Energiajärjestelmä on suuren murroksen kohteena. Tämä koskee erityisesti sähköenergiajärjestelmää. Globaalissa mittakaavassa sähköenergian merkitys kasvaa koko ajan yhteiskuntien kehittyessä, päästöjä vähennettäessä ja parannettaessa energiatehokkuutta. Moni energiatehokkuutta parantava toimenpide itse asiassa kasvattaa sähköenergian tarvetta ja merkitystä; tästä hyvänä esimerkkinä liikenteen sähköistyminen.
Mutta mihin tarvitaan älykästä sähköverkkoa? Eikö vanha enää toimi? Onko älykkäässä sähköverkossa kyse vain olemassa oleviin järjestelmiin perustuvasta jatkumosta vai 15 vuoden päässä tulevaisuudessa siintävästä täysin uudesta järjestelmästä? Vastaus on ”sekä että”. Tänään tehtävillä investointipäätöksillä rakennetaan joka päivä tulevaisuuden järjestelmää, ja siltä osin kyse on jatkumosta; evoluutioista. Toisaalta 15 vuoden päästä meillä on esimerkiksi uusiutuvaan energiaan pohjautuvia tuotantoyksiköitä, erilaisia energiavarastoja sekä käyttäytymistään muuttaneita kuluttaja-kansalaisia osana sähköenergiajärjestelmää siinä määrin merkittävästi, että voidaan puhua jopa revoluutiosta; vallankumouksesta.
Sähköenergiajärjestelmä on lähes yhtä suuren murroksen keskellä kuin se oli 100 vuotta sitten sähköistymisen alkuaikoina. Uusiutuvat tuuli- ja aurinkoenergiaan pohjautuvat sääriippuvat sähköntuotantotavat ja erilaiset hajautetut energiaratkaisut sekä sähköenergian varastointiteknologioiden kehittyminen haastavat perinteiset sähköenergian tuotantoon, jakeluun ja käyttöön liittyvät toimintatavat. Liikenteen sähköistyminen pohjautuu kustannustehokkaaseen akkuteknologian kehittymiseen, mikä tarjoaa mahdollisuuksia myös uusien sähköjärjestelmää tukevien ratkaisujen kehittämiseen. Kaikki tämä alkaa olla myös jo taloudellisesti kannattavaa; esimerkiksi aurinko- ja tuulienergian tuotantomuodot ovat maailmalla jo edullisimmat sähköntuotantotavat jopa ilman tukia.
Älykäs sähköverkko ei ole vain pelkkä verkko vaan se sisältää ja yhdistää tuotannon ja kulutuksen, eli tuottajan ja asiakkaan. Älykäs sähköverkko tarkoittaa itse asiassa älykästä sähköenergiajärjestelmää, joka integroi kulutuksen ja tuotannon uudella tavalla muodostaen resurssitehokkaan kokonaisuuden. Tulevaisuuden älykäs sähköenergiajärjestelmä on energiatehokkaan ja ympäristöystävällisen sähkömarkkinan mahdollistaja ja tapa hyödyntää täysimääräisesti uusiutuvaa energiaa. Samalla se on koko yhteiskunnan näkökulmasta kriittinen infrastruktuuri, jonka merkitys nykyisessä tietointensiivisessä toimintaympäristössä on keskeinen.
Energiatehokkaassa tulevaisuuden sähköenergiajärjestelmässä sähkötehoon liittyvillä kysymyksillä on entistä merkittävämpi rooli. Itse asiassa sana ”energiaTEHOkas” sisältää myös tehon ja sitä kautta järjestelmän kokonaistehokkuuden näkökulman, vaikka toistaiseksi energiatehokkuudella on ymmärretty pääasiassa pidempiaikaiseen, esim. vuositason, energiankäyttöön liittyviä kysymyksiä.
Älykkään sähköverkon kehittäminen ei ole itseisarvo, vaan tavoitteena on luoda alusta ja toiminnallisuus, joka mahdollistaa ilmastoneutraaliutta edistävien uusiutuvien energian tuotantotapojen mahdollisimman laajan ja tehokkaan hyödyntämisen resurssitehokkaasti hyödyntämällä mm. kysynnän joustoa ja erilaisia energian varastointiratkaisuja. Kysynnän joustolla voidaan ymmärtää välillinen esimerkiksi hinnoittelurakenteilla toteutettava vaikuttaminen asiakkaan käyttäytymiseen, vaihtelevaan energian hintaan pohjautuvat suorat ohjaustoimenpiteet sekä siirto- ja jakeluverkon tarpeista tulevat ohjaukset, kuten kuorman toimiminen kantaverkkoyhtiön reservinä tai tehotariffiin kytketyn kuorman porrastaminen. Kysynnän joustolle löytyy tarpeita niin talven huippukuormitustilanteen, sähköverkon häiriötilanteiden kuin sääriippuvaa ja säätämätöntä tuotantoa sisältävän sähkövoimajärjestelmän tehotasapainon hallinnassa. Olemassa olevat kuormat tarjoavat edullisen ratkaisun lisätä järjestelmään joustavuutta ainoastaan säätökapasiteetiksi rakennettavan sähköntuotannon sijaan.
Yleisesti voidaan sanoa, että älykkäällä sähköenergiajärjestelmällä ja siihen liittyvällä tutkimus- ja kehitystyöllä on kolme tehtävää:
- Save the earth; Uusien energiaratkaisujen mahdollistama ilmastonmuutoksen hillintä luo samalla myös tasa-arvoa ja hyvinvointia maailmanlaajuisesti
- Keep the lights on; Yhteiskunta on entistä riippuvaisempi sähköstä, itse asiassa sähköenergia on yksi yhteiskunnan keskeisistä käyttövoimista.
- Make money; Vientiliiketoiminta luo jaettavaa lisäarvoa yhteiskuntaan ja energiateknologian vienti on siinä merkittävässä roolissa.
Globaali sähköenergiajärjestelmän murros avaa huikeita mahdollisuuksia suomalaiselle vientiteollisuudelle, joka on perinteisesti edustanut korkeaa sähköteknistä osaamista. Koko maailman investoinnit sähköenergiajärjestelmän infrastruktuuriin olivat vuonna 2015 yhteensä 683 miljardia USD, josta suomalaisen vientiteollisuuden tulisi ottaa oma siivunsa. Globaalissa kuvassa aurinkoenergia ja sen hyödyntämistä tukevat akkuvarastot tulevat olemaan keskeisessä roolissa.
Suomessa ei ole aurinkoenergian tuotannolle tukea pienasiakkaiden osalta, ainoastaan järjestelmän asennustyöhön kohdistuva kotitalousvähennys. Aurinkovoimajärjestelmien hinta alkaa kuitenkin olla jo niin alhainen, että kannustinta ei enää välttämättä tarvitakaan. Sähköenergiajärjestelmän kokonaistehokkuuden näkökulmasta aurinkoenergia ja akkuvarasto yhdessä ovat erinomainen kombinaatio. Nyt kun Suomi haluaa profiloitua akkuteknologian koko arvoketjun alueella kansainväliseksi toimijaksi, voisi olla järkevää harkita tukea pienasiakkaiden akkuvarastoille, mikä vahvistaisi akkuteknologiaan liittyvien ratkaisujen yleistymistä Suomessa ja sitä kautta rakentaisi toimialan kilpailukykyä vientimarkkinoilla globaalisti. Samalla tuki kohdistuisi välillisesti myös uusiutuvaan energiaan pohjautuvalle aurinkoenergiantuotannolle.
Professori Pertti Järventausta
Sähköenergiatekniikan laitos, Tampereen teknillinen yliopisto