamiseksi ja hajautettujen energialähteiden integroimiseksi.

Potentiaalia on olemassa

Energian kulutus vaihtelee suuresti päivän aikana ja ihmisten aktiivisuuden mukaan. Kylmällä säällä tarvitaan enemmän lämmitystä, kun taas lämpimällä säällä ilmastointilaitteet pyörivät täysillä. 

Energiantuotanto ei kuitenkaan noudata näitä kulutusmalleja tarkasti. Itse asiassa tilanne on usein päinvastainen sään osalta, mikä tarkoittaa, että joustavuuden tarve kasvaa sitä mukaa, kun tuuli- ja aurinkovoiman osuus järjestelmässä kasvaa.

Euroopan ympäristökeskuksen ja Euroopan energiaviraston (ACER) raportin mukaan EU:n energiasektorin joustavuuden on kaksinkertaistuttava vuoteen 2030 mennessä verrattuna vuoteen 2023, jotta vihreän siirtymän tavoitteet saavutetaan. Tämä on täysin mahdollista, kun huomioidaan energian käytön, tuotannon ja varastoinnin tarjoamat mahdollisuudet. Tavoitteeseen pääseminen edellyttää kuitenkin kaikkien järjestelmän toimijoiden panosta.

Joustava käyttö, joustava tuotanto

Yksi keino tämän saavuttamiseksi on hyödyntää erilaisia älyratkaisuja kodeissa. Prosesseja voidaan ohjata niin, että esimerkiksi lämminvesivaraajat, pesukoneet ja sähköautojen laturit toimivat silloin, kun sähkön kysyntä verkossa on alhaisempaa.

Tänä syksynä eurooppalaiset energiasäätelyviranomaiset julkaisivat raportin, joka korostaa, että loppuasiakkaille tulisi tarjota mahdollisuuksia ja kannustimia siirtää energiankäyttöään alhaisen kysynnän ajankohtiin. Tällä hetkellä vain 50 prosentilla EU:n kotitalouksista on käytössään älykkäät sähkömittarit, jotka mahdollistavat neljännes- tai tuntihintaiset sähkösopimukset ja siten energiankäytön mukauttamisen edullisimmille ajankohdille. Toisin sanoen tässä on valtava potentiaali.

Vaikka saattaa kuulostaa ristiriitaiselta, on myös tilanteita, joissa energiantuotantoa täytyy vähentää sähköverkon tasapainon säilyttämiseksi. Myös uusiutuvat energialähteet, kuten tuulivoima, voivat vaatia tuotannon rajoitustoimia, ja on tärkeää, että käytössä on luotettavia ennustustyökaluja, joiden avulla voidaan arvioida, milloin tuotannon vähentäminen on tarpeen.

Toisinaan tuuliturbiinit on pysäytettävä turvallisuussyistä, esimerkiksi myrskyn aikana. Vesivoiman hallinta on sen sijaan helpompaa – voidaan sulkea luukkuja, jotta turbiinien läpi kulkee vähemmän vettä, sammuttaa turbiineja tai yksinkertaisesti pidättää vettä patojen takana.

Energian varastoinnin merkitys

Tuotannon ja käytön ohella energiajärjestelmän keskeinen osa ovat erilaiset energiavarastointiteknologiat. Vesivoimalla on luonnollisesti suurin varastointikapasiteetti, erityisesti maissa joissa on paljon vesivoimaa.

Akkuvarastot ovat myös kasvava osa energiajärjestelmää. Kiinteiden akkuvarastojen määrä on kasvanut voimakkaasti viime vuosina, ja kokonaiskapasiteetti lähes kolminkertaistui vuonna 2023 verrattuna edellisvuoteen. Akkuvarastot auttavat yrityksiä vähentämään energiakustannuksiaan ja tukevat energiajärjestelmää joustavuuspalveluilla. Lisäksi akkuvarastot tarjoavat suojan mahdollisia sähkökatkoja vastaan.

Lisäksi akut ovat houkutteleva vaihtoehto aurinkopaneeleja asentaneille kotitalouksille. Sähköverkko ei aina pysty vastaanottamaan kaikkea kotitalouksien tuottamaa aurinkoenergiaa erityisen aurinkoisina päivinä, joten tämä energia voidaan varastoida akkuihin ja käyttää myöhemmin, kun tuotanto on vähäisempää.

Vehicle-to-grid-teknologia, jossa sähköautojen akkuja hyödynnetään järjestelmän tasapainottamisessa, tuo lisää joustavuutta. Siirtämällä sähköä lyhyeksi ajaksi sähköauton akusta verkkoon voi auttaa ylläpitämään tasapainoa kapasiteetin ollessa niukka, ja ylimääräisen kapasiteetin aikana latausta voidaan vuorostaan lisätä. Paikallisia sähköverkkoja voidaan myös tukea siirtämällä pieniä määriä tehoa pidemmän ajan kuluessa.

Toinen varastointimenetelmä, erityisesti lähitulevaisuutta ajatellen, on vety, jota yleensä tuotetaan elektrolyysillä hajottamalla vesi vedyksi ja hapeksi. Vety on tärkeä osa energiasiirtymän palapeliä, erityisesti haastavilla aloilla, kuten teräksen, muovin ja polttoaineiden tuotannossa. Vety voidaan myös muuntaa takaisin energiaksi – kun vety reagoi hapen kanssa niin sanotussa polttokennossa, syntyy sähköä. Prosessi tuottaa myös lämpöä, joka voidaan ottaa talteen ja käyttää esimerkiksi kaukolämpöön.

Yhdistetyt verkot lisäävät joustavuutta

Eri alueiden ja maiden sähköverkkojen yhdistäminen lisää joustavuutta, koska se luo laajemman perustan energian tuotannolle ja kulutukselle. Alue, joka tuottaa tilapäisesti ylimääräistä energiaa, voi siirtää ylijäämän alueelle, jolla on energiavaje. Tällä hetkellä noin 90 prosenttia Euroopan sähköverkosta on liitetty yhteen, mikä mahdollistaa nopeamman sähkönvaihdon maiden välillä tarjonnan ja kysynnän muutosten mukaan.

On olemassa paikallisia ratkaisuja, jotka yhdistävät pienimuotoiset energiantuottajat ja -kuluttajat joustavuuden lisäämiseksi pienemmillä alueilla. Yksi tällainen ratkaisu on mikroverkot – pienet paikalliset sähköverkot, jotka voivat toimia yhdessä suurempien verkkojen kanssa tai itsenäisesti. Mikroverkot yhdistävät paikalliset energialähteet, kuten aurinkopaneelit ja tuulivoiman, energian varastoinnin ja älykkään hallinnan, mikä mahdollistaa tehokkaamman energiankäytön ja parantaa joustavuutta.

Vaikka mikroverkkojen osuus Euroopan energiantuotannosta on vielä melko pieni, niiden merkityksen odotetaan kasvavan teknologian kehittyessä ja uusien hankkeiden myötä.

Lähde: The energy transition: why balance matters and how to keep it