Jyväskylän mainiot Sähkö, Tele, Valo ja AV -messut pidettiin viime viikolla ja älykkäät sähköverkot, kysyntäjousto ja energiavarastot olivat monen osaston esityksen teemana.

Aurinko on maapallon lopullinen energiaratkaisu – siitä ei ole epäilystäkään. Yksinkertainen peruste tähän mielipiteeseen on, että aurinkoenergiaa on tarjolla niin tolkuttoman paljon. Maapallolle osuu joka hetki auringon energiaa tuhansia kertoja enemmän kuin kaikki kulutuksemme.

Sähkövarastot osana joustavaa kokonaisuutta

Aurinkoenergiaan liittyy toistaiseksi valitettava pieni logistinen ongelma – aurinko ei paista yöllä. Eikä sen puoleen meillä pohjolan perukoilla kovin paljoa talvellakaan. Tuuli on auringon vaikutuksesta syntyvää ilman liikettä, joten osa logistisesta ongelmasta voidaan ratkaista tuulimyllyillä. Tuuleen kuitenkin liittyy vastaavia logistisia ongelmia kuin suoraan aurinkoenergiaankin, koska välillä on tyyntä.

Mutta akku on vanha keksintö. Laitetaan siis aurinkosähköä päivällä akkuun ja käytetään illalla. Tai vastaavasti tuulisähköä.

Messuilla oli esillä joitakin ”kotiakkuja”, eli siistejä huonekaluja, jotka voi sijoittaa vaikka olohuoneen seinälle. Kotiakkujen varastointikapasiteetti lähtee muutamasta kilowattitunnista ja hintaluokka muutamasta tuhannesta eurosta. Näiden laitteiden todellisiin hintoihin perehtyminen vaatii jonkin verran paneutumista, koska varustelussa on eroja.

Tesla lienee yksi tunnetuimpia yrityksiä, joka on esitellyt kotiakkukonseptin.

Operaattoritasolla sähkövarastot rakennetaan usein merikontteihin ja laitosten kapasiteetit lähtevät sadoista kilowattitunneista ja yltävät noin kahteen magawattituntiin. Saimme jopa tarjouksen 2 MW / 2 MWh varastosta: 1,3 miljoonaa euroa asennettuna.

Sähkövaraston taloudellinen kannattavuus

Ajatellaan aluksi kotikäyttäjää. Optimistinen kotiakun hinta voisi olla 1 000 €/kWh. Jos kuluttaja tuottaa aurinkosähköä omalta katoltaan hintaan 5 snt/kWh ja maksaa sähkölaitoksen toimittamasta sähköstä 15 snt/kWh, tienaa varastoinnilla 10 snt/kWh. Nämäkin numerot ovat ehkä hiukan optimistisia akkuhankinnan kannalta.

Joka tapauksessa, tämän laskelman mukaan akku hankkisi hintansa 10 000 täyden lataus-purku -syklin jälkeen. Jos vuodessa tulisi vaikkapa 200 täyttä sykliä, kestäisi akun maksaminen 50 vuotta. Parhaat akut ehkä kestävät 10 000 sykliä, mutta yksikään ei 50 vuotta. Taloudellisesti kannattava akkuvaraston hinta olisi siis noin 200 €/kWh.

Suurten akkujen hyödyntäminen

Fortum on rakentanut Järvenpäähän akkulaitoksen, jonka teho on 2 MW ja energiakapasiteetti 1 MWh. Laitoksen investointi oli noin 1,6 milj. €. Helen puolestaan on rakentanut Suvilahteen 1,2 MW / 600 kWh laitoksen noin 2 miljoonalla eurolla. Nämä ovat luonnollisesti tutkimus- ja tuotekehityslaitoksia, joten investointia ei voi suoraan verrata messutarjoukseen.

Messuilta olisi siis saanut suuren akkulaitoksen hintaan 650 €/kWh. Edelleen paljon enemmän kuin kotiakulle tavoiteltu 200 €/kWh hinta. Mutta suurten akkujen käyttö on jotakin aivan muuta kuin kotiakun.

Akkulaitos reagoi tarvittaessa erittäin nopeasti ja sitä voidaan käyttää valtakunnan sähköverkon pitämiseen vakaana. Puhutaan säätötehosta. Suomen kantaverkon toiminnasta huolehtiva Fingrid on valmis maksamaan hyvän hinnan siitä, että akun omistaja lupaa jollakin tietyllä hetkellä tuottaa – tai kuluttaa – sähköä vaikkapa 1 MW teholla, esimerkiksi 15 minuutin ajan. Käytännössä kauppaa tehdään paljon suuremmilla tehoilla.

Tällä kaupankäynnillä ei ole mitään tekemistä sähköenergian hinnan kanssa. Viimekädessä kysymys on siitä, että Fingrid voi tämän kaupankäynnin kautta välttää investointeja omiin laitoksiinsa. Jos riittävän monta akkuvarastoa on jatkuvasti valmiudessa, voi Fingrid ehkä luopua yhden kaasugeneraattorin hankinnasta.

Periaatteessa tietysti riittävän monta kotiakkua voitaisiin valjastaa samaan tarkoitukseen. Tämä edellyttää pitkälle älykästä sähköverkkoa ja kehittyneitä kaupankäynnin menetelmiä ja sääntöjä – ei muuta! Silloin kalliskin kotiakku saattaisi olla kannattava investointi.

Kuvitellaan vielä lisää

Pyhäjärvellä on pari vuotta selvitetty pumppuvoimalan rakentamista Euroopan syvimpään kaivokseen, KERROIMME PARI VIIKKOA SITTEN. Pyhäjärvelle suunniteltu kapasiteetti olisi lähtökohtaisesti 530 MWh ja investointi 100 miljoonaa euroa, joten tavoiteltu 200 €/kWh hinta toteutuisi. Suuremmassa toteutusvaihtoehdossa yksikköhinta edelleen laskisi.

Pumppuvoimalan erityinen vahvuus on sen moninkertainen elinikä verrattuna akkuihin. Heikkoutena on, että suljettavia, syviä kaivoksia on rajallisesti.

Mutta entäpä jos akkukapasiteetti ei maksaisi mitään? Suomen ympäristöstrategiassa suunnitellaan, että meillä olisi 250 000 sähköautoa vuonna 2030. Sähköautojen hinnat kohtaavat vastaavan polttomoottoriauton hinnan muutamassa vuodessa, jolloin on selvää, että sähköautot yleistyvät hyvin nopeasti.

Akkujen suorituskyky (kWh/kg) kasvaa ja hinta (€/kWh) laskee arviolta 3-5 prosentin vuosivauhdilla. Korkoa-korolle periaate tekee vahvaa työtä jo muutamassa vuodessa.

Nykyisten täyssähköautojen akkukapasiteetti on 40-50 kWh:sta ylöspäin ja ihan pian tulevaisuudessa tyypillisesti 100-200 kWh. Siis yhteensä 25-50 gigawattituntia (GWh). Suomen sähkönkulutus vaihtelee 5-15 gigawatin (GW) välillä vuoden- ja vuorokaudenajan mukaan. Tuosta sähköautojen kapasiteetista olisi helppo lainata energiaa vaikka koko valtakunnan puolen tunnin kulutuksen verran. Säätötehoa ja -energiaa riittäisi vaikka kuinka.

Mutta ei maksaisi mitään? Henkilöautolla ajetaan keskimäärin 15 000 kilometriä vuodessa, ammattikäytössä 100 000 km, ja auton käyttöikänä ehkäpä 300 000 km. Jos yhdellä latauksella pääsee 250-500 km, tulee täysiä lataussyklejä auton käyttöikänä noin 600-1200. Nykyaikaiset akut kestävät paljon tuota enemmän latauskertoja, joten akkujen käyttö varavoimana ei aiheuttaisi kustannusten lisäystä tässä suhteessa.

Kotitalous pyörisi yön yli murto-osalla auton akun kapasiteetista ja osa autoista voisi toimia valtakunnallisena tehoreservinä ja varmistaa kantaverkon vakauden.