Vesivoima on sähköjärjestelmän supervoima
Tällä hetkellä Pohjoismaissa vesivoima on merkittävin sähköjärjestelmämme säätövoima. Kuten tiedämme, sähköjärjestelmän tasapaino vaatii, että tuotantoa on joka hetkenä yhtä paljon kuin kulutusta. Joustoja tarvitaan sähköjärjestelmässä sekä ylijäämä- että alijäämätilanteissa.
Vesivoiman kokonaisteho Suomessa on yli 3200 MW. Vesivoima pystyy osallistumaan säätöön kaikilla aikaskaaloilla. Vuoden sisällä voidaan kevään sulamisvesiä ja syksyn sateita varastoida talven tuulettomina jaksoina käytettäväksi. Vesivarastojen ansioista vuorokausimarkkinoille on pitkäaikaisestikin tuotettavissa noin 2500 MW vesivoimaa.
Vesivoima soveltuu hyvin sekä tuotannon lisäämiseen eli ylössäätöön että tuotannon vähentämiseen eli alassäätöön. Vesivoimalaitokset voidaan ilman suuria kustannuksia käynnistää ja pysäyttää nopeasti, ja niiden tehoa voidaan säätää tuotannon aikana helposti. Vesivoiman osuus säätösähkömarkkinoilla on Suomessa ollut selvästi yli 50 % sekä ylös- että alassäädössä.
Kun sähköntarve kasvaa, tarvitaan kaikkia säätömuotoja
Pohjoismaisen sähkönkulutuksen sekä tuuli- ja aurinkovoiman tuotannon kasvaessa sähköjärjestelmä tarvitsee kuitenkin lisää joustoja monista eri lähteistä.
Akkusähkövarastot ovat nopeasti yleistymässä sekä Suomessa että muualla maailmassa. Nykyisten akkulaitosten varastokapasiteetti on melko rajallinen mahdollistaen enintään muutamien tuntien yhtäjaksoisen tuotannon. Eri teknologioita tätä pitempään sähkön varastointiin esimerkiksi tuulivoimavaihteluihin vastaamiseksi kehitetään aktiivisesti, mutta selkeää parasta ratkaisua ei vielä ole valittavissa eikä niillä ole kannattavaa korvata vesivoimaa säätökapasiteettina. Lyhytaikaiseen joustoon säätöreserveiksi voidaan uutta kapasiteettia saada myös datakeskusten varavoimana käytettävistä akkuvarastoista.
Suomeen on suunnitteilla myös suuritehoisia pumppuvoimalaitoksia, jotka hyödyntävät tehokkaasti sähkön hintavaihteluita ja voisivat luoda tuhansia megawatteja joustoa sekä sähkön kulutukseen että tuotantoon. Kun vettä pumpataan yläaltaaseen halvan sähkön tunteina, sähköpumput lisäävät sähkön kulutusta. Kun sähkön hinta on puolestaan korkea ja tehoa tarvitaan lisää, vesi johdetaan varastoaltaista turbiinin läpi ja generaattorit tuottavat sähköä. Maantieteelliseen korkeuseroon perustuva pumppuvoimalaitos on ainutlaatuinen energiavarasto, joka voi tarjota joustoa tunneista jopa viikkoihin.
Sähkön käytön puolella etenkin sähköautot voivat tarjota merkittävästi lyhytaikaista joustoa ensisijaisesti latauksen ajoittamisella ja ohjauksella sekä tulevaisuudessa mahdollisesti myös syöttämällä sähköä tarvittaessa autojen akuista takaisin sähköverkkoon. Pelkästään Oulujoen säätövoiman saavuttamiseksi (400 MW) tarvittaisiin kuitenkin 36 000 sähköautoa, eli noin puolet Suomen nykyisestä sähköautokannasta, lataustolppaan (11 kW) kiinni vuorokauden ympäri.
Kaukolämmityksessä ja myös prosessiteollisuudessa lämpöpumput ja sähkökattilat ovat yleistymässä nopeasti ja tarjoavat joustoa hyödyntämällä halpaa sähköä lämmön tuotannossa ja varastoimalla lämpöenergiaa vapautettavaksi kalliimman sähkön ja lämmön kulutuspiikkien aikana. Myös sähkön ja sähköpohjaisen kaukolämmön käyttäjillä on roolinsa: sekä teollisuus että kotitaloudet voivat vaikuttaa kulutukseen ajoittamalla sähkön käyttöään vuorokauden edullisimmille tunneille.
Vedyn ja siitä jalostettujen polttoaineiden tuotanto, varastointi ja käyttö edelleen sähkön tuotantoon muodostaa myös yhden uuden joustomahdollisuuden. Investointikustannukset vedyn valmistukseen ja varastointiin ovat kuitenkin suuria, joten vedyn tuotannossa pyritään pitkään vuotuiseen käyttöaikaan. Kun varastoidusta vedystä tuotetaan sähköä kaasuturbiinilla tai polttokennolla, hyötysuhde on 40–55 prosenttia. Hyötysuhdetta voidaan parantaa ottamalla talteen elektrolyysissä syntyvä lämpö ja hyödyntämällä se esimerkiksi kaukolämpöverkossa.
Vesivoiman säädettävyys on taattava
Sähkön rajallisen tuontikapasiteetin vuoksi vesivoimalla on ratkaiseva merkitys etenkin talven vähätuulisten jaksojen joustavassa sähköntuotannossa. Joustot hyödyttävät sekä sähkön tuottajia että järjestelmän kokonaiskustannusten optimoinnin ja toimitusvarmuuden kautta kaikkia sähkön käyttäjiä. Orpon hallitusohjelman tavoitteesta säätökykyisen vesivoiman toimintaedellytysten vahvistamisesta onkin syytä pitää kiinni.
Uusien teknologioiden ja kulutusjouston lisääntymisen ansiosta vesivoiman säädön tarpeeseen tulee muutoksia. Esimerkiksi akkuvarastotehon lisääntyessä voidaan vesivoimatehoa saada jatkossa kannattavasti vielä lisää vuorokausimarkkinoille sekä toisaalta myös joustavasti pienentää vesivoiman tuotantoa halvan sähkön tunteina. Tämä kuitenkin vaatii, että voimalaitosten lupaehdot ovat joustavia. Lyhytaikaissäätö aiheuttaa ympäristövaikutuksia, mutta hyvällä tuotannon suunnittelulla ja oikein kohdistetuilla ympäristönhoitotoimilla niitä voidaan lieventää ja sähköjärjestelmän kannalta olisi tärkeää löytää keinoja säädön vaikutusten vähentämiseen, ei säätökyvyn vähentämiseen.
Vesivoimalla on Suomessa ja muissa Pohjoismaissa jatkossakin keskeinen merkitys sähköjärjestelmän edullisena säätöresurssina.
