Säätövoima

Mitä on säätövoima eli säädettävä sähköntuotanto?

Säätövoima on sähköntuotantoa, joka kykenee reagoimaan sähkön tuotannon ja kulutuksen välisiin vaihteluihin. Sähköä ei kyetä nykytekniikalla varastoimaan suuressa mittakaavassa, joten sitä on tuotettava verkkoon joka hetki saman verran kuin sitä kulutetaan. Lisäksi säätövoimalla varaudutaan mahdollisiin tuotannon häiriötilanteisiin.

 

Sähkön kulutuksen ja tuotannon tyypillinen viikkokäyrä.

Kuva 1. Sähkön kulutuksen ja tuotannon tyypillinen viikkokäyrä, joka on laadittu keskiarvona neljältä viikolta eri vuodenaikoina kolmelta vuodelta (lähde: Fingrid Oyj). Tuotannon on vastattava sähkönkulutuksen tarpeeseen joka hetki. 

 

Mihin säätövoimaa tarvitaan?

Säätövoimaa tarvitaan turvaamaan häiriötöntä sähkönsaantia eli tasaamaan sähkön kysyntää ja tarjontaa. On tärkeää, että kansalaiset ja elinkeinoelämä voivat luottaa, että sähköä on saatavilla kaikkina hetkinä sitä tarvittaessa. Tähän lukeutuvat myös mahdolliset suurten voimalaitosten häiriötilanteet, jolloin osa tuotannossa syystä tai toisesta putoaa hetkellisesti pois verkosta.

Säätökykyinen voimantuotanto tasaa hintapiikkejä ja tukee siten elinkeinoelämän kilpailukykyä ja kansalaisten hyvinvointia. Kustannustehokas energiajärjestelmä on Suomelle tärkeä kilpailutekijä. Niin energiaintensiivinen vientiteollisuutemme kuin pienkuluttajatkin hyötyvät sähkön hintapiikkien vähenemisestä.

Miksi Suomeen tarvitaan nyt lisää säätövoimaa?

Säätötarpeen arvioidaan lisääntyvän Länsi- ja Pohjois-Euroopassa voimakkaasti lähivuosina, kun suuri määrä lämpövoimaan perustuvaa erillistä sähköntuotantoa poistuu ja samalla säiden mukaan vaihtelevan tuuli- ja aurinkovoiman osuus lisääntyy merkittävästi. Myös yhteiskunnan yleinen sähköistyminen lisää säätötarvetta entisestään.

Suomessa tunnin sisäisen säätötarpeen arvioidaan kasvavan noin 400 MW vuoteen 2020 mennessä pelkästään kansallisen tuulivoimatavoitteen toteutumisen myötä. Edelleen päivän sisäisen säätötarpeen arvioidaan kaksinkertaistuvan vuoteen 2030 mennessä. Nyt valtaosa Suomen säätövoimasta tuotetaan vesivoimalla tai tuodaan muista Pohjoismaista, joissa on helposti säädettävää vesivoiman tuotantoa. Muun Euroopan lisääntyvä säätövoiman tarve ja Suomen vanheneva, pääasiassa fossiilisiin polttoaineisiin perustuva lämpövoimalaitoskanta aiheuttavat epävarmuutta säätövoiman saatavuuteen kohtuullisin kustannuksin. Säätövoimakapasiteetin riittävä määrä mahdollistaa tuuli- ja aurinkoenergian tuotannon lisäämisen sähköjärjestelmän luotettavuutta
vaarantamatta.

Kuva 2. Taajuus sähköverkossa kuvaa sähkön tuotannon ja kulutuksen välistä hetkellistä tasapainoa. Suuret
taajuusmuutokset ovat lisääntyneet viime vuosien myötä ja osoittavat sähkön laadun heikenneen. Jotta häiriötön
sähköntoimitus voidaan taata, tarvitaan lisää nopeasti säätyvää voimantuotantoa.

Kuva 2. Taajuus sähköverkossa kuvaa sähkön tuotannon ja kulutuksen välistä hetkellistä tasapainoa. Suuret taajuusmuutokset ovat lisääntyneet viime vuosien myötä ja osoittavat sähkön laadun heikenneen. Jotta häiriötön sähköntoimitus voidaan taata, tarvitaan lisää nopeasti säätyvää voimantuotantoa.

 

Säätövoiman riittävyys on energiajärjestelmän toimivuuden ja sähkön toimitusvarmuuden kannalta keskeistä. Venäjän sähköntuonnissa tapahtuneet muutokset ja rajasiirtokaapeleiden tekniset viat ovat osoittaneet, että säätöön tarvittavaa tuontisähköä ei välttämättä ole tarjolla, kun tarve on Suomessa suurin. Näiden syiden vuoksi Suomen tulisi varmistaa oman sähköjärjestelmänsä toimivuus, luotettavuus ja kustannustehokkuus parantamalla omaa säätövoimaomavaraisuuttaan.

Säätövoimaan tehtävät investoinnit tukevat kansantalouttamme myös laajemmin ajateltuna. Investoinnit uuteen sähköntuotantokapasiteettiin luovat työtä ja hyvinvointia suoraan ja välillisesti sekä parantavat energiaomavaraisuuttamme ja siten kauppatasettamme. Kun riittävä säätövoimakapasiteetti on alueellisesti hyvin jakautunut, se saattaa tuoda säästöjä sähkönsiirtoverkkojen investointitarpeisiin ja parantaa siten sähköjärjestelmän kustannustehokkuutta entisestään.

Mistä ja kuinka paljon kotimaista säädettävää sähköntuotantoa?

Vesivoima on teknisesti toimivinta ja taloudellisesti edullisinta säätövoimaa, jonka lisääminen lisää samalla uusiutuvien energialähteiden käyttöä Suomessa. Myös sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosten on mahdollista osallistua säätövoiman tuotantoon, mutta se vaatii investointeja. Säätövoiman niukkuus saattaa kannustaa yrityksiä investoimaan säätövoimapotentiaalin hyödyntämiseksi. Merkittävä vesivoiman lisärakentaminen vaatii muutoksia Suomen lainsäädäntöön. Esimerkiksi koskiensuojelulailla on kategorisesti kielletty vesivoiman rakentaminen laissa nimetyissä vesistöissä. Koskiensuojelulain tarkistamisella jo rakennettujen vesistöjen osalta mahdollistettaisiin arviolta 200 MW uusinvestoinnit vesivoimaan. Saman verran lisätehoa saataisiin optimoimalla vesistöjen käyttöä. Tärkeää on myös turvata nykyisen säätövoimakäytön
mahdollisuudet olemassa olevissa vesivoimalaitoksissa. Niitä on rajoitettu muun muassa veden juoksutuksia muuttamalla.

Säätövoiman lisäksi tarvitaan sähkön kysynnän joustoa

Kysyntäjouston kehittäminen ja laajempi hyödyntäminen sähkön kysyntähuippujen leikkaamiseksi on tärkeää. Sähkön kysynnän joustaessa lisääntyvä tarve säätövoiman tuotannolle on vähäisempi. Teollisuuden suuria sähkökuormia on jo kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj:n käytössä, mikä mahdollistaa häiriötilanteissa sähköntarpeen nopean vähentämisen väliaikaisesti. Energia-ala kehittää aktiivisesti niin teollisuuden ja palveluiden kuin kotitalouksienkin kysyntäjoustoa, jonka älykkäät sähköverkot ja tuntimittaus tekevät entistä mahdollisemmaksi. 

Säätövoimainvestointien toteutuminen edellyttää poliittista tahtoa – taloudellista tukea ei tarvita

Säätövoiman lisäämiseksi ei tarvita yhteiskunnan tai veronmaksajien tukea, vaan se edistyy pitkälti markkinaehtoisesti vastaamaan säätösähkön tarpeeseen. Vesivoiman lisäämiseksi tarvitaan poliittista tahtoa, joka tukisi vesivoiman kehittämistä myös uudiskohteissa ja käynnistäisi koskiensuojelulain ehtojen tarkistuksen siten, että jo rakennettujen vesistöjen potentiaali olisi hyödynnettävissä. Samalla voitaisiin parantaa merkittävästi näiden alueiden tulvasuojelua. Lisäksi tärkeää on yleisen investointiympäristön varmuus. Taloudellisen ohjauksen on johdonmukaisesti tuettava investointien syntymistä. Kaavoituksen, ympäristövaikutusten arvioinnin ja eri lupamenettelyjen on oltava kohtuulliset, jotta sekä hankevastaavan että altionhallinnon resurssit ovat kustannustehokkaasti hyödynnettävissä.

Mitä uutta tulevaisuus voi tuoda mukanaan?

Pumppuvoimalaitos on Euroopassa yleinen sähkön varastoimisen muoto. Suomessa pumppuvoimalaitosten mahdollisuudet ovat maanpinnan vähäisten korkeuserojen ja luonnonarvojen vuoksi rajatut, mutta esimerkiksi Pyhäsalmen kaivokseen kaavaillaan toteutettavaksi pumppuvoimalaitosta malmin ehtyessä arviolta vuonna 2019.

Kuva 3. Pumppuvoimalaitoksen toimintaperiaate. Halvan sähkön aikaan, eli kun kysyntä on tuotantoa vähäisempää, pumpataan sähköllä vesi ala-altaasta yläaltaaseen.
Sähkön kysynnän kasvaessa vesi juoksutetaan alas ja vedellä tuotetaan samalla sähköä.

 

Muita varsinaisia sähköenergian varastointitekniikoita kehitetään myös Suomessa. Varastoinnissa on liiketoimintapotentiaalia, mutta lähivuosina kaupalliseen käyttöön soveltuvia suuren mittakaavan sovelluksia ei ole näkyvissä. Sähköisen liikenteen ja älykkään sähköverkon yleistyessä on mahdollista hyödyntää autojen sähköakkuja lyhytaikaiseen varastointiin.