Hyödylliset ja haitalliset joustot

13.11.2024, kello 14:31

Suomessa on noin 600 000 sähkölämmitteistä kiinteistöä. Kiinteistöjen lämmitysjärjestelmien ja käyttövesivaraajien yhteenlaskettu teho on noin 5000 megawattia. Jos kaikki sähkölämmitysjärjestelmät paahtaisivat yhtä aikaa täysillä, tarvittaisiin tehojen tuottamista varten vähintään kolme Olkiluoto kolmosen kokoista ydinvoimalaitosta.

Tehot kasvavat ja samalla kasvaa tehopiikkien riski, kun yhteiskunta sähköistyy. Yhä useampi kiinteistö lämpenee tulevaisuudessa lämpöpumpulla tai maalämmitysjärjestelmällä — ne käyttävät sähköä ja niiden tehot kasvavat. Sähköinen liikenne yleistyy ja kaukolämpöyhtiöt tuottavat entistä enemmän lämpöä suurilla sähkökattiloilla.

Lappeenrannan teknillisen yliopiston (LUT) hintajoustohankkeessa tutkittiin sähkömarkkinoiden hintavaihteluiden vaikutuksia, kotitalouksien sähkönkäyttötapojen muutoksia ja kulutusjoustojen mahdollisuuksia. Joustot tuovat paljon hyvää, mutta sähköverkkoyhtiöille ne aiheuttavat myös päänvaivaa.

— Maailma muuttuu, kun vaihtelevan sähköntuotannon määrä kasvaa. Suomen ja muiden pohjoismaiden oletetaan tuottavan tulevaisuudessa EU-alueen energian tarpeesta jopa 10–20 prosenttia, toteaa hintajoustohanketta vetänyt Juha Haakana Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta.

Samalla kotitalouksien tietoisuus sähkön hintaeroista ja sähkömarkkinoiden toiminnasta on kasvanut.

— Tämä vaikuttaa kansalaisten tapaan käyttää sähköä silloin, kun sähkön markkinahinta on korkealla.

Haakanan mielestä muutokset ovat olleet erityisen suuria viimeisen vuoden aikana.

Sähköautot keskiössä

Kun täyssähköautot yleistyvät, voi kotitalouden sähkönkäytöstä jopa kymmenen prosenttia kulua omalla autolla liikkumiseen. Tästä huolimatta sähkölämmitys säilyttää asemansa sähkölämmitteisten kotien suurimpana sähkönkäyttökohteena.

Joustojen kannalta sähköautojen akkujen lataaminen on keskiössä — hyvässä ja pahassa. Akkujen lataaminen ja latauksen ohjaus on suhteellisen helppo järjestää. Elämisen kannalta on lähes yhdentekevää, milloin sähköauton akku ladataan. Siksi akkujen lataaminen voidaan helposti ohjata halvimmille tunneille. Parhaimmillaan tämä tuottaa vuodessa yli sadan euron säästöt.

Selvät säästöt kannustavat hankkimaan älykästä lataustekniikkaa ja ohjaavat kotitaloudet myös käyttämään sitä. Ongelmiakin voi olla tarjolla. Tämän tietää Savon Voima Verkko Oy:n kehityspäällikkö Sami Viiliäinen.

— Jos kaikki kotitaloudet käyttäytyvät samalla tavalla, aiheutuu siitä ikäviä heijasteita sähköverkkotoimintaan. Kun yhä useammalla on tulevaisuudessa täyssähköauto tai ladattava hybridi, voi jo kahden kilowatin tehoisen sähköauton akun lataaminen kesämökillä aiheuttaa sähköverkoille ongelmia, jos kaikki mökkiläiset lataavat autojaan samaan aikaan.

Ongelma tarkoittaa sitä, että suuri määrä samanaikaisesti latautuvia akkuja kuormittaa sähköverkkoa. Jos tällainen toiminta yleistyy, on sähköverkkoja vahvistettava. Muutaman euron hyöty toisaalla voi aiheuttaa 50 000 euron investointitarpeen toisaalla.

Musta perjantai 24.11.2023 romahdutti sähkön hinnan. Tuolloin sähkön hinta painui nollan alapuolelle. Pohjoismaisilla tukkumarkkinoilla sähkö maksoi miinus 500 euroa kilowattitunnilta. Ilmiö näkyi myös Savon Voiman sähköverkoissa.

— Sähkön käytössä tapahtui valtava piikki. Piikki kuormitti verkkoja niin paljon, että pääsulakkeita paloi kulutuspaikoissa yli 50 kertaa enemmän kuin normaalioloissa. Muuntamoissakin sattui useita ryhmäsulakepaloja, Viiliäinen kertoo.

Valmiudet joustoihin ovat hyvät

Tutkijoiden mielestä kotitaloudet ovat nyt aikaisempia valmiimpia joustamaan — siis ohjaamaan sähkönkäyttöään. Joustoihin ei kuitenkaan motivoi aina pelkästään hinta — siis taloudellisen hyödyn etsiminen.

— Energiakriisin aikana kotitaloudet oppivat vähentämään sähkönkäyttöään. Yksi syy tähän saattoi olla Astetta alemmaksi -kampanja ja viranomaisten kehotukset tarkkailla sähkönkäyttöä. Nyt kotitalouksien sähkönkäyttö on kuitenkin palaamassa energiakriisiä edeltäviin uomiin, Haakana toteaa.

Kotitaloudet valitsevat yhä useammin vaihtuvahintaisen pörssisähkösopimuksen. Tämä on selvä muutos aikaisempaan. Tällä hetkellä noin kolmannes kotitalouksista ostaa pörssisähköä. Taloudellisen hyödyn maksimointi oman sähkönkäytön ohjaamisesta — eli joustoista — onnistuu parhaiten pörssisähkösopimuksen avulla. Haakana huomauttaa, että juuri sähkömarkkinoiden hintavaihtelut luovat kannusteen käyttää joustoja.

— Tutkimuksen mukaan pientalokäyttäjäryhmässä sähkönkäyttö muuttuu keskimäärin 100–150 watilla, kun tukkusähkömarkkinoilla sähkön hinta muuttuu sadalla eurolla megawattitunnilta.

Suomalaiset vierastivat pitkään pörssisähkösopimuksia. Norjassa kotitalouksista jopa 75 prosenttia ostaa sähkönsä pörssisähkösopimuksilla, Tanskassa niiden osuus on 40 prosenttia.

Pörssisähkösopimusten suosioon kasvuun vaikuttaa myös sähkönmyyjien tuotekehitys. Puhtaan pörssisähkösopimuksen rinnalla on erilaisia yhdistelmäsopimuksia, joissa kiinteän hinnoittelun elementit yhdistyvät vaihtuviin hintoihin tai kulutustapoihin.

Perinteisten kiinteähintaisten sopimusten suosion lasku saattaa johtua siitä, että ne eivät ole enää yhtä edullisia kuin aikaisemmin. Kun markkinariskejä siirretään yhä enemmän sopimuksiin, kallistuvat sopimukset. Samalla kiinteähintaisten sopimusten kesto lyhenee. Ennen kiinteähintaiset sopimukset olivat lähes poikkeuksetta kahden vuoden pituisia — nyt sellaisen voi saada kuuden kuukauden pituisena.

Yhteiskunta sähköistyy — mutta milloin?

Suomen sähkönkäytön ennustetaan moninkertaistuvan, kun puhdas sähkö korvaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Kotitalouksissa tämä ei vielä näy kovin vahvasti. Suurin kotitalouksien sähkönkäyttöä lisäävä ajuri on liikenteen sähköistyminen.

Sähköautojen lukumäärä ei ole vielä kovin suuri. Täyssähköautoja on vasta reilut 100 000. Seuraavien kymmenen vuoden aikana muut henkilöautojen käyttövoimat kuitenkin katoavat uusien autojen ensirekisteröintitilastoista. Näin autoalan järjestöt arvioivat.

Samalla liikenteen sähköistyminen ohjaa sähköverkkojen kehittämistä. Lappeenrantalaisten selvitys ei kuitenkaan anna suurta painoarvoa sähköautojen akkujen kaksisuuntaiselle käytölle.

Sähköverkkoyhtiöiden näkökulmasta sähkönkäytön synkronoituminen on riski. Synkronoituminen tarkoittaa sitä, että kaikki sähkönhintaa seurailevat toiminnot tapahtuvat samanaikaisesti. Samaan aikaan lataukseen jysähtävät sähköautojen akut tai sähkölämmitteisten kotien lämminvesivaraajat kuormittavat rankasti sähköverkkoja. Portaittainen päälle- ja poiskytkentä olisivat armollisempia.

Suuret sähkövarastot — eli kiinteistökohtaiset akut — mahdollistavat joustot, mutta aiheuttavat myös huolia sähköverkkojen kanssa työskenteleville. Purkautuessaan suurella teholla akku työntää hetkellisen piikin sähköyhtiön verkkoon.

Mistä uusia joustoja?

Haakanan mielestä suomalaisessa sähköjärjestelmässä on suhteellisen paljon kysyntäjoustopotentiaaleja. Tällä hetkellä kiinteistöjä lämmittää vajaat 200 000 lämpöpumppua. Niiden tehot kasvavat, mutta lämpöpumppujen hyötysuhde on hyvä.

— Kun pumput kehittyvät, paranee niiden joustokyky. Joustavuutta tarvitaan, koska sähkömarkkinoilla hintavaihtelut eivät ainakaan vähene. Samalla kiinteistökohtainen sähkölämmitys ylläpitää sähköjärjestelmän kuormitusta.

Sähköautojen akut ja tapa ladata niitä tarjoavat joustopotentiaaleja, mutta eivät ilman tehokkaita ohjausjärjestelmiä. Toisaalta sähköautojen akkujen yhteenlaskettu teho kasvaa sähköisen liikenteen kasvun kainalossa. Tällä hetkellä sähköautojen akkujen yhteenlaskettu teho on tuhat megawattia — viidennes sähkölämmitteisten kotien yhteenlasketusta tehosta, lähes yhden ydinvoimalaitoksen tehon verran.

Jos sähköinen liikenne kasvaa arvioiden mukaan, saattaa akkujen tehontarve kymmenkertaistua: 10 000 megawattia sähköautojen akkutehoa on jo paljon. Vertailun vuoksi. Talven kylmimpänä hetkenä suomalaisen sähköjärjestelmän käyttämä huipputeho on noin 15 000 megawattia.

Sähköautojen lukumäärän arvioidaan nousevan 500 000:een vuoteen 2035 mennessä. Miljoonaan auton raja voi mennä rikki vuonna 2035. Vuoden 2033 jälkeen ladattavien hybridien lukumäärä sen sijaan kääntyy laskuun.

Kaukolämpöä tuotetaan yhä enemmän sähkökattiloilla. Jos kaikki ilmoitetut investointisuunnitelmat toteutuvat, nousee sähkökattiloiden yhteenlaskettu teho jo lähivuosina 2000 megawattiin. Sähkökattila tarjoaa joustoja, mutta niiden käyttö kuormittaa sähköjärjestelmää aiheuttaen suuritehoisen pistemäisen kuorman.

Syy investoida sähkökattiloihin on hintavaihteluiden hyödyntäminen. Kattiloita käytetään lähes yksinomaan silloin, kun sähköstä on ylitarjontaa.

Haakana huomauttaa, että kukaan ei jaksa loputtomasti ohjata kotinsa sähköjärjestelmää manuaalisesti. Hän ennustaa, että automaatiojärjestelmät yleistyvät ”joka paikassa”.

— Sähköjärjestelmän ja sähköverkkojen kannalta oleellista on se, kuinka kellontarkkaa automaatiojärjestelmien ohjaus on. Ohjaavatko ne suuria tehomääriä päälle samanaikaisesti vai kykeneekö ohjaus portaittaiseen ohjaukseen.

— Entä kuinka herkästi kotitaloudet saadaan hankkimaan automaatiojärjestelmiä. Tähän vaikuttaa järjestelmien hinta, mutta myös ohjauksesta saatava taloudellinen hyöty. Riittääkö sadan euron vuosittainen taloudellinen hyöty investoimaan kotiautomaatioon?

Olisiko tehoperusteisesta hinnoittelusta apua?

Siirtomaksujen tehohinnoittelu voi ratkaista sähkönkäytön ohjauksesta aiheutuvat sähköverkko-ongelmat. Tehohinnoittelun avulla sähkönkäyttöä voidaan siirtää osittain halvimmilta tunneilta toiseksi halvimmille tunneille. Silloin sähköverkot eivät kuormitu äärimmilleen.

LUT:n selvityksen mukaan tehohinnoittelu voi kuitenkin aiheuttaa sähkömarkkinoille mainehaitan. Tehohinnoittelu nimittäin vähentää pörssisähkösopimuksista saatavia hyötyjä. Tämä tarkoittaa sitä, että sopimusten hyödyntämisestä ei saada enää maksimaalisia taloudellisia hyötyjä.

Tehoperusteinen hinnoittelu — tai tehotariffi — muistuttaa tietoliikenneverkoissa tapahtuvaa hinnoittelua. Asiakas maksaa vain varaamansa kaistan leveydestä. Hintaan ei vaikuta se, siirtyykö tietoliikenneliittymän kautta dataa vai ei tai kuinka paljon dataa siirtyy. Lasku on maksettava, vaikka liittymää ei käytettäsi koskaan.

Sähköverkkoon sovellettuna tehoperusteinen hinnoittelu tarkoittaa sitä, että sähkönkäyttäjä maksaa verkkoyhtiölle vain varaamastaan liityntätehosta — ei siitä, kuinka paljon sähköä liittymän kautta kulkee.

Tehoperusteista siirtohinnoittelua pidetään parhaiten kustannusvastaavana tapana hinnoitella sähkön siirto. Sähköverkkoliiketoiminnassa sähkön siirtäminen ei aiheuta juuri lainkaan kustannuksia, vaan suurin osa kuluista syntyy verkkojen rakentamisesta ja ylläpitämisestä. Asiaa voi verrata maantieverkkoon. Suurin kuluerä on se, että maantie on olemassa.

Suurimman hyödyn tehoperusteisesta hinnoittelusta saisivat suhteellisen paljon ja tasaisesti sähköä käyttävät kohteet — esimerkiksi sähkölämmitteiset omakotitalot. Häviäjiä olisivat sähköistetyt kesämökit ja vaikkapa kaukolämmitetty rivitaloasunto, jossa on sähkökiuas. Häviäminen tarkoittaa sitä, että tehoperusteiseen laskutukseen siirtyminen nostaisi siirtopalvelun hintaa.

Tehoperusteisen hinnoittelun arvellaan yleistyvän. Petteri Orpon hallituksella on tekeillä lainsäädännöllinen muutos, joka harmonisoi tehokomponentin. Tämä tarkoittaa sitä, että jos verkkoyhtiöt ottavat tehokomponentin käyttöön, on sen rakenne ja muoto kaikilla verkkoyhtiöillä sama.

Puhtaaseen tehoperusteiseen hinnoitteluun tuskin siirrytään. Todennäköisimmin siitä voi tulla yksi siirtopalvelumaksujen elementti.

Tehomaksukannustin toimii

Helen Sähköverkko Oy:n alueella tehoperusteinen siirtomaksu on ollut käytössä jo kymmenen vuotta aikaperusteisissa siirtotariffeissa. Tavoitteena on ollut hillitä mm. sähköautojen akkujen lataamista sellaisina aikoina, jolloin kotitaloudet käyttävät muutenkin paljon tehoja.

Tehomaksukannustin ohjaa esimerkiksi sähköauton latauksen pois kaikkein halvimmilta tunneilta, jolloin järjestelmä etsii latausta varten toiseksi halvimman tunnin. Tämä leikkaa tehonkäyttöä sellaisesta ajankohdasta, johon muu sähkönkäyttö ohjautuu halvan hinnan vuoksi.

Koska toiseksi halvin tunti on hieman kalliimpi kuin halvin tunti, menettää autoaan tällä tavalla lataava asiakas jonkin verran rahaa. Vuositasolla taloudelliset menetykset ovat 10–25 euroa, kun latauksen ohjaamisesta saatava taloudellinen maksimihyöty vuodessa on noin 500 euroa.

Helsinkiläisten kokemusten perusteella tehonkäytön ohjaaminen ei toimi ilman kannustetta. Tehokannustimella voidaan myös kompensoida hintaohjauksen menetyksiä.

Hintajoustoista puhuttiin Sähköntutkimuspoolin seminaarissa Vantaalla 4.11.2024

#sähkönkäyttö #sähköverkot

Jaa artikkeli: