Tuulivoiman sähkö on varastoitava ja siksi vetyteknologialla on valtava kiire

Tuulivoimalla tuotettavaa sähköä on pian tuulisina aikoina liikaa ja tyynellä taas hinta nousee pilviin. On pystyttävä varastoimaan sähköä. Ratkaisuja on monia, mutta synteettisten polttoaineiden tuottaminen vedyn avulla on ainoa kunnolla skaalautuva. Se on nyt hyvin kallista, mutta on syytä olettaa hinnan laskevan kokemuksen myötä tuulivoiman tavoin. Tämä projekti on aloitettava heti. Se ei toteudu markkinaehtoisesti vaan tarvitaan valtiovallan ohjausta. Ollaan jo pahasti myöhässä.

26.8.2021 | Pääkirjoitus

Tuulivoimaa Haminassa. Kuva: Irina Sen/Shutterstock

Uusien tuulivoimaloiden rakentamista pidetään hyvin kannattavana investointina, koska niiden tuottama sähkö on tuotantokustannuksiltaan halvempaa kuin mikään muu uudessa voimalassa tuotettu sähkö.  Uuden tuulivoimalan tuottama sähkö maksaa alle 30 €/MWh, kun sähkön keskihinta on tänä kesänä pyörinyt 60 ja 70 euron välillä.

Tuulipuistoja suunnitellaan Suomeen niin paljon, ettei laskuissa oikein pysy perässä. Jos kaikki hankkeet todella toteutettaisiin, tuulisähkön nimellisteho ylittäisi maan nykyisen sähkönkulutuksen.

Tuulivoima ei kuitenkaan tuota tyynellä säällä mitään. Suomen sähköntuotanto tulee vaihtelemaan rajusti sään mukaan. Tämä voi viedä myös tuulivoiman kannattavuuden. Kun tuulee, sähköä tulee liikaa ja sen hinta lähestyy nollaa ja kun ei tuule, sähkö on todella kallista.

Vaihtelevan tuulivoiman ongelmaan on kolme erilaista ratkaisua, joita tarvitaan kaikkia. Pitäisi kehittää tyynen sään sähköntuotantoa, ajoittaa sähkön kulutusta hinnan mukaan ja kehittää tapoja varastoida sähköä.

Toistaiseksi vesivoimaa on käytetty paikkaamaan tuulivoiman vaihtelua, mutta tämä mahdollisuus on jo lähes loppuun käytetty. Jokiluonto ei kestäisi nykyistä rajumpaa virtauksen vaihtelua, sillä pitäisihän silloin jokien antaa lähes kuivua halvan sähkön aikana.

Eri puolilla maailmaa valmistaudutaan tukemaan tuulisähköä maakaasuvoimaloilla, joiden tehon säätäminen on helppoa, mutta nekin käyttävät fossiilista polttoainetta.

Kulutusjouston hyväksi voi tehdä paljon. Jo nyt jotkin teollisuuden prosessit sammutetaan, kun sähkön hinta nousee pilviin.

Jotta kotitaloudet saataisiin säätämään omaa kulutustaan, pitäisi niitä palkita tästä sähkön hinnassa. Nyt valtaosalla on kiinteähintainen sähkösopimus. Olisi hyvä, jos yhä useampi saataisiin vaihtamaan pörssihintaiseen sähköön, jolloin sähkön hinta vaihtelisi tunneittain.

Asunto-osakeyhtiöissä lämpimän veden kulutus tulee mitata huoneistokohtaisesti. Tällä kannustetaan asukkaita säästämään lämpimällä vedellä lotraamista. Määräys pörssihinnoitellusta sähköstä olisi samansuuntainen toimi.

Itse sähkön hinta saattaa jo nyt vaihdella vuorokauden sisällä satakertaisesti kymmenesosasentin ja kymmenen sentin välillä kilowattitunnilta. Pörssisähköäkään ostava ei koe yhtä isoa vaihtelua, koska sähkölaskusta vain kolmannes on sähkön hintaa. Loppu on veroa ja siirtomaksua. Nekin pitäisi muuttaa kulutusjoustoon kannustaviksi.

Sähkön varastointi on välttämätön ratkaisu, mutta se ei ole helppoa. Tähän tarkoitukseen on esitetty suuria vauhtipyöriä tai jonkin raskaan taakan nostamista ja laskemista ja vaikka mitä. Isossa mittakaavassa merkitystä on pumppuvoimaloilla, joissa pumpataan halvan sähkön aikana vettä ylös ja lasketaan sitä kalliin sähkön aikana turbiinin kautta alas. Sveitsissä voimalat ostavat yöllä halpaa ydinsähköä Ranskasta ja myyvät päivällä vihreää vesisähköä Italiaan. Suomessa on mahdollista rakentaa kannattavia pumppuvoimaloita hylättyihin kaivoskuiluihin, mutta isossa kuvassa niiden merkitys on vähäinen.

Akut ovat tähän tarkoitukseen toistaiseksi aivan liian kalliita. Tosin sähköautojen akut voivat yhdessä tarjota ison sähkövaraston.

Iso mittakaavan ratkaisun tarjoaa vetyteknologia. Kun sähkö on halpaa, tuotetaan sen avulla vedestä vetyä ja vedystä ilmasta poistetun hiilidioksidin avulla synteettistä polttoainetta, esimerkiksi metaania, metanolia tai ammoniakkia. Vetyä voi käyttää polttoaineena myös suoraan, mutta se on aika onnettomuusherkkää.

Tämä ratkaisu skaalautuu eli sitä voi tehdä kuinka paljon tahansa. Se on sen paras puoli.

Ratkaisu siis tunnetaan. Se pitäisi enää toteuttaa.

Toistaiseksi vihreän vedyn tuottaminen on kallista. Itse elektrolyysilaitos on iso investointi. Vielä kalliimpaa siitä tulee, jos sitä voi käyttää vain osan ajasta, silloin kun tuulisähköstä on ylituotantoa. Siksi Rauli Partanen on esittänyt lehteemme kirjoittamassaan artikkelisarjassa, että vetyä tehtäisiin sitä varten valmistettujen sarjatuotannolla valmistettujen ydinvoimaloiden avulla. Siinä taas on ongelmana ydinsähkön kallis hinta.

Vielä vähän aikaa sitten tuulivoimakin oli kallista, mutta hinta halpeni nopeasti kokemusten mukaan. Aluksi tuulivoimaa piti tukea korkeilla syöttötariffeilla. Enää niitä ei tarvita, mutta ilman syöttötariffivaihetta tuulivoimasta ei olisi kehittynyt näin halpaa.

Myös synteettisiä polttoaineiden valmistus vaatii aluksi tukea. Muuten ei tapahtu mitään, ei saada kokemusta eikä hinta halpene.

St1:n Mika Anttonen esittää keinoksi biopolttoaineista tunnettua sekoitusvelvoitetta. Tätä kannattaisi harkita, koska synteettiset polttoaineet ovat skaalautuva ratkaisu toisin kuin marginaaliseksi ratkaisuksi väistämättä jäävät biopolttoaineet.

Jos sähköstä tehdään synteettistä metaania ja metaanista uudestaan sähköä, energiasta katoaa matkalla 2/3. Loppu muuttuu lämmöksi. Toisaalta sähkön hinta vaihtelee enemmän kuin kolminkertaisesti.

Jotta lämmöksi muuttuvaa energia saataisiin talteen, tuo kaikki pitää tehdä jossain kaukolämpöverkon äärellä.

Tällä asialla on tulenpalava kiire. Tuulivoima tuottaa ajoittaista ylitarjontaa sähköstä jo 2030-luvulla – ellei jopa aiemmin. Koska suuren mittakaavan investointeihin ei kannata rynnätä teknologian ollessa lapsen kengissä, pienen mittakaavan investointeihin pitäisi lähteä nyt heti.

Se ei tapahdu markkinaehtoisesti, siihen vaaditaan valtion ja EU:n regulaatiota.

Vielä kiireisemmin kuin teollisuusmaissa, power to x -teknologiaa tarvitaan kehittyvissä maissa, erityisesti Afrikassa, joissa aurinkosähkö on edullista, mutta sähköä tarvitaan myös yöllä. Niitä on autettava kivihiilivoimaloiden aikakauden ohi. 

Innoittajana tähän kirjoitukseen on ollut keskustelu St1:n pääomistajan, Mika Anttosen kanssa. 

Osmo Soininvaara

26.8.2021 13:22

1 Kommentti

  1. Sähköauton akut kannattaa ehdottomasti sijoittaa 24/7 säätövoimaksia ja ajella polttarilla siihen asti että säätövoimaa on riittävästi ajoneuvokannan vaihtamisen aloittamiseen puhtaalla virralla.

    Jo nyt ajatus siitä että ilman puhdasta virtaa akut autoissa voisivat hyvittää valmistuspäästönsä on ennen aikainen.

    Jos auton akut ovat autossa ne poistavat vain polttarinpäästön verran hiilidioksidia maksimissaan.

    Jos ne asennetaan ensin sääsähkön säätövoimaksi on potentiaalinen poistettavien hiilivoimaloiden päästöjen määrä yksistään enemmän kuin se kymmesosa kokonaispäästöistä joita polttomoottoriautot edustavat ja joka on autoissa korvattavissa!

    Periaatteessa tuon autojen kymmenes osan käyttämä akkukapasiteetti kahdella vuorokausi lataussyksilllä kymmenkertaistaa päästöhyödyn pelkästää vuorokausirytmiin sidottuna. Mikään ei estä vielä lisäämästä syklejä auton ajoakut ominaisuuksiltaan ovat nopea purkuisi ja nopeita latautumaan.
    Aika usein keskimääräisessä ajossa täydestä tyhjään lataussyklejä on vain 1-2 viikossa.
    Ajoakkujen kapasiteetti on kokonaisuushuomioiden kuitenkin todella merkittävä kun autot lopulta vaihtuvat!

    Jokainen voi itse myös miettiä voisiko autonakku olla kaksisuuntaisessa latauspiuhassa säätövoimana aina parkissa laskeeko se alle kymmenyksellä käytettävissä olevaan säätökapasiteettia, mikä edellytetään polttarin päästöjen alittamiseen!

    Vedyn suhteen keskustelussa unohtuu se seikka että vetyä voidaan jaella sähkönä käyttö tai tankaus säiliöihin. Tällöin senkin kapasiteetti on nopeastia skaalattavissa maksimoimalla säiliöiden täyttöastetta! Periaatteessa

Lähetä kommentti