Offshore wind turbine

Tuulen tuomaa – miten lisääntyvä tuulivoima vaikuttaa energiamarkkinoihin?

Written by Jenni Patronen

Suomessa on tehty ensimmäiset markkinaehtoiset investoinnit tuulivoimaan, ja ne todennäköisesti jatkuvat kiihtyvällä tahdilla. Sähköntuotantoinvestoinnit myös muualla Euroopassa ovat kohdistuneet uusiutuviin tuotantomuotoihin, minkä pitäisi pitkällä aikavälillä johtaa alhaisempiin sähkön markkinahintoihin.

Viime aikoina sähkön pörssihinta Pohjoismaissa on kuitenkin ollut melko rajussa nousussa. Energiasektorilla suuria haasteita liittyy myös tulevaisuuden polttoainevaihtoehtoihin ja lämmöntuotannon muuttamiseen päästöttömäksi. Kivihiilen käyttöä ollaan Suomessa kieltämässä, mutta mikä on turpeen kohtalo? Entä biomassan saatavuus ja sen kohtelu uusiutuvana polttoaineena? Mikä rooli voisi olla geolämmöllä tulevaisuudessa?

Tilanne on energiayhtiöiden näkökulmasta kinkkinen. Se mikä näytti vielä viisi vuotta sitten hyvältä ja rationaaliselta investoinnilta, ei sitä välttämättä enää ole. Toki tilanne ei ole tässä mielessä ainutlaatuinen. 80-luvun taitteessa mikään ei näyttänyt pysäyttävän ydinvoiman voittokulkua. 90-luvun lopulta alkaen Euroopassa vannottiin maakaasun nimeen, kunnes polttoaineiden ja sähkön hintasuhteet 2010-luvulla tekivät jopa kaikkein uusimmat maakaasuvoimalat kannattamattomiksi. Pohjoismaissa investoinnit ovat viime aikoina keskittyneet tuulivoimaan, jonka tuotanto on 2010-luvulla yli kolminkertaistunut (lisääntynyt noin 30 TWh). Koska tuulivoima on kokonaiskustannuksiltaan tällä hetkellä selkeästi halvin sähköntuotantomuoto Pohjoismaissa mukaan lukien Suomi, on hyvä kysyä, mitä edelleen lisääntyvät investoinnit tuuleen merkitsevät pohjoismaiselle energiajärjestelmälle ja sähkön hinnalle, ja toisaalta minkälaisia mahdollisuuksia ne saattavat energiayhtiöille tuoda.

1900-luvulla opetettiin, ettei sähköä korkea-arvoisena energiana kannata tuhlata lämmittämiseen. Tämän opetuksen noudattaminen johtaakin pienempään polttoainekulutukseen ja sitä kautta pienempiin päästöihin energiajärjestelmässä, jossa sähköä tehdään lähinnä polttoaineita polttamalla. Pohjoismaisesta sähköstä tehtiin viime vuonna polttoaineilla vain noin 10 %, tulevaisuudessa yhä vähemmän. Jotta sähköä kannattaisi käyttää lämmittämiseen, olisi sen tarjonnan kuitenkin oltava riittävää ja hinnan alhainen.

Lisääntyvä tuulivoima sähkön hinnan ajurina?

Syynä viime aikojen korkeisiin sähkön hintoihin Suomessa on ollut pohjoismaisen vesivoiman vähäisestä sateisuudesta aiheutunut varastoaltaiden matala taso, päästöoikeuksien jyrkästi noussut hinta ja kivihiilen hinta. Näistä kaksi viimeistä määrittää sähkön hinnan pitkän aikavälin trendin ja ensimmäinen kausittaisen vaihtelun. Neljäntenä Pohjoismaissa tulevaisuudessa sähkön hintaan vaikuttavana tekijänä on energiaylijäämän (tuotanto vähennettynä kulutuksella Pohjoismaissa) kertyminen ja sen purkautuminen Keski-Eurooppaan siirtoyhteyksien kautta. Toistaiseksi tämä lähinnä lisääntyneestä tuulivoiman tuotannosta aiheutunut ylijäämä ei ole sähkön hintaan suuresti vaikuttanut, mutta tulevaisuudessa tuulivoiman tuotantokustannus voi epäsuorasti olla jopa tärkein ajuri sähkön hinnalle Pohjoismaissa ja Suomessa. 

Jos tuulivoiman osuus pohjoismaisesta sähkön tuotannosta nousee merkittävästi ja jos sähkön hinnan taso laskee, mitä tapahtuu lyhyen ajan hintavaihtelulle ja miten varmistetaan toimitusvarmuus Suomessa? Olkiluoto 3:n vapauttaessa siirtolinjakapasiteettia Suomeen ja viimeistään uuden Suomen ja Ruotsin välisen siirtolinjan valmistuttua (vuonna 2025), norjalaisen ja ruotsalaisen vesivoiman hintoja tasaava vaikutus tuntuu Suomessa yhä voimakkaammin eikä meillä todennäköisesti tulla näkemään Keski-Euroopalle tyypillistä vaihtelua päivänsisäisissä hinnoissa tai suurta määrää lähellä nollaa olevia hintoja, vaikka tuulta järjestelmässä paljon olisikin. Tämä sillä edellytyksellä, että siirtolinjojen kapasiteetti Pohjoismaista Keski-Eurooppaan (ja myös Pohjoismaiden sisällä) kasvaa lisääntyvän tuulivoimatuotannon tahdissa.

Koko sähköjärjestelmän kokonaiskustannusten ja Suomen kansantalouden kannalta edullisin tapa sähkön toimitusvarmuuden varmistamiseksi on vahvistaa edelleen siirtolinjoja Ruotsiin. Jos kuitenkin huoltovarmuus- tai muista syistä johtuen kapasiteetin halutaan sijaitsevan suurelta osin kotimaassa, tulisi sen pystyä selviytymään markkinalla, jolla sähkön hinta on keskimäärin melko alhainen. Vaikka sähkön hinta juuri nyt onkin korkealla, liittyy esimerkiksi vanhojen CHP-laitosten korvausinvestointeihin merkittäviä riskejä.

Kaukolämpöä tuulivoimalla?

Toinen tapa hyödyntää halpaa tuulivoimaa, Keski-Eurooppaan siirtämisen lisäksi, on korvata sillä polttoaineiden käyttöä lämmityksessä. Suomessa monissa, erityisesti pienempien kaupunkien kaukolämpöverkoissa ja teollisuuskohteissa on metsähaketta tai sivutuotepuuta usein paikallisesti saatavilla, joten ne eivät kustannus- ja ilmastomielessäkään välttämättä ole ensisijaisia käyttökohteita sähkölle. Erityisesti sähköllä voi olla rooli lämmöntuotannossa niissä suurissa kaupungeissa, joissa edullista uusiutuvaa polttoainetta ei ole saatavilla riittäviä määriä. Tähän liittyy kuitenkin joitain haasteita. Sähkökattiloiden käytön kannattavuutta heikentää pohjoismaisen sähkön hintaprofiilin tasaisuus, eli ettei nollan tuntumassa olevia hintoja ole tulevaisuudessakaan todennäköisesti usein sekä se, että energiayhtiöt maksavat käyttämästään sähköstä korkeamman veroluokan mukaisen veron (22.5 €/MWh).

Lämpöpumppujen osalta haasteina ovat verokohtelun lisäksi lämpöpumppulämmön lämpötilataso ja lämmön lähteiden saatavuus. Olemassa olevissa kaukolämpöverkoissa ulkolämpötilan laskiessa hieman nollan alapuolelle, eivät lämpöpumput pysty yksin tuottamaan kaukolämpöverkkoon riittävän lämmintä vettä, ja lämpöpumppujen rinnalle tarvitaan muitakin tuotantomuotoja. Tämä rooli voisi sopia hyvin esimerkiksi biomassaa polttaville lämpökattiloille tai muille alhaisten investointikustannuksen tuotantomuodoille.  Uusien asuinalueiden kohdalla sen sijaan kaukolämpöverkot voidaan suunnitella ns. matalalämpöverkoiksi, jolloin rinnalla toimivaa tuotantoa ei välttämättä edes tarvita. Maaperän hyödyntämiseen lämmön lähteenä suuren kokoluokan lämpöpumpuille saattaa etenkin kaupunkien keskustoissa liittyä ongelmia. Sen sijaan meri- tai järviveden hyödyntämistä lämpöpumppujen lämmön lähteenä ei ole Suomessa suuressa mittakaavassa edes kokeiltu.

Lämpöä tarvitaan melko tasaisesti, tuulisuus vaihtelee, kovimpina pakkaspäivinä on usein tyyntä. Ongelmia luvassa? Ei välttämättä. Vuodensisäisen profiilinsa puolesta tuuli sopii hyvin yksiin kaukolämmön tarpeen kanssa, talvella tuulee enemmän kuin kesällä. Lyhyellä aikavälillä voidaan hyödyntää kaukolämpövarastoja tai kysyntäjoustoa. Sähkön varastoiminen lämmöksi on investointikustannuksiltaan noin sata kertaa halvempaa kuin sähkön varastoiminen sähköksi, eikä kaukolämpövarastojen rakentaminen ole monimutkaista. Lisääntyvät siirtoyhteydet osaltaan helpottavat tilannetta.

Energiayhtiöillä merkittävä rooli tuulivoiman hyödyntämisessä

Miten energiayhtiöt voivat vastata parhaalla tavalla muuttuneeseen tilanteeseen ja haasteisiin? Ottamalla aktiivisen roolin tuulivoiman hyödyntämisessä ja sen jakelemisessa sähköksi ja lämmöksi energiayhtiöillä on suuri mahdollisuus olla olennainen osa ratkaisua. Koska esimerkiksi kaukolämpöyhtiöillä on joka tapauksessa muitakin lämmöntuotantomuotoja kuin sähköön perustuvia, ovat ne paremmassa asemassa neuvottelemaan enemmän riskiä sisältäviä tuulen PPA-sopimuksia kuin ne energiakäyttäjät, joille sähkö on ainoa vaihtoehto. Suorien sijoitusten tapauksessa energiayhtiöiden omistuspohja myös todennäköisesti johtaa suhteellisesti halpoihin rahoituskustannuksiin. Järjestelmätasolla energiayhtiöiden asema on myös ainutlaatuinen; ne voivat optimoida energiantuotantoa, kulutusta ja varastointia kokonaisuuden kannalta optimaalisella tavalla. Tämän pitäisi johtaa säästöihin kansalaisten energialaskussa. Se mitä yksittäisen energiayhtiön tarkalleen ottaen kannattaa tehdä, riippuu lähinnä sen tämän hetkisen tuotantoportfolion rakenteesta, mutta myös sen maantieteellisestä sijainnista ja uusiutuvien polttoaineiden saatavuudesta.

Suomessa eletään energiayhtiöiden näkökulmasta nyt jännittäviä aikoja. Uusien teknologioiden kuten geolämmön esiinmarssia odotellessa omaa jännityksen tasoaan voi lieventää analysoimalla tuotantoportfoliotaan erilaisia tulevaisuuden skenaariota vastaan, ennakkoluulottomasti faktoihin ja mallinnukseen perustuen.