Huoltovarmuus ja energiatalous turvataan hajauttamalla energiantuotantoa

Olemme Suomessa tottuneet siihen, että lämpöä ja sähköä on tarvittaessa lähes aina saatavilla. Ilmastonmuutoksen ja geopoliittisen epävarmuuden takia saatavuus ei kuitenkaan ole tulevaisuudessa niin itsestään selvää. Huoltovarmuuden turvaaminen vaatii energiantuotannon hajautusta, varastointiratkaisuja ja optimointia.

Energian resilienssistä on nyt syytä puhua Suomessa ainakin kolmesta syystä. Ensinnäkin ilmastonmuutoksen myötä sään ääri-ilmiöt kuten tulvat, myrskyt, äärimmäinen kuumuus ja kylmyys yleistyvät. Toiseksi levoton geopoliittinen tilanne on horjuttanut asemaamme energiamarkkinoilla. Kolmanneksi: kun ilmastonmuutosta torjutaan, on siirryttävä polttavasta teknologiasta puhtaampiin energiantuotantomuotoihin, jolloin energiansaanti on epävarmempaa. Energiavarastot ja hajautettu tuotanto muodostuvat näin äärimmäisen tärkeiksi.

Kun puhtaampien energiantuotantomuotojen käyttö yleistyy, olemme energian tarjonnan suhteen yhä sääriippuvaisempia. Energiaresilienssi tarkoittaa sitä, että voimme vastata maailmantilanteen tuomiin muutoksiin: olla jossain määrin omavaraisempia siinä, että energiantuotanto hajautuu maantieteellisesti eri alueille sekä kuluttajille saakka.

Aurinkoenergian kapasiteetti kasvaa

Aurinkopaneelit ovat hyvä esimerkki tuotannon hajautuksesta. Swecon uudesta energiaresilienssiä, huoltovarmuutta ja aurinkosähköjärjestelmiä käsittelevästä raportista selviää, että Suomessa on toistaiseksi vain vähän yhteenlaskettua aurinkoenergiakapasiteettia verrattuna moniin Euroopan maihin. Kiinnostavaa kapasiteetin osalta on, että 75 % siitä on Suomessa kansalaisten katoilla, mikä kertoo suomalaisten kiinnostuksesta omavaraiseen energiantuotantoon.

Useimmat kotitalouksien aurinkopaneelit kuitenkin lakkaavat toimimasta sähkökatkon sattuessa, eikä järjestelmästä ole hyötyä eikä se liioin vahvista resilienssiä. Aurinkoenergiajärjestelmään tyypillisesti kytketty invertteri katkaisee sähkön tuotannon, koska yksinkertaisimmassa muodossaan se tarvitsee verkon taajuutta, johon synkronoitua. Mikäli kotitalouksien aurinkopaneeleihin olisi asennettu varainvertterit, sähköä voisi edelleen tuottaa oman talouden tarpeisiin tai jakaa jopa parille naapurille.

Aurinkoenergian kapasiteetin arvioidaan kasvavan Suomessa seitsenkertaisesti vuoteen 2030 mennessä, ja puolet kapasiteetista olisi teollisen mittakaavan tuotantoa. Meneillään oleva vetytalouskehitys ja energian varastointi yhdistettynä ison mittaluokan aurinkovoimaloihin parantaa energiaresilienssiämme entisestään. Yhteiskunnallista huoltovarmuutta ajatellen aurinko on osa palettia Suomessakin.

Voittoa ja varmuutta vihreästä siirtymästä ja varastoinnista

Energian varastoinnin kehittäminen on oleellista energiaresilienssille. Lämmön varastointiin on jo löydetty ratkaisuja kuten kausivarastot. Kausivarastoilla voidaan tukea lämmönjakelua talvella, kun energiaa on kesällä ladattu kallioon, luoliin, porareikävarastoihin ja hiekkaan. Isot sähköenergian varastot ovat hyviä tehokomponentteja, mutta ne ovat kalliita sähköenergian säilyttämiseen. Nouseva vety- ja P2X-talous tukee uusiutuvan energian talteenottoa ja varastointia.

Vedystä puhutaan paljon, mutta sitä kritisoidaan heikosta loppuhyötysuhteesta. Kun sähköstä tehdään elektrolyysillä vetyä, joka sitten muutetaan takaisin sähköksi, hyötysuhde on noin 25 prosentin kieppeillä. Toisaalta, jos ja kun Suomeen rakennetaan lisää säästä riippuvaista tuuli- ja aurinkovoimaa, on sähköä useammin saatavilla ylen määrin. Tällöin hinta putoaa jopa negatiiviseksi. Kun tuotantoa on paljon enemmän kuin tarvetta, sähköenergian varastointi vedyksi ja myöhemmin takaisin sähköksi voikin olla fiksu ratkaisu hyötysuhteesta huolimatta. Lähtökohtaisesti vety kannattaa toki ensi sijassa hyödyntää vetynä eli teollisuudessa, polttoaineena tai jatkojalosteina.

Suomessa tuotetulla puhtaalla energialla on myös viennin näkökulmasta laaja potentiaali. Vihreä siirtymän myötä Suomen kirstuun putoilee euroja, kun tuuli- ja aurinkovoimalle soveltuvaa maa-alaa hyödynnetään enenevissä määrin uusiutuvan energian tuotannossa ja energia napataan varastoon ja vedyksi.

Hajautuksen haasteet ja energiamurroksen mahdollisuudet

Ideaalisti tulevaisuudessa kotitalouksien energiaa pystyisi myös jakamaan naapureiden, taloyhtiön tai muun yhteisön kesken. Lainsäädännön valmistelu vie aikaa, jotta nykyinen sähkönjakelutoiminta voidaan huomioida erittäin tärkeiden turvallisuusasioiden lisäksi.

Toistaiseksi isoihin kaupunkikiinteistöihin, jotka käyttävät vain vähän sähköä, ei kannata asentaa aurinkopaneeleita, koska rakennus ei pysty hyödyntämään kaikkea energiaa. Mikäli rakennuksesta pystyttäisiin jakamaan sähköä muualle, olisi se äärimmäisen tehokasta energiankäyttöä – tätä mahdollisuutta pohditaan myös Swecon Urban Insight -selvityksessä.

Hajautuksen suhteen oikeita ratkaisuja on vaikea antaa. Kotitalouksissa energian hinta tulee luultavasti muuttumaan. Sähkön suhteen on jo nähty kuluttajan käytöstä ohjaava muutos, ja sellainen on odotettavissa myös lämmön osalta jossakin vaiheessa. Toisaalta ulkoilma ohjaa lämmön käyttöä vahvasti, joten kuluttajien mahdollisuudet vaikuttaa lämmön käyttöön ovat rajalliset.

Yrityksillä avaimena on optimointi: varastointiratkaisujen löytäminen, energiantuotantoportfolion, energiatuotannon ja energiankäytön optimointi ja näihin liittyvät digitaaliset ratkaisut.

Energiamurroksessa konsulttien, investoijien, rahoittajien ja kaikkien muiden toimijoiden tulee olla hereillä. Ei voida tehdä viiden vuoden strategiaa ja kulkea laput silmillä, vaan koko ajan pitää seurata, mitä ympärillä tapahtuu. Tällä hetkellä kaikkialla ympäri maailmaa odotellaan, mitä muut maat tekevät. Pahinta olisi, jos emme tekisi energiaresilienssin turvaamiseksi mitään.

Erkki Härö, Energy Transformation Driver, Sweco

Kirjoitus on julkaistu alunperin Tekniikka & Taloudessa 27.6.2023.