Hajautetusti tuotetun sähkön arvo ja aurinkoenergia Suomessa
Moni tuntuu ajattelevan, että hajautetusti tuotetun sähkön arvo on kuluttajatariffin mukainen sisällyttäen siihen myös siirtomaksun. Näin ei kuitenkaan ole. Tuotannon arvon saa selville miettimällä, millaisiin säätöihin se johtaa muussa sähköjärjestelmässä.
Välittömät vaikutukset koskevat vain korvautuvan tuotannon muuttuvia kustannuksia sekä vaikutusta sähköverkon häviöihin. Kun sähköverkon häviöt ovat Suomessa kaikkiaan vain 3% sähkönkulutuksesta, on niiden merkitys hyvin pieni. Siirron ja jakelun kustannukset aiheutuvat lähes kokonaan verkon rakentamiseen sijoitetusta pääomasta sekä verkon ylläpidosta. Siten yksittäisen kuluttajan aiheuttamat kustannukset riippuvat lähes kokonaan siitä, kuinka paljon kuluttaja voi enimmillään vaikuttaa verkon kuormitukseen eikä oma tuotanto pienennä tätä yleensä lainkaan. Hajautettu tuotanto aiheuttaa päinvastoin usein lisäkustannuksia, koska varautuminen siirtoon asiakkaalta verkkoon ei onnistu ilman lisäinvestointeja.
Välittömäksi säästöksi jää siten käytännössä vain säästö muun tuotannon kustannuksissa, jota kullakin hetkellä kuvaa sangen hyvin sähköpörssin hintataso. Pitemmällä tähtäimellä vaikuttaa hajautettu tuotanto myös tuotannollisiin investointeihin. Jos hajautettu tuotanto toimii talven huippukulutuksen aikaan, tulee säästöä muiden investointien tarpeeseen suunnilleen huippukuorman aikaisen keskimääräisen tehon verran. Monet tuotantomuodot eivät kuitenkaan ajoitu yhtä hyvin. Aurinkosähköä ei huippukuorman aikaan tuoteta lainkaan, joten se ei vähennä muun kapasiteetin kokonaistehon tarvetta. Tuulivoiman osalta on käsitykseni mukaan nykytietoa vastaava paras arvio, että sen voidaan katsoa vähentävän muun kapasiteetin tarvetta likimäärin puolella vuotuisesta keskitehosta eli 10-15% tuulivoimalan nimellistehosta. Tämä arvio koskee megawattiluokan voimaloita, pienvoimaloiden vastaava kapasiteettiarvo on alhaisempi suhteessa maksimitehoon. Myös megawattiluokan voimaloiden kapasiteettiarvo laskee, jos tuulivoiman määrä kasvaa suureksi, eli yli 10%:iin tuotetusta energiasta. Toisaalta merituulivoiman kapasiteettiarvo lienee korkeampi johtuen vakaammista tuulioloista.
Hajautetun tuotannon lisääntyminen ei vaikuta ainoastaan muun kapasiteetin kokonaistarpeeseen, vaan myös sen optimaaliseen koostumukseen tyypillisesti niin, että pitkäaikaiseen tuotantoon edullista perusvoimaa tarvitaan vähemmän ja säätöön soveltuvaa kapasiteettia enemmän. Tämä muutos lisää hieman hajautetun tuotannon arvoa, mutta vaikutus on vähäinen.
Erityisen alhaiseksi käy hajautetun tuotannon arvo, kun sitä rakennetaan runsaasti tuottamaan sähköä aikoina, jolloin kulutus on keskimääräistä selvästi pienempää. Tämä koskee vakavimmin aurinkosähköä, jos siitä yritetään tehdä tuntuva osa koko sähköntuotantoa.
Asuntojen lämmitykseen kytketty yhteistuotanto on ajoitukseltaan edullisempaa painottuessaan talvikauteen. Tällaisen sähkön arvo on siten olennaisesti korkeampi, mutta sen ongelmana ovat korkeat tuotantokustannukset, koska vuotuinen tuotanto jää tyypillisesti hyvin alhaiseksi suhteessa maksimitehoon. Myös sähkön tuotannon määrä suhteessa lämmöntuotantoon on ainakin nykytekniikalla alhainen, mikä edelleen vähentää tällaisten ratkaisujen houkuttelevuutta. Polttokennot voisivat nostaa sähköntuotannon osuuden korkeaksi pienessäkin yksikössä, mutta ne vaativat puolestaan kalliiksi tulevia polttoaineita.
Kaiken kaikkiaan voisi siis nykytilanteessa arvioida hajautetusti tuotetun sähkön arvon olevan tyypillisesti luokkaa 4 c/kWh ja saattavan laskea tätä paljon alhaisemmaksi tilanteessa, joka syntyisi aurinkoenergialle sen määrän noustessa merkittäväksi. Edes sähkön yleisen hintatason nousu ei välttämättä muuta tilannetta, koska sen vaikutus saattaa painottua korkeamman kulutuksen aikoihin.
Hajautetun sähkön alhainen arvo koskee myös sähköä, jonka tuottaja käyttää itse niin kauan kuin hän kuitenkin on liittyneenä sähköverkkoon ja odottaa saavansa tarvitessaan sieltä saman tehon kuin ilman omaa tuotantoaan tarvitsisi. Siten merkitsee muuttumattomien sähkötariffien käyttö tällaisille asiakkaille rasitetta muille sähkönkäyttäjille. Kustannusvastaavuus edellyttäisi tariffin korottamista ja korottamatta jättäminen on eräänlaista piilotukea omaan käyttöönsä sähköä tuottavalle. Vastaavia tariffin poikkeamia kustannusvastaavalta tasolta esiintyy toki muillakin asiakkailla kulutuksen ajoituksen vaihdellessa, mutta tämän poikkeaman merkitys kasvaisi suuremmaksi, jos hajautetun tuotannon määrä nousee suureksi. Kustannusvastaavuus on helppo unohtaa niin kauan, kuin siitä hyötyviä on vähän, mutta toiminnan laajetessa, pitää kustannusvastaavuus palauttaa, joten asia pitää aina tiedostaa.
Selvin seuraus tuotetun sähkön alhaisesta arvosta on, että aurinkosähkö ei näyttäisi tulevan Suomessa kannattavaksi likimainkaan samalla kustannustasolla kuin esimerkiksi Etelä-Euroopassa. Tuotantokustannukset ovat Suomessa ehkä 50-100% korkeammat kuin aurinkokennoilla tuotettu sähkö aurinkoisimmilla seuduilla, mutta vielä paljon enemmän vaikuttaa se, että tuotetun sähkön arvo on vain pieni murto-osa siitä, mitä se on alueilla, joilla sähkön kulutus on korkealla aurinkoisimpina aikoina mm. ilmastoinnin takia. Lisäksi tulee Suomessa kyseeseen vain hajavaloakin hyödyntävä aurinkokennotekniikka, kun tuoreet uutiset suurista aurinkoenergiahankkeista kertovat peilikeräimiin perustuvista ratkaisuista. Joskus sanotaan, että vahvistuva sähköverkko tulee tekemään mahdolliseksi myös Suomessa tuotetun aurinkosähkön viemisen Etelä-Eurooppaan, mutta siinäkään ei ole mitään mieltä, koska sama sähkö saadaan aurinkoenergiasta paljon edullisemmin siellä etelässä. Investoiminen Suomessa ei myöskään vaikuta sanottavasti tutkimustyön edistämisen kautta. Siinä ei opita mitään olennaista, mitä ei muuallakin voitaisi kokeilla edullisemmin.
Kaiken kaikkiaan on täysin ilmeistä, että kaikki Suomessa nyt tehtävät investoinnit aurinkosähköön ja monissa tapauksissa myös muihin hajautetun sähköntuotannon muotoihin ovat täyttä tuhlausta, jonka ainoa merkittävä vaikutus on rahojen tuhlaaminen, kun niitä voitaisiin käyttää myös energia-alalla ympäristöä paljon paremmin hyödyttävillä tavoilla.
Tämänvuotisen Energiapäivän ja -kongressin puheissa toistui, että sähkön kysyntäjoustoa pitää lisätä ja Keski-Euroopan verkkoa vahvistaa. Fingridin edustajat vakuuttivat, että Suomen verkko kyllä kestää hajautettuakin tuotantoa.
Itse pidän yhtenä kiinnostavimpana hajautettuna vaihtoehtona mikroturbiinitekniikkaan perustuvia isojen maatilojen yhteyteen perustettavia pienvoimaloita. Ne hyödyntäisivät biokaasua ja tuottaisivat sähköä tilalle ja verkkoon, ja tilan tarvitsemaa lämpöä suoraan käyttöpaikalla. Vaikka pienet CHP-laitokset olisivat tehottomia, eikö haittaa kompensoi lämmön lyhyt siirtomatka ja polttoaineiden lyhyt kuljetusmatka? Lannan ja eloperäisten jätteiden käsittely biokaasureaktorissa myös parantaa niiden sopivuutta lannoitteiksi.
Kysyntäjoustosta moni energia-alan puhuja oli tosiaan innoissaan. Odotetaan, että yhdistämällä tietoliikennetekniikalla sähkön hintatieto ja laitteiden automaattinen ohjaus, saataisiin kysyntäpiikkejä tasoitettua ja siirrettyä matalamman kysynnän aikaan. Esim. osa sähköllä toimivasta lämmityksestä ja jäähdytyksestä. Säätövoimakapasiteetin tarve vähenisi vastaavasti. Mielenkiintoista seurata, toteutuuko tämä käytännössä.
Maatilojen biokaasuntuotannossa yhdistyy jätteidenkäsittely ja energiantuotanto. Maatiloilla voi lämpökuormaakin riittää vähän tasaisemmin kuin rakennusten lämmityksessä. Silti jäänevät lämpökuorman suuret vaihtelut pahaksi rasitteeksi taloudelle. Jos jätteidenkäsittely vaatii joka tapauksessa jatkuvaa biokaasun tuotantoa ja ellei biokaasulle saada parempaa käyttöä esimerkiksi moottoripolttoaineena, voidaan sähköntuotantoa jatkaa perustellusti myös silloin, kun lämpökuormaa ei ole. Ilmeisenä kilpailevana vaihtoehtona on maatiloilla kuitenkin biokaasun käyttö moottoripolttoaineena, josta merkittävä osa voi kulua tilan omissa työkoneissa ja loppu aika pienessä määrässä autoja.
Suomessa ei maatiloilta tuotettavan biokaasun määrä voine kuitenkaan nousta kovin merkittäväksi energiatalouden kannalta.
Älykkäät energiajärjestelmät ja kysyntäjousto ovat kiinnostavia kysymyksiä. Asiaan liittyy myös sähkön jatkuvasti vaihteleva tuntihinnoittelu, joka antaa käyttäjille motivaation joustojen toteuttamiseen. Tästä saattaa piankin olla seurauksena sähkön vähittäismyynnin ratkaisujen uusi mullistus, mutta siitä joskus enemmän erillisessä kirjoituksessa.
Tarvitaanhan maatiloissa ympäri vuoden lämpöä ainakin lämpimän veden muodossa, mutta tarpeen vaihtelu voi olla suurta. Viljan kuivaus on tietysti suurin tarve syksyisin.
Maatilat saavat käyttää öljyä muita halvemmalla verohelpotusten ansiosta, mutta öljyriippuvuuden vähentämiseksi biokaasumahdollisuuden käyttöön olisi kyllä syytä kannustaa. Ainakin veroedut pitäisi poistaa fossiilisten käytöltä.
Kokonaisuutena tällä ei ole kovin suurta merkitystä, mutta paikallisesti kyllä. Ja myrskyjen aikaan maatiloilla ollaan ihmeissään, kun sähköt katkeavat pahimmillaan viikoksikin. Oma pikkuvoimala ei ole huono juttu niissäkään tilanteissa.
“Kaiken kaikkiaan on täysin ilmeistä, että kaikki Suomessa nyt tehtävät investoinnit aurinkosähköön ja monissa tapauksissa myös muihin hajautetun sähköntuotannon muotoihin ovat täyttä tuhlausta, jonka ainoa merkittävä vaikutus on rahojen tuhlaaminen, kun niitä voitaisiin käyttää myös energia-alalla ympäristöä paljon paremmin hyödyttävillä tavoilla.”
Samaa mieltä. Suomessa tulisi keskittyä höryprosessia hyödyntävien suurempien ykskköjen rakentamiseeen näiden järkyttävän kalliiden pii-kennojen sijaan. Höyryjärjestelmissä voidaan lisäksi hyödyntää lämmön varastointia, jolloin sähköä voidaan tuottaa yölläkin. Jos nyt sentään rakennettaisiin edes amorfista piitä käyttäviä kennoja, niin kustannukset voitaisiin leikata noin kolmasosaan. Tokihan on selvää, että talvella auringosta saatava teho on heikko, mutta nämä tyhjiökeräimiä käyttävät järjestelmät voisivat leikata ainakin käyttöveden lämmityskuormaa paikallisesti myös talvella.
Tässä linkki höryä ja keskittäviä paneeleita käyttävän järjestelmän demoon: http://www.solarmillennium.de/upload/Animationen/andasol_blue_engl.swf
Kaikki höyryä tuottavat järjestelmät vaativat esteetöntä auringonvaloa kirkkaalta taivaalta ja vielä kohtuullisen korkealta horisontin yläpuolelta. Siksi ne näyttäisivät täysin soveltumattomilta Suomen oloihin. Niiden paikka on Euroopassa aivan eteläisimmissä osissa ja sielläkin vain joissain erityisen aurinkoisissa kohteissa sekä aurinkoisissa autiomaissa, kuten Etelä-Kaliforniassa. Sinne onkin juuri hyväksytty suunnitelma 1000 MW huipputehoisen voimalan rakentamiseksi Blythen kaupungin laidoille. Myös Etelä-Afrikassa on suuria hankkeita vireillä.
Vastaavaa tekniikkaa yhdistettynä lämmön varastoimiseen on esitetty Saharaan Desertec-hankkeessa, joka on kuitenkin vasta visioinnin asteella ja vaatii paljon tutkimusta ennen kuin rakentaminen voi alkaa, jos nuo tutkimukset antavat riittävän hyviä tuloksia.
Olipa virkistävän asiallinen ja realistinen kirjoitus hajautetun energiantuotannon ja erityisesti aurinkoenergian merkityksestä ja käyttökelpoisuudesta Suomessa. Valitettavasti vaan mediassa (erityisesti Yleisradio) esiintyy pelkästään aurinkoenergiaa kritiikittömästi ajava linja entinen kollegasi prof Lundin johdolla. Viime viikolla viimeksi oli Ykkösaamussa pitkä pätkä jossa keskityttiin pelkästään ylistämään aurinkoenergian sopivuutta myös Suomeen koska aurinkoisia tunteja on meillä lähes yhtä paljon kuin Keski-Euroopassa. Luonnollisesti ei sanallakaan vihjattu, että nuo tunnit ovat aikana, jolloin sähkön tarve on pienimmillään.
Myös vetoaminen esimerkiksi Saksaan esimerkkinä aurinkoenergian käytön edistämisessä on kovin kyseenalaista, kuten selviää mm. Saksan kuluttajaliiton energiapolitiikkaa koskevasta kannanotosta
https://www.vzbv.de/go/presse/1383/9/48/index.html
Tässä valitetaan aurinkoenergian kohtuuttomia kustannuksia, kun hyvin vähäinen tuotanto vaatii ensi vuonna arviolta 7 miljardin euron tuen ja jo rakennetulle aurinkoenergialle tehdyt tukisitoumukset lähestyvät 100 mrd euroa, kun otetaan huomioon tuen 20 vuoden kesto. Karkeasti arvioiden aurinkoenergialle maksetaan Saksassa tukea 10-kertaisesti tuotetun sähkön arvo.
Olen kirjoittanut näissä blogeissani aiemmin yhdestä aihetta käsitelleestä tutkimusjulkaisusta
http://pirila.fi/energia/2009/11/24/syottotariffit-saksassa-ja-suomessa/
Tuossa tutkimuksessa arvioidaan myös, että tuki on aivan kohtuuton, vaikka otettaisiin huomioon myös aurinkopaneeleita tuottavan teollisuuden tukemisen arvo.
Täältä pääsee seuraamaan Saksan aurinkosähkön tuotantoa reaaliajassa:
http://www.sma.de/en/news-information/pv-electricity-produced-in-germany.html
Vakuuttavia tehoja kyllä, mutta mitähän koko installaatio on tähän mennessä maksanut, uskaltaako kukaan laskea? Saksankielisen linkin perusteella vuodessa menee 7 miljardia, 1½ ydinvoimalan verran, ja verkkojen vahvistamiseen sitten vielä 4 miljardia vuodessa.