Edellisviikolla pohdin tuulivoiman vaihtelua. Lopputuloksena päädyin kahteen huomioon:
- Tuulivoimatuotanto korreloi melko hyvin kulutuksen vaihteluun vuositasolla.
Tämä tarkoittaa, että suuri määrä tuulivoimaa tuottaa eniten energiaa talvella, jolloin myös sähkön kulutus on suurin. Kesällä tuulivoima tuottaa hieman vähemmän, mutta silloin myös kulutus on pienempää.
- Tuulivoimatuotanto ei korreloi kulutuksen kanssa päivä- ja tuntitasolla.
Mikäli suuri osa sähkönkulutuksesta katetaan tuulivoimalla, tarvitaan vähintään muutaman päivän yli tehtävää energian varastointia.
Paljonko säätövoimaa tai sähkövarastoja tuulivoima siis tarvitsee? Täytyykö meidän rakentaa käytännössä vastaava määrä varavoimaa, koska aina ei tuule?
Vastaus on kyllä ja ei.
KYLLÄ
Huippukulutuksen hetkinä talviaikaan sähköä on pakko saada. Tuulivoima on tuottanut näinä hetkinä VTT:n tutkimuksen mukaan keskimäärin 20% nimellistehosta eli maksimikapasiteetistaan. [1]
Jonain vuosina tuotanto on ollut paljon vähemmän, joskus enemmän. Käytännössä Suomen näkökulmasta siis lähes koko tuulivoimakapasiteetti on tarvittaessa kyettävä saamaan myös jostain muualta.
EI 1/3
Energiajärjestelmä on monen asian summa. Pohjoismaissa on mukavasti säätötehoa (mm vesivoimaa), joka talviaikaan kulutuksen ollessa korkeimmillaan on tarjonnut enimmillään luokkaa 450 MW säätötehoa. [2]
Äärimmäisen sähköpulan uhatessa suuria kuluttajia kuten tehtaita voidaan ajaa alas, mutta tämä toki on viimeinen vaihtoehto. Tulevaisuudessa meillä voi olla laajassa mittakaavassa muitakin mahdollisuuksia, kuten kysyntäjousto, mutta nämä eivät ole kuluttajarajapinnassa vielä yleistyneet.
EI 2/3
Suomi ei ole muusta maailmasta irrallinen saari, vaan kytkoksissä ympäröivien maiden sähköverkkoihin. Alla oleva kuva pohjautuu kantaverkkoyhtiö Fingridin dataan. Fingridin sivuilta löytyy yllättävän paljon käyttökelpoista tietoa aiheesta. [3]
Suomella on tietyin varauksin mahdollista tuoda sähköä naapurimaista. Erityisen paljon siirtokapasiteettia on tarjolla Pohjois- ja Keski-Ruotsista, jossa on myös hyvät vesivoimavarannot.
EI 3/3
Useampi tuulivoimapuisto likimain samalla alueella (esim Suomen tai Pohjois-Euroopan tasolla) tasapainottaa alueen kokonaisenergiantuotantoa siten, että nopeimmat muutokset lieventyvät hitaammiksi tehon nousuiksi ja laskuiksi. Viime vuosina esimerkkinä Tanskan tuulivoimatuotanto on korreloinut Suomen tuulivoimatuotannon kanssa seuraavasti. Kerroin Suomen tuulivoimatuotannon tehon kymmenellä, jotta sain tuotantoprofiilit vertailtavaan kokoluokkaan toisiinsa nähden. [3][4]
Tiettyinä ajanhetkinä tuotanto on vähäistä molemmissa maissa, mutta toisaalta käyrät myös tasoittavat tuotannon vaihtelua useina ajanhetkinä.
Alla kuvakaappaus VTT:n tutkimuksesta, jossa on esitetty Suomen, Ruotsin ja Norjan tuulivoimateho vuosien 2009 - 2011 pisimpänä heikkotuulisena jaksona. Tuona ajanjaksona tuulivoiman teho oli yhtäjaksoisesti 70 tuntia alle 5% nimellistehostaan. [5]
Tutkimuksen mukaan Pohjoismaiden yhteenlaskettu tuulivoimateho ei näiden kolmen vuoden aikana kuitenkaan olisi laskenut alle 14 prosentin tehon juuri niinä tärkeimpinä huippukulutuksen hetkinä. [5]
Yksi plus yksi tuulivoimalaa on enemmän kuin kaksi
On selvää, että useampi tekijä vaikuttaa tarvittavan varavoiman ja energian varastointikapasiteetin määrään, jos tai kun suuri osa sähköstä tuotetaan tuulivoimalla. Missään tapauksessa pelkkä tuulivoima ei suurissa määrin riitä pitämään pirteissä valoja päällä.
Kaiken kattavaa ratkaisua ei ole vielä lyöty lukkoon. Millä ja miten suurissa volyymeissa on joustoratkaisuja kehitettävä?
Maiden väliset siirtoyhteydet kuitenkin mahdollistavat sen, että Pohjoismaiden mittakaavassa tuulisähköä on yksittäisiä maita useammin saatavissa. Koko Pohjolassa ei tuule yhtä lujaa samaan aikaan.
Lähteet:
[1] Tuulivoimatuotanto Suomessa huippukulutuksen aikana. VTT raportti, sivu 22.
http://www.vtt.fi/files/projects/windenergystatistics/ [2] Fingridin tilastot säätösähkön tarjonnasta viime talvena.
http://www.fingrid.fi/fi/sahkomarkkinat/saatosahko/ [3] Suomen rajasiirtokapasiteetti
http://www.fingrid.fi/fi/sahkomarkkinat/ [4] Tanskan tuulivoiman tuotantotilastot.
http://www.energinet.dk/en/el/engrosmarked/ [5] VTT:n tutkimus Suomen, Ruotsin, Norjan ja Tanskan tuulivoimatuotannon vaihtelevuudesta. Tiivistelmä sivulla 95-.
“For Nordic wide wind power the production during high loads was above 14% of installed capacity during the 10 highest peaks in the three years analysed. “
“Any changes in the installed wind power siting more generation outside Denmark and Southern Sweden would increase the smoothing effect in Nordic countries. “
http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2013/T96.pdf