Pieni maailmanpelastusopas nyt saatavilla

Mitä kun ei tuule?

7.9.2017

Tuulivoimala Sveitsin Alpeilla

Kun kierrän puhumassa energiasta, yksi kysymys tulee vastaan lähes aina: mitä tehdään silloin, kun ei tuule? Kysymys on yleisen lisäksi tärkeä, joten yritän vastata siihen tässä johdantomaisesti.

Taustaksi: luultua pienempi ongelma
Tuuli- ja aurinkovoiman tuotanto vaihtelee tunnetusti sään – tuulen ja auringonpaisteen voimakkuuden – mukaan. Sama ei kuitenkaan päde kaikkeen uusiutuvaan energiaan.

Bioenergialla voidaan periaatteessa tuottaa sähköä silloin, kun halutaan. Varastoiva vesivoima taas tarjoaa joustavaa säätövoimaa vesitilanteen ja vesistöjen sallitun korkeusvaihtelun rajoissa.

Tuuli- ja aurinkovoimankin vaihtelu on pienempi pulma kuin äkkiseltään saattaisi luulla. Tuulta ja paistetta osataan ennakoida nykyään varsin hyvin, joten vaihteluihin pystytään varautumaan.

Teknologian kehittyessä ja kokemuksen karttuessa tuulivoimaa saadaan tuotettua entistä tehokkaammin. Merelle rakennettavat ja isot voimalat jauhavat sähköä enemmän ja tasaisemmin.

Voimaloita voidaan myös säätää niin, että ne alkavat tuottaa sähköä jo köykäisemmälläkin vireellä. Jopa aurinkoenergiaan on ratkaisuja, joilla sähköä saadaan auringon jo laskettua, joskaan ne eivät sovellu Suomen oloihin.

Vaikka tuulen voimakkuus yhdellä alueella vaihtelee paljonkin, Suomen kokoisessa maassa – ja etenkin laajemmin Pohjoismaissa – jossain päin tuulee ainakin jonkin verran lähes aina. Pisimmät vähätuuliset jaksot esiintyvät puolestaan yleensä kesäisin (pdf), jolloin sähkön tarvekin on vähäisin.

Muualla ratkaisu haettava ensin
Meitä suomalaisia voi huojentaa myös vertailu muihin alueisiin. Mitä tahansa haasteita vaihtuvan tuotannon kasvu tuokin mukanaan, muut saavat ratkaista ne kauan meitä ennen.

Viime vuonna Suomessa tuotettiin sähköstä tuulella 3,8 prosenttia. Samaan aikaan naapurissa Ruotsissa osuus oli 11,4, Romaniassa 12,5, Portugalissa 24,7 ja Tanskassa jo 36,8 prosenttia (pdf). Jos siis kymmenkertaistaisimme tuulisähkön osuuden, pääsisimme aikanaan suunnilleen samalle tasolle, jonka kanssa Tanska pärjää jo nykyään.

Yksi maa on syytä nostaa erikseen esiin: Irlanti. Saarella tuotetaan sähköstä tuulella jo 27 prosenttia, vaikka siirtoyhteydet muualle ovat olleet vaatimattomia eikä maalla ole merkittäviä määriä vesivoimaa. Jos Irlanti on selvinnyt tuulen vaihtelusta näissä oloissa, eiköhän se onnistu myös Suomelta tulevaisuudessa.

Viisi keinoa: hajautus, markkinat, kysyntäjousto, varastointi, säätövoima
Yhtä kaikki sähkön saanti pitää turvata vaihtelevan tuotannon kasvaessa silloinkin, kun ei tuule tai paista. Miten se oikein voidaan tehdä?

Ensinnäkin tuulivoimaloita kannattaa rakentaa eri puolille maata – ja vähän merellekin. Näin koko maan tasolla saadaan varmemmin tuotettua sähköä, vaikka jossain olisikin hetkellisesti tuuletonta.

Toiseksi laaja sähkömarkkina ja hyvät siirtoyhteydet auttavat ratkaisevasti. Jos Suomessa tuulee jollain hetkellä vähemmän, ehkä Ruotsissa tuulee vastaavasti enemmän. Jos Suomessa paukkupakkaset nostavat kulutuksen tappiinsa, ehkä Baltian puolella sattuu olemaan lauhempaa.

Pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla on ollut runsaasti Ruotsin ja erityisesti Norjan joustavaa vesivoimaa. Vapailla markkinoilla sitä voidaan hyödyntää siellä, missä tarve kulloinkin on suurin – myös Suomessa, kunhan siirtoyhteydet ja maksukyky riittävät.

Kolmanneksi voidaan vaikuttaa myös kysyntään. Kysyntäjoustossa ohjataan kulutusta pois niukkuustilanteista aikoihin, jolloin sähköä on runsaammin tarjolla.

Älykkäissä järjestelmissä lämminvesivaraaja tai pakastin voidaan ohjata automaattisesti siirtämään kulutusta niin, että käyttäjä ei huomaa eroa lainkaan. Kuluttajat voivat myös aktiivisesti päättää säätää kulutustaan – esimerkiksi lämmittää saunan runsaan ja halvan sähkön aikaan.

Neljänneksi sähköä voidaan varastoida silloin, kun sitä on ylen määrin saatavilla – ja purkaa vastaavasti silloin, kun tarve on suurin. Tekniikoista tutuimpia ovat akut.

Koeteltu ratkaisu on myös pumppuvoimala. Laitos varastoi sähköä veden muodossa: vähäisen kysynnän aikana vettä pumpataan ylös, runsaan kysynnän aikana vastaavasti vapautetaan alas ja näin tuotetaan sähköä.

Viidenneksi muita energiamuotoja voidaan käyttää täydennykseksi. Usein kätevin tapa on mm. Irlannin hyödyntämä maakaasuturbiini, koska tuotantoa voidaan säätää nopeasti, hyötysuhde on verraten hyvä ja päästöt jäävät alemmaksi kuin muilla fossiilisilla polttoaineilla.

Fossiilisen maakaasun käyttäminen tuulen säätövoimana voi tuntua nurinkuriselta. On kuitenkin parempi tuottaa uusiutuvaa energiaa aina kuin mahdollista – ja käyttää fossiilisia polttoaineita vain silloin, kun uusiutuvat lähteet eivät riitä. Tulevaisuudessa fossiilista kaasua voidaan myös korvata yhä enemmän uusiutuvalla biokaasulla.

Uusia ratkaisuja luvassa?
Edellä kuvatut ratkaisut ovat jo nyt kaupallisessa käytössä. Vaihtelevan tuotannon osuus kasvaa kuitenkin vaiheittain, ja matkan varrella markkinoille tullee uutta teknologiaa.

Suomessa on kehitetty polttoaineita vedestä ja ilman hiilidioksidista. Runsasta tuuli- ja aurinkosähköä voidaan hyödyntää polttoaineiden tuottamiseen. Kun sähköä on vastaavasti markkinoilla niukemmin, polttoaineita voidaan käyttää mahdollisesti myös sähköntuotantoon.

Sähköautoja on Suomessa vielä vaatimattomasti. Teknologian yleistyessä autotkin voidaan valjastaa toimimaan sähköjärjestelmän apuna eräänlaisena valtavana, virtuaalisena akkuna.

Mitä siis tehdään silloin, kun ei tuule? Hyödynnetään eri ratkaisuja sopivassa yhdistelmässä. Näin taataan, että sähköä on saatavilla aina, kun sitä tarvitaan.

Oras Tynkkynen

Facebook-kommentit

comments

Powered by Facebook Comments

Kommentit

  1. Jone

    Nykyisinkin on sähköntuotannossa ylimääräistä kapasiteettia “säätövoinaa”. Jos kaikki sähkö tuotettaisiin Suomessa uusiutuvilla energialähteillä(oletetaan vaikka että aurinkosähkö muuttuu kannattavaksi 5vuoden sisään), niin paljonko säätö- ja varastointikapasiteettia tarvittaisiin suhteessa nykytilan?

  2. Niilo Nimetön

    Hyvä kirjoitus. Yksi asia kuitenkin särähti korvaan: bioenergia. Vaikka se toki on nimellisesti uusiutuvaa, on tiedetty jo jonkin aikaa ettei bioenergialla ainakaan siten kuin se Suomessa ymmärretään ole mitään tekemistä ilmastoystävällisen energiantuotannon kanssa, ja nyt näyttäisi että tämä on lopulta jo alkanut tulla jo poliittisen päätöksenteonkin tietoisuuteen. Ilmaston kannalta metsien hakkaaminen polttouuneihin on vuosikymmenien mittakaavassa yhtä pahaa kuin fossiilisten polttaminen vaikka lopulta metsä kasvaisikin takaisin, tosin sittenkin hiilivarasto olisi pienempi.

    Aivan oma ongelmansa on biodiversiteetin tuhoutuminen; kivihiilikaivoskin on tuhoisa mutta vain paikalliselle ympäristölle, laajamittainen biotalous Suomessa sen sijaan tarkoittaa koko maan metsien entistä tehokkaampaa hoitoa viljeltyinä mäntypeltoina luonnonvaraisen metsäluonnon sijasta.

    Itse näkisin bioenergiasta eroon pääsemisen korkealla prioriteettilistalla, jopa ennen fossiilisia, yhdessä ydinvoiman kanssa. Jätteistä tehtävä biokaasu tietenkin asia erikseen, mutta Suomessahan bioenergialla ymmärretään lähinnä puun polttoa.

  3. oras

    Jone: Vaikea vastata, koska vastaus riippuu mm. siitä, mikä on eri uusiutuvien energianlähteiden osuus ja miten sähköjärjestelmä muuten kehittyy. Kokonaan uusiutuviin perustuvia energiajärjestelmiä on myös mallinnettu vasta vähän, etenkään hyvin. Sen voi kuitenkin todeta, että säädön tarve joko tuotannon tai kulutuksen puolella kasvaa. Siksi olisikin tärkeää tutkia aihetta nyt, kun tuuli- ja aurinkovoiman osuus Suomessa on edelleen melko pieni.

  4. oras

    Niilo: Kirjoituksessa tosiaan totean vain, että sähköntuotanto kaikilla uusiutuvilla energianlähteillä ei riipu säästä. Oma kysymyksensä on sitten se, kuinka kestävää bioenergia on – ja millä ehdoilla ja missä rajoissa.

    Tiivistäen voinee todeta, että bioenergian kestävyydessä on laaja kirjo käytetystä biomassasta riippuen. Suomen oloissa suurimmat ympäristövaikutukset tulevat kaiketi luonnontilaisen kaltaisesta metsästä kerätyn runkopuun ja kantojen polttamisesta. Kestävimmässä päässä taas ovat erilaiset jätteet ja sivuvirrat.

    Runkopuuta poltetaan Suomessa energiaksi (suoraan) aika vähän, ja kantojenkin käyttö on muistaakseni vähentynyt. Luontoarvoiltaan hyvät metsät taas pitää säilyttää tavalla tai toisella riippumatta siitä, uhkaako niitä energiantuotanto vai käyttö teollisuuden raaka-aineeksi.

    Kysymys on myös osin aikajänteestä. Suhtaudun ymmärtäväisemmin bioenergian käyttöön niin kauan kuin poltamme vielä esim. kivihiiltä. Kun vähitellen pääsemme eroon fossiilisista energianlähteistä, huomio alkaa kohdistua ja sen pitääkin kohdistua yhä enemmän myös bioenergian haasteisiin.

    Siksi tuuli- ja aurinkovoima ovatkin niin tärkeitä energianlähteitä. Niillä voidaan sekä korvata fossiilisia polttoaineita että välttää bioenergiaan liittyviä kestävyyshuolia.

  5. Teemu

    Tässä on hyvä vastine kirjoitukseen:
    https://planeetta.wordpress.com/2017/09/19/mita-kun-ei-tuule/

Kommentoi

Kommentit moderoidaan spammin välttämiseksi. Asiattomia kommentteja ei julkaista, ja laittomat viestit ilmoitetaan poliisille.