Mitä eroa on huoltovarmuudella ja omavarmuudella?

Tämä blogi on kolmas osa blogisarjaa, joka on julkaistu CGI:n verkkosivuilla heinäkuussa 2020.

Alva-yhtiöiden teknologiapäällikkö Aki Finér, Hanselin kategoriapäällikkö Pasi Tainio ja energia-asiakkuuksista CGI:llä vastaava asiakkuusjohtaja Mikko Manner kohtasivat talvella 2020 ja ryhtyivät muistelemaan yhteisiä opiskeluaikojaan. Heidän mieleensä juolahti Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa 11 vuotta sitten tehty ryhmätyö, jossa he kahden muun opiskelijan kanssa laativat ”todennäköisen” skenaarion energia-alan kehitysten vuoteen 2020 mennessä. Lue sarjan aiemmat blogipostaukset täältä ja täältä. Kolmannessa osiossa asiantuntijat pohtivat Suomen energiamarkkinoita huoltovarmuuden ja omavaraisuuden näkökulmista.

Huoltovarmuus- ja omavaraisuustermejä viljeltiin keskusteluissa ahkerasti, mutta vasta vilkkaan keskustelun päätteeksi selvisi, että olimme keskenämme ajatelleet ristiin omavaraisuutta ja huoltovarmuutta. Toisaalta totesimme lopuksi niiden olevan kytköksissä toisiinsa. Mielsimme, että huoltovarmuus on oikeastaan tehoa ja omavaraisuus vastaavasti energiaa.

Omavaraisuutta tarkastellaan vuositasolla, kun taas huoltovarmuus korostuu yksittäisissä kysyntäpiikeissä ja ongelmien kohdalla. Tuulivoimalla voimme tuottaa merkittäviä määriä energiaa taloudellisesti kannattavasti. Sen avulla voimme parantaa vuoden sisällä tuotetun ja kulutetun energiamäärän suhdetta ja olla omavaraisia energian suhteen ison osan vuodesta. Laaja hajautus sijaintipaikkojen suhteen tasaa tuotantoa ja vähentää verkolle aiheutuvaa investointipainetta.

Silti voi tulla hetkiä, jolloin koko Suomi on tyyni ja huoltovarmuus koetuksella, jos korvaavaa tehoa (tai joustoa) ei saada muualta. Perinteisiin, isoihin ydinvoimaloihin perustuva järjestelmä tuottaisi energiaa tasaisesti, mutta olisi haavoittuva yksittäisten tuotantolaitosten ongelmille. Ydinvoimaloiden tuottama sähkö nykyisillä turvallisuusvaatimuksilla on myös lähes kaksi kertaa tuulivoimaa kalliimpaa, joten investointeja ei toteuteta markkinaehtoisesti. Ja koska ydinvoimassa muuttuvat kulut ovat melko pieniä, ei niilläkään tuoteta säätötehoa kovin mielellään, sillä vuotuisten käyttötuntien väheneminen nostaa tuotetun sähkön hintaa hyvin voimakkaasti.

Kärjistettynä, kannattaako investoida kymmenen miljardia euroa taloudellisesti kannattamattomaan ydinvoimalaan, jos sillä saadaan estettyä se, ettei meille tule seuraavan 20 vuoden sisällä helmikuun huippupakkasilla vuorokauden mittaista koko maan kattavaa sähkökatkoa? Lisäksi pitää pohtia saavutetaanko tällaisella investoinnilla haluttua vaikutusta, sillä uusi (subventoitu) kapasiteetti poistaa markkinoilta huonommin kannattavaa tuotantoa. Jotain fiksumpaa pitää siis keksiä.

Kumpi on parempi konsultti: euro vai tarve?

Merkittävänä asiana pidämme, että kuinka pitkän aikaa meillä on varaa kärsiä vajeesta. Keskeytyksen aiheuttama haitta kansantaloudelle pitää puntaroida, kun päätöksiä tavoitetasoista ja tulevaisuudenlinjauksista tehdään. Energian hetkittäisen puutostilan kanssa vaakakupissa on huoltovarmuuden ja omavaraisuuden vaatimien investointien kannattavuus.

Toisin sanoen, omavaraisuuden sopivaan tasoon vaikuttaa valtion riskinottokyvyn taso. Onko meillä resilienssiä vähentää sähkönkäyttöä esimerkiksi tuotantolaitoksissa turvataksemme kansalaisten energian saanti ääritilanteissa, kuten kovilla pakkasilla yhtäaikaisesti Suomessa, muualla Pohjoismaissa sekä Venäjällä? Suomessa toisaalta työtaistelut ovat olleet merkittävin haitta tuotantolaitosten toiminnalle, joten riskinsietokykyä löytynee.

Mikä on normaalia?

Voimmeko arvioida, mikä tuotantokapasiteetin pitäisi olla normaalikulutustilanteessa omavaraisuuden ollessa 100 % ja mikä sen pitäisi olla erilaisissa ääriskenaarioissa? Tuotannon omavaraisuusaste oli vuoden 2018 kulutushuipputuntina noin 75 % – luku heijastelee hyvin nettotuonnin osuutta vuositasollakin.

Uskomme, että suhtautumisemme omavaraisuuteen on kehittynyt aivan viime aikoina, sillä aikaisemmin omavaraisuutta ei ole pidetty välttämättömänä. Koronapandemia on jälleen kuitenkin opettanut meille sen, että omavaraisuus huoltovarmuuden takeena on ”ihan jees”!

Esimerkiksi aurinkovoiman potentiaalin on arvioitu Suomessa olevan hyvä kesäaikana, jolloin sen voidaan ajatella toimivan säätövoimana. Koko vuoden osalta tilanne aurinkovoiman osalta on kuitenkin heikko, sillä talvikuukautemme säilyvät pimeinä ilmastonmuutoksesta huolimatta.

Uusiutuvien energiamuotojen kehityksen luoma joustotarve luo räjähdysmäisesti kasvavaa kysyntää power-to-x-teknologioille, jotka mahdollistavat synteettiset polttoaineet tai mitä muuta tahansa, esim. proteiinin valmistusta. Jos ja kun tuulivoimaa tulee edelleen merkittävästi lisää, meillä on tilanteita, joissa tuotantoa on runsaasti enemmän kuin tarjontaa ja sähkö on varastoitava tai muunnettava toiseen muotoon jollain tavalla.

Tarvitsemmeko kysyntäjoustoa?

Energiamarkkinan mekanismissa energiahinta määräytyy tuotantotunnin kalleimman energiatuotantomuodon mukaan. Tämä tukee tuotantomuotoja, joiden kiinteät kustannukset ovat alhaisia. Tuulivoiman kaltaisten energiamuotojen lisääntyessä kalliiden ja harvoin käytössä olevien, mutta säätövoimaa tuottavien laitosten rakentaminen ja ylläpitäminen muodostuu kannattomaksi.

Maiden väliset siirtoyhteydet parantavat tuotannon ja kulutuksen kohtaamista ja toimivat normaalioloissa erinomaisesti. Saamme ostettua sähköä ulkomailta, kun se on kotimaista tuotantoa halvempaa, ja vastaavasti myytyä sitä naapureille, kun pystymme tuottamaan sitä heitä kilpailukykyisempään hintaan. Huoltovarmuuden näkökulmasta siirtoyhteydet ovat kuitenkin kuin yksittäisiä isoja tuotantolaitoksia, jotka ovat pahimmillaan hyvinkin alttiita häiriöille, ja joihin emme välttämättä edes itse pysty vaikuttamaan.

Perinteistä säätövoimaa, kuten hiilikattiloita ja kaasuturbiineja ei ole rakennettu enää vuosikymmeniin ja vanhaa kapasiteettia on purettu kannattamattomana. Yhteistuotantoa on kadonnut ja kun kaukolämmön tuotanto vähenee, lämpöpumppujen määrä kasvaa ja sähkön tuotanto kasvaa. Kysyntäjoustolla pystyttäisiin tasaamaan kulutushuippuja ja vähentämään säätövoiman tarvetta. Erilaisia tapoja varastoida energiaa on nenämme alla lukuisia, ne vain vaativat kehittynyttä automatiikkaa ja ICT-ratkaisuja, jotta ne toimisivat energiajärjestelmää luotettavasti tukevana voimavarana.

Mistä saamme kysyntäjoustoa?

Olemme vielä hyvin kaukana siitä, että esimerkiksi automatiikan avulla pystyisimme hyödyntämään kysyntäjoustoa kansallisesti. Investoinnit asuntojen sensoritekniikkaan eivät kuulu energiayhtiöiden vastuulle. Investoinneista vastaavat pääasiassa kiinteistökehitysyhtiöt ja rakennusliikkeet. Sähköautoissa V2G (vehicle to grid) teknologiaa hyödyntävät autot ovat tulossa, mutta infra ja strategiat niiden laajamittaiseen hyödyntämiseen puuttuvat. Vedyn tankkausasema meillä jo oli, mutta se purettiin kannattamattomana.

Miten kysyntäjousto tullaan ratkaisemaan ilman regulaatiota? Alan seminaareissa useita kertoja toistunut kanta on ollut, että kysyntäjouston ongelma ratkaistaan markkinaehtoisesti. Kiinnostaako kuluttajia kuitenkaan kysyntäjousto – entä yrityksiä? Entä miten tulevaan muutokseen suhtautuu voimassa oleva lainsäädäntö? Toki ryhmässämmekin todettiin, etteivät regulaatio ja markkinaehtoisuus ole toisiaan poissulkevia.

Toimialueiden rajat jatkavat jatkossakin hämärtymistään. Lisäksi aivan varmasti syntyy tarvetta uudenkaltaisille teollisille symbiooseille, jotka kokoavat yrityksiä, tutkimuslaitoksia ja oppilaitoksia poikkitieteellisesti ratkaisemaan systeemitason haasteita ja luomaan uutta liiketoimintaa.

Energian varastointiteknologioiden kehitykseen on panostettava jatkossa. Varastointivaihtoehtoja tulee hajauttaa mm. veden ja vedyn varastointiin. Nopeuttaaksemme kehitystä teknologiasta elävän maan (eli SuomenJ) pitäisi ottaa askel ja regulaatiolla vaikuttaa siihen, että kaikki ”ravintoketjun” osapuolet käyttöönottavat sellaista teknologiaa, jolla mahdollistetaan kysyntäjousto, ja vältytään näin jopa turhilta voimalaitosinvestoinneilta ja pidetään energiajärjestelmämme yhtenä kilpailukykyisimmistä.

Mukana tätä tarkastelua tekemässä olivat Aki Finér, teknologiapäällikkö Alva-yhtiöistä; Mikko Manner, asiakkuusjohtaja CGI:ltä ja Pasi Tainio, kategoriapäällikkö Hansel Oy:stä.

Lue myös