Öljytynnyri ja maakaasukuutio kerrallaan tuhoamme ilmakehää ja kiehutamme meriä mukavan elintason ylläpitämiseksi. Tietysti asia on tutkijoiden toimesta havaittu jo vuosikymmeniä sitten ja vuosia on rummutettu, että jotain tarvitsisi tehdä. Vihreästä siirtymästä puhutaan pelastajana, mutta se ei tapahdu itsekseen tai edes puhumalla. Onneksi konkreettisiakin toimenpiteitä on keksitty, kehitetty ja myös aloitettu. On kuitenkin muistettava, että asiat eivät tapahdu itsekseen, sekä kiinnitettävä huomiota nykytilanteeseen, jotta uusista innovaatioista ja ratkaisuista saadaan hyödyt ulosmitattua.

Sähköntuotanto

Yhteiskuntamme pyörii sähköllä, eikä siitä tule muuttumaan. Sähkön tuotanto kuitenkin muuttuu merkittävästi tulevina vuosina. Kivihiilen kulutus on tilastokeskuksen mukaan laskenut tasaisesti vuoden 2002 lähes 8000 tonnin huippuvuosista viime vuoden noin 1200 tonniin. Vastapainoksi tuuli- ja aurinkovoiman tuotanto on lisääntynyt huomattavasti. Tuulivoimayhdistyksen mukaan tuulivoiman huippukapasiteetti on kasvanut vuoden 2020 2500 MW:sta nykyhetken n. 7500 MW:han. Verrattuna Olkiluoto 3:n n. 1500 MW:n tuotantoon, jota rakennettiin lähes 15 vuotta, on kasvuvauhti ollut huikeaa. Aurinkovoima kasvaa myös prosentuaalisesti vuosittain, huipputehon kuitenkin ollessa tuulivoimaan verrattuna selkeästi pienempää, viime kesänä noin 800 MW:n luokkaa.

Miten hyödyntää tuotannonvaihtelua?

Tuuli- ja aurinkovoiman tuotanto vaihtelee sään mukaan. Kulutuksen ja sähköverkon kannalta tämä on merkittävä asia, koska tuotannon ja kulutuksen on täsmättävä joka ikinen sekunti. Onneksi pohjoismaissa on toimivat markkinamekanismit ja reservituotanto, jotka ohjaavat taloudellisilla kannustimilla sekä tuotantoa että kulutusta, jotta ongelmia ei pääse normaalitilanteissa syntymään.

Verkon optimointia varten tarvitaan sekä lyhyt- että pidempiaikaistakin varastointia (tai tuotannon/kulutuksen nopeaa ohjausta). Sähköenergiaa on verrattain kallista ja hankalaa varastoida sellaisenaan. Akkuvarastoinnin hinta toki laskee toistaiseksi, kun volyymit kasvavat. Ennusteiden mukaan tänä vuonna akkukapasiteetin hinta olisi luokkaa 90 €/kWh – halvempaa kuin koskaan ennen. Tämä voi lisätä investointeja lyhytaikaiseen varastointiin, koska lataamalla akkuja halvan sähkön aikaan, yleensä öisin, ja purkamalla niitä esimerkiksi taajuusmarkkinaan energian hinnan huipputuntien aikana, on asialla mahdollisuus tehdä hyviäkin tuottoja.

Yhteenvetona, sähköntuotanto vihertyy nopeaa tahtia, mutta tuotanto on huomattavasti epätasaisempaa aiempaan verrattuna, mikä vaatii käytön aktiivista ohjausta ja sähkönkäytön säätelyä, hetkellistä varastointia tai sähköenergian muuntamista helpommin säilytettävään muotoon, kuten vetyyn.

Vety

Koska tuotannon säätely on aina haastavaa ja aiheuttaa kustannuksia, olisi järkevää säätää kulutusta. Ja kun kuluttajilta ei voi vaatia valojen tai pesukoneen sammuttamista kulutuspiikkien alentamiseksi, on se tehtävä muilla keinoilla. Ideaali, tai ainakin hyvä tilanne voisi olla ylimääräisen sähkön muuntaminen helpommin varastoitavaan muotoon, esimerkiksi vedyksi. Tuotantoa ajettaisiin täysillä ja kulutusta säädeltäisiin muuntoprosessia ohjaamalla.

Asia ei tietenkään olisi näin yksinkertainen, vaan aiheuttaisi isoja haasteita prosessissa. Joka tapauksessa vety on tavalla tai toisella tulossa. Esimerkiksi Sweco on mukana useissa merkittävissä vetyhankkeissa, joissa joko tuotetaan vetyä tai siirretään sitä kattavalla putkistolla pitkiäkin matkoja. Harjavallassa P2X solutions aloitti juuri ensimmäisenä Suomessa vedyn tuottamisen kaupalliseen tarkoitukseen ja lisäksi Gasgrid Finland kehittää kansallista vetyverkkoa. Kuinka kauan tässä tulemisessa kestää, mikä on mittakaava ja käytännön sovellukset, on vielä auki.

Lämmitys

Sähkön lisäksi yhteiskunta tarvitsee lämpöenergiaa. Lämpö ja sähkö ovat tuotannollisesti jossain määrin yhteen sidottuja etenkin kaupunkikeskittymissä, joissa hiiltä on perinteisesti poltettu sähköksi ja kaukolämmöksi. Helsingin kaupungin strategia on hiilen alasajon vuoksi hajauttaa tuotantoaan mm. lämpöpumppu- ja biolämpölaitoksilla, erilaisilla lämpövarastoilla ja prosessien hukkalämmön hyödyntämisellä. Sähkön kannalta oleellinen asia on, että nämä laitokset eivät tuota sähköä, vaan kuluttavat sitä. Tuotantoa priimataan kylmillä keleillä ja vikatilanteissa koko lämpö tuotetaan sähköllä.

Silloin ei puhuta kilowateista, eikä edes ykkösmegoista, vaan useiden kymmenien megawattien tehosta. Puhumattakaan datakeskushankkeista, jotka ovat sähköverkon kannalta katastrofaalisia hankkeita. Toisaalta pessimistisrealistinen luonne saa ajattelemaan, että jos ihmiskunta ei onnistu itseään vihreällä siirtymällä tai muuten pelastamaan, niin hyvä laittaa paukut datakeskuksien kautta tekoälyyn. Jospa sieltä löytyisi ratkaisut.

Kantaverkon kestävyys

Näiden lisäksi ovat merkittävät, mutta helpommin hallittavissa olevat (lue: hajautetut) kuormat, kuten sähköistyvän liikenteen ratkaisut. Kaikki edellä mainitut kuormittavat jo jossain määrin tiukoilla olevaa sähköverkkoa entisestään. Fingrid julkaisi 21.1.2025 tiedotteen, jossa todetaan tiivistetysti, että isojen kulutuspisteiden liittämistä kantaverkkoon rajoitetaan, kunnes verkkoa vahvistavat investoinnit on toteutettu vuoteen 2027 mennessä. Syynä tähän ovat juurikin edellä mainittujen massiivisten kuluttajien liittymät sekä säätövoiman väheneminen verkosta.

Insinööritaitoa vihreään siirtymään

Vihreä siirtymä on iso asia tai jopa megatrendi. Kuitenkin täytyy muistaa, että ihmeitä ei tapahdu, jos perusasiat eivät ole kunnossa. Tässä tapauksessa perusasiat saattavat muodostua ainakin tilapäisiksi pullonkauloiksi. Asiat ovat ratkaistavissa suomalaisella insinööriosaamisella, kunhan niihin muistetaan kiinnittää huomiota.

Niklas Lind, niklas.lind@sweco.fi

Kirjoittaja toimii sähköyksikön johtajana Swecolla ja seuraa alan kehitystä näköalapaikalta.