Energian varastointi muovaa energiamurrosta

Sääriippuvaisessa uusiutuvan energian tuotannossa on aikoja, jolloin energiasta on ylitarjontaa, ja aikoja, jolloin uusiutuvan energian tuotanto ei riitä kattamaan kulutusta. Tuotannon ja kulutuksen tasapainottamiseksi sekä verkon vakauden ylläpitämiseksi tarvitaankin erilaisia ratkaisuja energian varastointiin.

Eri teknologioita erilaisiin varastointitarpeisiin

Sähköjärjestelmämme perustuu vaihtovirtaan, jonka taajuus kuvaa sähkön kulutuksen ja tuotannon välistä tasapainoa. Sähkön tuotannon ja kulutuksen tasapainoa ylläpidetään joka hetki, sillä liiallinen poikkeama taajuuden tavoitearvosta voi jopa hajottaa sähkön tuotanto- ja kulutuslaitteita ja aiheuttaa edelleen laajoja sähkökatkoksia.

Sähköjärjestelmän vaatimaa joustoa voidaan toteuttaa eri tavoin, ja energianvarastointiteknologiat osallistuvat tähän joustoon. Toiset teknologiat tuovat järjestelmään runsaasti energiantuotantokapasiteettia, kun taas toiset teknologiat nopeaa reagointikykyä äkillisiin muutoksiin.

Tulevaisuuden energiajärjestelmä tarvitseekin erilaisia varastointiteknologioita, jotta voidaan vastata kestoltaan sekä lyhyeen että pidempiaikaiseen varastointitarpeeseen.

Varastoinnilla voidaan:

• Tuottaa erittäin nopea vaste järjestelmän taajuuden hallintaan. Tyypillisesti tämä voidaan toteuttaa lyhytaikaisella sähkövarastolla.
• Tasata päivänsisäistä kuormaa varastoimalla ylimääräistä uusiutuvaa tuotantoa käytettäväksi korkean kysynnän ja/tai matalan tuotannon aikoina. Varastoinnilla voidaan korvata lämpövoimaloiden käyttöä reservikapasiteettina. Päivänsisäisen kuorman tasaamiseen käytetään esimerkiksi sähkövarastoja ja pumppuvoimaa.
• Tasata monipäiväistä kuormaa eli pidempiä jaksoja, jolloin kysyntä on korkealla ja tuotanto matalaa. Pumppuvoima soveltuu myös monipäiväiseen kuorman tasaamiseen.
• Tasata kausiluonteista kuormaa, jolloin varastoidaan ylimääräistä sähköä korkean tuotannon aikana, kuten kesällä, käytettäväksi matalan tuotannon aikana, kuten talvella. Kaukolämmön tuotannossa kausiluonteisen kuorman tasaaminen on mahdollista varastoimalla lämpöä esimerkiksi veteen. Kaukolämpöverkko tarjoaa tasausta myös sähköjärjestelmälle, mikäli lämpöä tuotetaan lämpövarastoon sähköllä, esimerkiksi sähkökattiloilla, silloin, kun sähkö on edullista, ja sitä hyödynnetään tarpeen mukaan myöhemmin.

Lyhytaikaiseen varastointiin tarkoitetut sähkövarastot ovat vakiintuneinta varastointiteknologiaa. Jatkossa tarvitaan kuitenkin monipuolisempi yhdistelmä erilaisia akkuja kuten virta-akkuja sekä Power-to-X-varastointiteknologioitakuten vetyä, paineilmavarastointia (compressed air energy storage, CAES), nestemäistä ilmavarastointia (liquid air energy storage, LAES) ja lämmön varastointia esimerkiksi suolaan tai hiekkaan.

Energian varastointi osana energiastrategiaa

Siinä missä energian varastointi tuo verkonhaltijoille paremmat mahdollisuudet hallita kulutuksen ja tuotannon tasapainoa ja verkon kuormaa, energian tuottajille ja myyjille varastointi tarjoaa mahdollisuuden hintojen suojaamiseen ja tuotannon parempaan optimointiin markkinahintoja vasten. Teollisuus puolestaan voi hallita sähkönsiirtokustannuksia ja suojautua vaihtelevilta sähkön hinnoilta ja jopa välttää tuotannon keskeytyksiä investoimalla omiin energiavarastoihin. Varastoinnilla on siis entistä suurempi merkitys tulevaisuuden energiajärjestelmässä.

Energiamarkkinoiden kehitys ja markkinahinnat - sekä spot-markkinoiden, intraday-markkinoiden että reservimarkkinoiden hinnat - ohjaavat energiavarastojen investointeja, ja Suomessa onkin nähty jonkinlainen investointibuumi esimerkiksi sähköakkuihin ja toisaalta lämpövarastoihin ja sähkökattiloihin, joiden yhdistelmällä myös voidaan varastoida energiaa. Reservimarkkinatuloilla on ollut merkittävä rooli monen investoinnin kannattavuudessa, mutta markkinoiden kehityksen epävarmuus ja mahdollinen saturaatio reservimarkkinoilla herättää kysymyksiä.

Epävarmassa tilanteessa investointien tehokas ja nopea toteutus, liiketoiminnan joustavat toimintamallit ja kyvykkyys vaihtelevien markkinatilanteiden hyödyntämiseen tuovat uusia mahdollisuuksia ja tuloja tai säästöpotentiaalia sekä energian tuottajille, käyttäjille että siirtoyhtiöille. AFRYn asiantuntijat tarjoavat tukeaan sekä hankkeiden toteutuksessa että hankkeiden arvioinnissa ja omien toimintamallien kehittämisessä myös energiavarastoihin liittyen.

Tämä energian varastointia koskeva artikkeli on alun perin julkaistu Fossil Detox -raportissamme, josta se on käännetty soveltuvin osin suomeksi. Fossil Detox -raportti pureutuu vihreän siirtymän kannalta keskeisiin teemoihin. Tutustu koko raporttiin alta.