Silmiini ei ole sattunut uskottavaa laskelmaa tuulivoiman kaltaisen satunnaisen sähköntuotantokapasiteetin vaikutuksesta säätösähkön tarpeeseen. Tästä syystä haarukoin yksinkertaisen viitekehyksen, mitä satunnainen sähköntuotanto merkitsee muulle säätötarpeelle.
Kuvassa 1 on esitetty vuoden Suomen 2014 sähkön tuotanto eri tuotatotavoilla. Luen tuotantomuodoksi tässä tekstissä myös tuontisähkön. Tuotantotapojen summana saadaan kysynnän muoto. Kysynnän maksimiarvon ja minimiarvon erotus on sähkön kysynnän vaihteluväli. Vaihteluvälin verran tarvitaan valittuna aikavälinä säätökykyä sähkön tuotantojärjestelmältä.
Suomen sähkön kysynnän maksimiarvo tuntitasolla vuonna 2014 oli 14 392 MW ja minimiarvo 5909 MW. Näiden erotuksena saadaan 8488 MW, joka on säätövoiman tarve. On kuitenkin huomioitava, että minimiarvo on 5909 MW ja sitä matalammalle tasolle tuotannon ei tarvitse pystyä säätämään.
Suomalaisen vesivoiman tuotannon minimiarvo vuonna 2014 tuntitasolla oli 411 MW ja maksimiarvo 2619 MW. Näiden erotus on 2209 MW. Vesivoima ei siis riitä läheskään säätövoimaksi kattamaan nykyisen sähkön kulutuksen vaihteluväliä Suomessa (8488 MW).
Miten satunnainen sähköntuotanto vaikuttaa säätövoiman tarpeeseen?
Lasken tässä tekstissä satunnaiseksi sähköntuotannoksi sellaisen tuotantomuodon, jonka kapasiteetti ei ole välttämättä tarjolla kun sitä tarvitaan. En käsittele tässä tekstissä varavoiman tai tehoreservin määrää.
Tuulivoiman tuotannon minimiarvo vuonna 2014 Suomessa oli 0 MW tunnin aikavälillä ja maksimiarvo 495 MW. Mitä tällaisen komponentin lisääminen sähköjärjestelmään tarkoittaa muiden tuotantomuotojen ja säätösähkön kannalta? Ihmeekseni en ole löytänyt aiheesta mitään teoriaa, joten määrittelen sitä varten muutaman aksiooman:
Vaikutukset sähkön säätötarpeeseen
Kun satunnaisen tuotannon minimi osuu kysynnän maksimiin, säätövaran täytyy riittää yläpäässä. Tässä suhteessa tuulivoima ei suoraan nosta tarvittavan säätövaran määrää, mikäli kaikki muut säätökykyiset tuotantomuodot pysyvät markkinoilla.
Kun satunnaisen tuotannon maksimi osuu kysynnän minimiarvoon, säätövaran täytyy riittää alapäässä. Tässä suhteessa säätövaran tarve kasvaa satunnaisen tuotannon maksimiarvon verran. Vuonna kysynnän 2014 minimiarvo oli 5909 MW ja tuulivoimatuotannon maksimiarvo 495 MW. Mikäli tuulivoimatuotannon maksimiarvo osuu kysynnän minimiarvoon, säätötarve kasvaa mainitun 495 MW. Tämä on pahimman tilanteen laskenta ja käytännössä maksimituotannon osuminen kysynnän minimiin on epätodennäköinen.
Suomen tuulivoiman vaikutus säätötarpeeseen
Suomen säätötarve oli vuoden 2014 tuntitasolla tarkasteltuna 8488 MW. Säätötarve määrittyy kysynnän mukaan. Tuulivoiman tuotanto vaikuttaa säätövoiman määrään pahimmillaan maksimiamplitudinsa verran. Tuulivoima ei vähennä säätötarvetta yläpäästä, koska tuotanto saattaa huippukulutuksessa olla nolla. Tuulivoima kuitenkin laskee säädön alarajaa maksimituotantonsa verran, mikäli tuotantopiikki osuu kysynnän minimiarvoon.
Suomessa tuulivoiman tuotanto oskilloi lähes nollan ja sadan prosentin välillä. Tuulivoima siis nostaa sähkön säätötarvetta lähes maksimikapasiteettinsa verran.
Pohjoismaisella tasolla vesivoima säätyy yhteensä noin 15 000 MW (empiirinen havainto, ei pohjaudu datan analysointiin). Koska pelkästään Suomessa sähkön säätötarve on 8488 MW, vesivoima ei riitä säätösähköksi pohjoismaisella tasolla. Tällä hetkellä tuulivoimakapasiteettia on pohjoismaissa jo yli 10 000 MW. Jos tuotantopiikki osuu kysynnän miniarvon tietämille, ollaan jo hyvin lähellä sitä, että vesiä joudutaan juoksuttamaan, sähkö pokumyymään tai tuulivoimaloita pysäyttämään.
En ole tarkastellut pohjoismaista sähködataa kokonaistasolla. Erinäisistä yksittäisistä havainnoista johtuen vaikuttaa kuitenkin siltä, että säätövara alkaa pohjoismaisella jo käytetty alapäässä. Marginaalikustannuksiltaan pientä sähköntuotantoa ja tuettua tuulivoimaa on pohjoismaisilla markkinoilla paljon. Tällöin hinta painuu ajoittain hyvin matalalle ja pudotuspeli tuotantomuotojen välillä alkaa.
Ruotsissa on hiljattain keskusteltu vanhan ydinvoimalan ennenaikaisesta alasajosta. Jos ydinvoimaloita poistuu markkinoilta, mistä löytyy teho jakossa yläpäässä? Tuuli- ja aurinkosähkön varaan ei voi laskea, koska kysyntäpiikin aikaan saattaa olla tyyni ja pimeä.
Kuva 1: Suomen sähkön kysyntä ja tuotanto (Energiateollisuus)
Kuvassa 1 on esitetty vuoden Suomen 2014 sähkön tuotanto eri tuotatotavoilla. Luen tuotantomuodoksi tässä tekstissä myös tuontisähkön. Tuotantotapojen summana saadaan kysynnän muoto. Kysynnän maksimiarvon ja minimiarvon erotus on sähkön kysynnän vaihteluväli. Vaihteluvälin verran tarvitaan valittuna aikavälinä säätökykyä sähkön tuotantojärjestelmältä.
Suomen sähkön kysynnän maksimiarvo tuntitasolla vuonna 2014 oli 14 392 MW ja minimiarvo 5909 MW. Näiden erotuksena saadaan 8488 MW, joka on säätövoiman tarve. On kuitenkin huomioitava, että minimiarvo on 5909 MW ja sitä matalammalle tasolle tuotannon ei tarvitse pystyä säätämään.
Suomalaisen vesivoiman tuotannon minimiarvo vuonna 2014 tuntitasolla oli 411 MW ja maksimiarvo 2619 MW. Näiden erotus on 2209 MW. Vesivoima ei siis riitä läheskään säätövoimaksi kattamaan nykyisen sähkön kulutuksen vaihteluväliä Suomessa (8488 MW).
Miten satunnainen sähköntuotanto vaikuttaa säätövoiman tarpeeseen?
Lasken tässä tekstissä satunnaiseksi sähköntuotannoksi sellaisen tuotantomuodon, jonka kapasiteetti ei ole välttämättä tarjolla kun sitä tarvitaan. En käsittele tässä tekstissä varavoiman tai tehoreservin määrää.
Tuulivoiman tuotannon minimiarvo vuonna 2014 Suomessa oli 0 MW tunnin aikavälillä ja maksimiarvo 495 MW. Mitä tällaisen komponentin lisääminen sähköjärjestelmään tarkoittaa muiden tuotantomuotojen ja säätösähkön kannalta? Ihmeekseni en ole löytänyt aiheesta mitään teoriaa, joten määrittelen sitä varten muutaman aksiooman:
- Sähkön kysynnän vaihteluväli määrittää tarvittavan säätökapasiteetin määrän
- Satunnainen tuotanto on sama asia kuin sattumanvaraisesti vähennetty kysyntä
- Satunnaisen tuotannon minimi- ja maksimiarvo saattaa osua mihin tahansa kohtaa kysyntää
Vaikutukset sähkön säätötarpeeseen
Kun satunnaisen tuotannon minimi osuu kysynnän maksimiin, säätövaran täytyy riittää yläpäässä. Tässä suhteessa tuulivoima ei suoraan nosta tarvittavan säätövaran määrää, mikäli kaikki muut säätökykyiset tuotantomuodot pysyvät markkinoilla.
Kun satunnaisen tuotannon maksimi osuu kysynnän minimiarvoon, säätövaran täytyy riittää alapäässä. Tässä suhteessa säätövaran tarve kasvaa satunnaisen tuotannon maksimiarvon verran. Vuonna kysynnän 2014 minimiarvo oli 5909 MW ja tuulivoimatuotannon maksimiarvo 495 MW. Mikäli tuulivoimatuotannon maksimiarvo osuu kysynnän minimiarvoon, säätötarve kasvaa mainitun 495 MW. Tämä on pahimman tilanteen laskenta ja käytännössä maksimituotannon osuminen kysynnän minimiin on epätodennäköinen.
Suomen tuulivoiman vaikutus säätötarpeeseen
Suomen säätötarve oli vuoden 2014 tuntitasolla tarkasteltuna 8488 MW. Säätötarve määrittyy kysynnän mukaan. Tuulivoiman tuotanto vaikuttaa säätövoiman määrään pahimmillaan maksimiamplitudinsa verran. Tuulivoima ei vähennä säätötarvetta yläpäästä, koska tuotanto saattaa huippukulutuksessa olla nolla. Tuulivoima kuitenkin laskee säädön alarajaa maksimituotantonsa verran, mikäli tuotantopiikki osuu kysynnän minimiarvoon.
Suomessa tuulivoiman tuotanto oskilloi lähes nollan ja sadan prosentin välillä. Tuulivoima siis nostaa sähkön säätötarvetta lähes maksimikapasiteettinsa verran.
Pohjoismaisella tasolla vesivoima säätyy yhteensä noin 15 000 MW (empiirinen havainto, ei pohjaudu datan analysointiin). Koska pelkästään Suomessa sähkön säätötarve on 8488 MW, vesivoima ei riitä säätösähköksi pohjoismaisella tasolla. Tällä hetkellä tuulivoimakapasiteettia on pohjoismaissa jo yli 10 000 MW. Jos tuotantopiikki osuu kysynnän miniarvon tietämille, ollaan jo hyvin lähellä sitä, että vesiä joudutaan juoksuttamaan, sähkö pokumyymään tai tuulivoimaloita pysäyttämään.
En ole tarkastellut pohjoismaista sähködataa kokonaistasolla. Erinäisistä yksittäisistä havainnoista johtuen vaikuttaa kuitenkin siltä, että säätövara alkaa pohjoismaisella jo käytetty alapäässä. Marginaalikustannuksiltaan pientä sähköntuotantoa ja tuettua tuulivoimaa on pohjoismaisilla markkinoilla paljon. Tällöin hinta painuu ajoittain hyvin matalalle ja pudotuspeli tuotantomuotojen välillä alkaa.
Ruotsissa on hiljattain keskusteltu vanhan ydinvoimalan ennenaikaisesta alasajosta. Jos ydinvoimaloita poistuu markkinoilta, mistä löytyy teho jakossa yläpäässä? Tuuli- ja aurinkosähkön varaan ei voi laskea, koska kysyntäpiikin aikaan saattaa olla tyyni ja pimeä.
Kommentit
Lähetä kommentti