Professori Esa Vakkilainen tietää, miten Suomi pysyy sähkössä
Suomen talvet ovat kylmiä, mutta sähkömarkkinat käyvät kuumina. Kireimmillä pakkasilla keskustelu kääntyy sähkön riittävyyteen ja hintaan sekä siihen, miten kodit pidetään lämpiminä. Älykkäissä, öljylämmitystä muihin lämmitysmuotoihin yhdistävissä hybridijärjestelmissä sekä koko järjestelmän säätövoiman vahvistamisessa on avaimet ratkaisuun, sanoo LUT-yliopiston energiatekniikan professori Esa Vakkilainen.
Kun LUT-yliopiston energiatekniikan professori Esa Vakkilaiselta kysyy, riittääkö uusiutuvaa sähköä tulevaisuudessa kaikille, hän tietää kysymyksen olevan liian yksinkertainen.
”Ottaisin tähän pienen tarkennuksen: riittääkö uusiutuvaa sähköä koko ajan. Siihen minulla on hyvin pessimistinen vastaus: välttämättä ei ainakaan, jos jatkamme nykyistä tapaa hankkia ja pitää sähköjärjestelmää pystyssä.”
Vakkilainen viittaa EU:n sinällään hyviin tavoitteisiin, joista yksi on esimerkiksi aurinkosähkökapasiteetin nostaminen kulutusta korkeammaksi vuoteen 2030 mennessä.
”Silloin aurinkosähkökapasiteetin ollessa täysillä 100 % sähköstä voisi tuottaa aurinkovoimalla. Tällä hetkellä meillä on saman verran myös tuulivoimaa. Entäs kun vielä ydinvoimalat ovat päällä? Meillä on yhtäkkiä aivan hirveästi sähköä”, hän avaa.
Tavoitteiden toteutuessa tuulisina ja aurinkoisina päivinä vähähiilistä sähköä on todella paljon. Kehitys on kuitenkin johtanut siihen, että vanhaa ja kannattamatonta tuotantokapasiteettia suljetaan Saksan ja Romanian kaltaisissa maissa, eikä uusia, helposti tarvittaessa käynnistettäviä voimalaitoksia enää rakenneta. Tilanne on luisunut sähkön hinnan kannalta kammottavaksi. Sähkön hinta kilowattitunnilta on ollut Saksassa euron, Romaniassa kolmen luokkaa.
”Tämä kaikki johtuu siitä, että meillä ei ole enää tarpeeksi vapaasti käynnistettävää kapasiteettia. Se taas johtuu siitä, että vaihteleva uusiutuva syö tilan siltä, että muuta tuotantokapasiteettia voitaisiin rakentaa taloudellisesti kannattavasti”, Vakkilainen sanoo.
Laki, kuten Vakkilainen toteaa, määrää Fingridin takaamaan sähkön riittävyyden, mutta ei säätelemään sen hintaa. Siksi sähkön hinta voi Suomessakin nousta korkealle.
Suomi tarvitsee säätövoimaa
Kysymys sähkön riittävyydestä kovilla pakkasilla on vallan puhututtava asia. Esa Vakkilainen mukaan virallinen näkemys asiasta on, että kiertävillä puolen tunnin vuoroilla sähkön saatavuus voitaisiin turvata Suomessa.
”Puoli tuntia on vähän, mutta jos riittävyys voidaan turvata vain niin, että pannaan jostain osasta Suomea valot pois, ei se hyvä tilanne ole – kyllä jotain pitäisi tehdä”, huomauttaa Vakkilainen.
Viime talvena Energiavirasto jo varoitteli kovilla pakkasilla, että sähköä saatetaan joutua säästämään. Silloin säästötalkoot eivät sähköön ulottuneet, mutta lähellä oltiin. Vakkilainen on tuonut esille tarpeen lisätä säätövoimaa Suomen energiaverkkoon erityisesti huippukuormien, kuten kovien pakkasten, aikaan.
”Iso osa kuluttajista haluaa sähkönsä pienellä hintavaihtelulla ja mielellään edullisesti. Mutta sähkön tuottajan etu voikin olla, että sähkö maksaa paljon, jolloin koko Suomen sähköstä saadaan kassaan todella paljon rahaa”, Vakkilainen selittää.
Vakkilainen sanoo, että markkinavoimat eivät aja itselleen epätaloudellisia vaihtoehtoja, joissa huippukulutuksen aikana sähkön hinta olisi nykyistä matalampi. Siksi hänen mielestään tulisikin olla jokin muu tapa alentaa sähkön hintaa, esimerkiksi professorin itsensä ehdottama moottorivoimala.
Moottorivoimalat tasaisivat sähkön hintaa huippukulutusaikoina
Yksi sähkön hintaa tasaavista työkaluista voisi olla moottorivoimala, sanoo LUT-yliopiston professori Esa Vakkilainen. Moottorivoimalassa esimerkiksi kotimaisella uusiutuvalla polttoaineella pyörivä moottori tuottaisi sähköä. Rakenteeltaan varsin yksinkertaisesta, sähkögeneraattoria pyörittävästä moottorivoimaloista saataisiin irti melkoinen energiahyöty sähkön huippukuormatilanteissa.
”Suomessa on valmistusperinnettä, eli ne ovat ihan toimivia laitteita. Moottorivoimaloita pystytään rakentamaan ja toimittamaan melko nopeasti.”
Moottorivoimalat toimisivat ikään kuin sähkön reservinä. Ne käynnistettäisiin silloin, kun sähkön hinta nousee tietyn rajan yli huippukulutushetkinä. 400 megawatin voimalaa ei Vakkilaisen mukaan tarvitsisi sijoittaa yhteen paikkaan: pienempiä, esimerkiksi 40 megawatin voimaloita voisi ripotella eri puolelle Suomea. Silloin myös haastavissa tilanteissa, joissa esimerkiksi koko sähköverkko pimenee, kantaverkon takaisin noston isoon työhön saataisiin varmatoimisista moottorivoimaloista apua.
Vakkilainen sanoo, että säätövoiman rakentaminen on poliittinen kysymys – niin Suomessa kuin EU:ssa.
”Iso haaste on se, miten tämä hoidetaan EU:n päätöksenteossa niin, ettei sitä koeta vapaisiin sähkömarkkinoihin puuttumiseen.”
Kuuntele lisää Vakkilaisen ajatuksia moottorivoimaloista Lämmöllä-Podcastista!
Hybridijärjestelmä auttaa kulutusjoustossa
Esa Vakkilainen asuu itse kerrostalossa mutta sanoo, että jos hän asuisi omakotitalossa, hän haluaisi ehdottomasti lämmitysjärjestelmän, joka hyödyntää useampaa lämmitysmuotoa. Vakkilaisen mielestä moni kuluttaja onkin unohtanut, että kodissa voisi olla useampi lämmitysjärjestelmä. Niin kutsutussa hybridijärjestelmässä on jokin pääasiallinen lämmitysmuoto, jota tuetaan yhdellä tai useammalla muulla lämmitysmuodolla.
”Kyllä ihan huonojen aikojen varalta pitäisi olla joku sellainen lämmitysjärjestelmä, jota voisi käyttää silloinkin, kun on sähköstä pulaa tai vaikka myrskyn takia verkko on alhaalla”, Vakkilainen muistuttaa.
Sähkön hintoja tulevaisuudessa ei voida ennustaa 15 vuoden päähän, mutta Vakkilaisen mukaan näyttää siltä, että tulevaisuudessakin sähkön hinnat tulevat heilumaan ja saatavuudessa voi olla haasteita tiettyinä aikoina vuodesta. Hybridijärjestelmät tasaavat näitä sähköisiä kompastuskiviä.
Sähkön käytön lisääntyminen on fakta, joka vaikuttaa niin yksilöön kuin koko yhteiskuntaan. Vakkilaisen mukaan LUT-yliopistossa on tehty diplomitöitä, joissa on tutkittu lämpöpumppujen, sähkövastusten ja sähköautojen latauksen vaikutusta sähköverkkoon.
”Tulokset osoittavat, että meidän pitää tuplata kaupunkiverkot, koska entisen öljylämmityksen korvaaminen sähköllä ja sähköautojen yleistyvä lataus nostavat siirrettäviä tehoja merkittävästi.”
Vakkilainen arvioi, että verkkojen vahvistaminen on iso savotta, ja isoja investointeja tarvitaan erityisesti paikallisverkon puolella.
Jo muutenkin lisääntyvän sähkönkulutuksen lisäksi jakeluverkko olisi Vakkilaisen mukaan ongelmissa, jos kaikki Suomen öljylämmittäjät siirtyisivät yhtäkkiä käyttämään pelkästään sähköä.
”Se vaatisi pienjakeluverkon lisäämistä, mutta myös jotain muutoksia Suomen korkeajänniteverkkoihin, joita kantaverkkoyhtiö ylläpitää. Nopeat muutokset energiajärjestelmässä ovat haastavia, mutta myös hyvin epätodennäköisiä. Kymmenen vuoden aikajänteellä voimme kuitenkin tehdä isojakin muutoksia.”
Automaatio muutoksen etunenässä
Hybridijärjestelmiin liittyy usein automaatio, joka on ottanut melkoisia kehitysloikkia viime vuosina. Esa Vakkilaisen mukaan menossa on nyt hiljainen vallankumous: jos ennen LVI-automaatiossa puhuttiin tuhansista euroista, nyt puhutaan vain sadoista tai kymmenistä.
”Tällainen LVI-automaatio tulee olemaan nyt edullisempaa ja edullisempaa. Rakentamispuolella ollaan jäljessä vielä automaation soveltamisesta, koska asuntojen ostajat tai rakentajat eivät osaa vaatia automaatiota”, Vakkilainen pohtii.
Vakkilainen antaa esimerkin omasta pojastaan, joka asuu Dublinissa kaasulämmitteisessä talossa. Siellä paikallinen kaasuyhtiö on tarjonnut ilmaiseksi älylaitteen, joka tarkkailee puhelinten sijaintia.
“Kun puhelimia ei ole kotona, laite laskee automaattisesti sisälämpötilaa”, Vakkilainen selittää.
Illaksi lämpö palautuu entiselleen, jotta koti on jälleen miellyttävä, kun asukkaat palaavat töistä. Vakkilaisen mukaan tulevaisuuden automaatio perustuukin tekoälyyn – tai oikeammin oppiviin järjestelmiin.
”Järjestelmä yrittää toimia niin kuin järjestelmäomistaja opettaa sille. Kun näitä opettajia on järjestelmässä tuhansia, niin melko nopeasti järjestelmä oppii, että tässä tapauksessa kuluttaja haluaa tämän tyyppistä asiaa”, Vakkilainen valottaa.
Oppivat järjestelmät vaativat LVI-puolelta uudentyyppistä osaamista. Hyöty kuluttajalle olisi kuitenkin iso paitsi taloudellisesti, myös korvien välissä.
”Ihmisen ei pitäisi joka päivä joutua vahtimaan sähkön hintaa ja riittävyyttä, vaan vähintään puoliautomaattisesti hoitamaan kulutuksen jousto.”
Teollisuudessa automaatioon ja erilaisiin hybridijärjestelmiin on jo totuttu. Vakkilainen on tuomaroinut Motivan, Energiaviraston ja työ- ja elinkeinoministeriön Energianerokas-kisaa, jossa palkitaan energiatehokkuustekoja, jotka edistävät vastuullista energiankäyttöä erottuvalla tavalla. Kisassa loistavat yleensä isot tekijät.
”Kun äly lisääntyy, mahdollisuus hoitaa asioita järkevästi asioita kasvaa. Teollisuus on enemmän valveutunut, koska siellä sähkökatkot ovat iso kustannus. Meidän pitäisi enemmän miettiä, miten voimme käsitellä sähkökatkoja ja huippukuormia myös kuluttajien laitteiden kanssa.”