Tuulivoiman varavoimatarve

Eikös tuon teoriasi mukaan tuulivoima nimen omaan tarvitse varavoimaa? KOKO tuulivoimakapasiteetti kun on poissa pelistä tuulettomana päivänä. Ja siihenhän sitä varavoimaa tarvitaan.

Hieman epäilyttää, että lähteeksi sinulle kelpaa vain tuulivoimayhdistyksen sivusto. Voisin kuvitella, ettei se ole tässä asiassa täysin puolueeton.

Tuulivoimasta keskustellaan uusiutuvat energiat palstalla. Jos tämä ketju löytyy sieltä niin kenenkään ei tarvitse vuositolkulla vollottaa kadonneesta ketjusta.

Wikipedia kirjoittaa varavoimasta seuraavasti: "Varavoima on tavallisesti reservissä olevaa energiantuotantokapasiteettia, jota otetaan käyttöön, kun perusvoima ei riitä täyttämään kysyntää. Varavoimaa voidaan tarvita esimerkiksi silloin, kun suuri tuotantoyksikkö kuten ydinvoimala joutuu huoltoon tai kulutukseen tulee suuri piikki, vaikkapa tavanomaista kylmemmän sään vuoksi. Mikäli varavoimakaan ei riitä, ryhdytään säännöstelyyn."

Fingrid määrittelee erikseen nopean häiriöreservin jota tarvitaan silloin kun tuotantoon tulee äkillisesti odottamaton vaje, esim. suuri voimalaitos putoaa verkosta. Se muodostuu nopeasti käynnistyvistä kaasuturbiinilaitoksista ja poiskytkettävästä teollisuuskuormasta. Mutta varavoima on laajempi käsite ja sitä on kaikki sähköntuotanto jota ei käytetä säännöllisesti. Nykyään esim. Meriporin hiililauhdelaitos jonka vuotuinen käyttöaika on jäänyt lyhyeksi voidaan katsoa varavoimaksi, samoin Haapaveden turvelauhdelaitos. Varalta poistuivat hiljattain Kristiinankaupungin ja Tahkoluodon voimalaitokset.

Onhan se päivänselvää että vaihtelevatehoinen uusiutuva energia tarvitsee varavoimaa tai korvaavaa voimaa miksi sitä sitten nimitettäneenkin. Tuulivoimayhdistys tietysti yrittää kaunistella asiaa. Fingridkin on ollut huolestunut varavoiman puutteesta nyt kun tuulivoiman osuus on nousemassa nimellisteholtaan 2500 MW tasolle.

No tuulivoima ei ole perusvoimaa. Se vuorotteluvoimaa, jolla mm pystytään säästämään säädettävän voimantuotannon varantoja, esim vesivoiman. Tuulivoimalla on hyvä enneusttettavuus lyhyellä aikavälillä ja se pystyy säätämään myös itseään alaspäin.

VTT:n mukaan 10% osuus tuulivoima ei vielä tarvitse mitään lisärakentamista. Jos tuulivoiman osuus nostetaan 20% tarvitaan ehkä vähän säätövoimaa lisää. Donkkihotti-valtiossa tällaista pelkoa ei ole.

Eilen oli pohjoismaisessa verkossa tuulivoimaa yli 10 000 MW. Tällä hetkellä 4500 MW eli pudotus on ollut lähes 6000 MW. Eilen oli pyhä ja tänään arki joten sähkön kulutus on puolestaan kasvanut merkittävästi. Millähän tuo tuulivoiman vähennys on katettu? Minusta on ihan sama miksi sitä kutsutaan mutta fakta on että satunnaisesti vaihteleva uusiutuva sähköntuotanto tarvitsee paljon korvaavaa voimaa. Sen näkee sokea Reettakin otsallaan, mutta eivät vihersokeat.

"No tuulivoima ei ole perusvoimaa. Se vuorotteluvoimaa, jolla mm pystytään säästämään säädettävän voimantuotannon varantoja, esim vesivoiman. Tuulivoimalla on hyvä enneusttettavuus lyhyellä aikavälillä ja se pystyy säätämään myös itseään alaspäin."

Nuo samat ominaisuudet ovat tuulivoimaa paremmin ydinvoimalla ja fossiilisia polttoaineita käyttävillä voimaloilla. Tosin ydinvoimaloita tuskin on järkevää pysäytellä sähköntuotannon säätämiseksi alaspäin.
Tuulivoiman kannattajat jostain syystä lähtevät siitä, että vesivoima on varattavissa nimenomaan tuulivoiman varavoimaksi. Jos niin tehdään, vesivoiman mahdollisuudet sähkönkokonaiskulutuksen vara- ja säätövoimana vähenevät, kun merkittävää osaa vesivarannoista joudutaan käyttämään tuulisähkön tuotantovajeiden kattamiseen.

Se aikalailla hankalaa kun tuulivoimalla on eri omistajat kuin vesivoimalla jne. Tuulivoimalupaa ( ja nyt aurinkovoimaa) myönnettäessä olisi pitänyt määrätä takuuteho tuottajalle eli aina olosuhteista riippumatta kyettävä syöttämään verkkoon takuutehon verran sähköä. Ei jäisi toisten kontolle.

Aika usein Tanskassa on tuulivoimaa enemmän kuin on kotimainen sähkönkulutus. Tanska ei kuitenkaan koskaan jättäydy pelkästään "ilmaisen" tuulivoiman varaan vaan tekee ainakin kolmanneksen sähköstä hiilivoimalla. Myös kesällä jolloin ei ole lämmitystarvetta. Sen sijaan Tanska myy sähkön ulkomaille hinnalla joka ei kata edes tukia. Miksiköhän? Olisiko niin että Tanska pelkää verkon kaatuvan jos se on vain tuulivoiman varassa.

"VTT:n mukaan 10% osuus tuulivoima ei vielä tarvitse mitään lisärakentamista. Jos tuulivoiman osuus nostetaan 20% tarvitaan ehkä vähän säätövoimaa lisää. "

Suomen vesisähköntuotanto on noin 15 TWh/vuosi, eikä sitä voi juuri lisätä. Jos tuulisähkön osuus nostettaisiin 20 %:iin, sen tuotantomäärä olisi silloin myös noin 15 TWh/vuosi.
15 TWh/vuosi tarkoittaa sähköntuotannon keskitehoa noin 2000 MW. Tuulisähköntuotannon realistisella kapasiteettikertoimella 25%, se edellyttäisi noin 8000 MW asennettua tuulisähkökapasiteettia., jolloin vuoden aikana tuulisähkön tehonvaihtelu/tunti olisi noin 500- 5000 MW välillä.
Noin puolet ajasta tuulisähkön tuotanto olisi alle keskimääräisen 2000 MW, pahimmillaan alitusta olisi ainakin noin 1500 MW. Jos tuulisähkön keskitehon ja todellisen tuotantotehon erotus katettaisiin vesivoimalla, vuoden aikana siihen kuluisi melkoinen määrä terawattitunteja vesisähköä. Toisin sanoen silloin muuhun varavoimakäyttöön vesisähköntuotantoa riittäisi vastaavasti vähemmän eli huomattavasti alle 15 TWh/vuosi.

"Tuo vuorotteluvoimaperiaate toimisi jos vesivoimalaitosten altailla ei olisi mitään rajoituksia."
Varmasti riittäisi, mutta vuorottelua ei silloin tarvittaisi. Jos vesialtaat olisivat rajattoman suuret, kaikki sähkö tehtäisiin vesivoimalla.

Lisäyksenä edelliseen:
Noin puolet ajasta tuulisähköntuotanto olisi yli keskituotantonsa. Silloin tuulisähkön "ylituotanto" voisi alentaa vesisähkön tuotantotarvetta ja säästää näin vesivarastoja. Rajoituksena olisi kuitenkin vesialtaiden rajallinen koko. Kun altaat olisivat jo täynnä (syksyisin ja keväisin) lisää vettä niihin ei mahtuisi. Vastaavasti talvella altaisiin mahtuisi lisää, mutta lisää vettä ei niihin tulisi.

Tuulivoiman ylituotanto olisi muutenkin ongelma. Jos meillä olisi nimellisteholtaan tuo 8000 MW, tulisi enimmillään yli 6000 MW (esim. tänään ja eilen on tullut tuulivoimaa yli 800 MW ja käsittääkseni nimellisteho on alle 1000 MW). Tuo määrä vastaisi jo kesäajan yökulutusta ja kattaisi valtaosan sähköntarpeesta muinakin aikoina. Jos kulutettaisiin kotimaassa, pitäisi ydinvoimaa ja yhteistuotantoa ajaa alas. Todennäköisesti ei niin tehtäisi koska myös noiden tuotantojen marginaalikustannukset ovat hyvin pienet. Ainoa mahdollisuus olisi myydä ulkomaille hinnalla millä hyvänsä. Ja tuo hinta olisi hyvin alhainen koska todennäköisesti muissakin Pohjoismaissa on silloin runsaasti tuulisähköä. Tuulisähkön todelliset kustannukset ovat luokkaa 60 euroa/MWh joten veronmaksajat tai kotimaiset sähkönkuluttajat joutuisivat kustantamaan sähkön viennin vaikka tariffeja ei otettaisi huomioon.

Joten eiköhän pitäydytä tuossa 2500 MW tasossa jonka nykyiset sopimukset kattavat ja hyödytään mieluummin ajoittain tuulisähkön halpatuonnista. Ei sotketa omaa sähköntuotantojärjestelmää liialla satunnaissähköllä.

"Tuulivoiman ylituotanto olisi muutenkin ongelma."

Fiktiota ja mielikuvia.

"Eilen oli pohjoismaisessa verkossa tuulivoimaa yli 10 000 MW. Tällä hetkellä 4500 MW eli pudotus on ollut lähes 6000 MW. Eilen oli pyhä ja tänään arki joten sähkön kulutus on puolestaan kasvanut merkittävästi. Millähän tuo tuulivoiman vähennys on katettu?"

Hyvä kun alat tehdä kysymyksiä, se on selvää edistystä. Pohjola ei siis mennyt pimeäksi, vaikka tuulisähkö putosi muutamassa tunnissa lähes 6000 MW. Tuliko Jumala apuun, vai oliko lopulta kyse ihan tavanomaisesta säätötoimenpiteestä, jossa patoluukkuja avattiin ja vesi, jota oli kertynyt mukavasti myrskyn sateiden aikana, alkoi taas virrata? Sataprosenttisen uusiutuvaa, tuulella tai ilman.

Vaihdoit jo varavoiman nimeksi korvaava voima, siinäkin on sinulla edistystä. Olet pääsemässä asian ytimeen.

"Kun altaat olisivat jo täynnä (syksyisin ja keväisin) lisää vettä niihin ei mahtuisi. Vastaavasti talvella altaisiin mahtuisi lisää, mutta lisää vettä ei niihin tulisi."

Hassua, joet eivät jostakin syystä osaa pysähtyä talvella. Tosin ilman tuulta pohjolan altaat olisivat tyypillisesti keväisin "tyhjiä" ja allasvesien pinta niin alhaalla, että sillä on vaiktusta jo kalojen kutuun.

Tuuli/vesi vuorottelu Pohjoismaissa on aivan optimaalista voimantuotantoa, jossa tuulivoimalle voidaan laskea paljon suurempi hyötysuhde.

"Tuliko Jumala apuun, vai oliko lopulta kyse ihan tavanomaisesta säätötoimenpiteestä, jossa patoluukkuja avattiin ja vesi, jota oli kertynyt mukavasti myrskyn sateiden aikana, alkoi taas virrata?"

Rukoilkaamme Jumalaa, että myrskyjä, ja sateita riittäisi, jotta vettä kertyisi mukavasti jatkossakin. Muuten joskus voi tulla puutetta "korvaavasta" voimasta. No, ehkä Jumala onkin jo kuullut tuulisähkömiesten rukoukset, käynnistäen ilmastonmuutoksen, joka lisää sekä myrskyjä että sateita täällä Pohjolassa.

Laitetaan vielä linkki tuohon wikipedian artikkeliin varavoimasta joka on mielestäni aika hyvä. https://fi.wikipedia.org/wiki/Varavoima. Varavoima on aika löysästi määritelty käsite ja varmaan siksi Fingrid ei käytä sitä vaan puhuu erilaisista reserveistä.

Jos ajatellaan Suomen tuulivoimaa, muutaman vuoden päästä sitä tulee olemaan nimellisteholtaan 2500 MW. Keskiteho tulee olemaan 600 MW tienoilla. Mutta huipputeho tulee olemaan viime viikonlopun kaltaisissa säätilanteissa 2000 MW ja minimiteho puolestaan 100 MW tasolla. Mikä on varavoiman tai korvaavan voiman tarve riippuu viitetehosta. Jos lähdetään keskitehosta, on korvaavan voiman tarve vain noin 500 MW ja usein esiintyy ylituotantoa. Jos taas lähdetään siitä että teho on verraten usein tasolla 1500-2000 MW, on korvaavan voiman tarve yli puolet tuulivoiman nimellistehosta.

Nykyään kun sähkön tuonti on lähes jatkuvasti yli 2000 MW, tuulivoiman vaihtelut voidaan paljolti kompensoida sähkön tuonnin kautta. Ainostaan jos sähkön kulutus on poikkeuksellisen suurta, voi tuontilinjojen kapasiteettirajat aiheuttaa tarpeen käynnistää kotimaista varavoimaa. Tilanne helpottuu kun Olkiluoto-3 tulee verkkoon ja silloin voi ajoittain tulla tilanteita että Suomi on ylijäämäisen tuulisähkön nettoviejä hinnalla millä hyvänsä.

Net, käsittelet tuulivoimaa edellenkin niin, että se olisi laskennallista perusvoimakapasiteettia. Jos otat tämä lähtökohdaksi, joudut aina kaipaamaan lisäkapasiteettia korvaavaksi voimaksi.

Kokeile uutta näkökantaa: säästövoima. Tuuli on polttoaineena ilmaista, joten sitä kannttaa käyttää aina kun tuulee. Silloin voidaan säästää säädettävän voiman resevejä, hiiltä, öljyä, muita palavia polttoaieineita ja vesivarantoja. Sama koskee aurinkoa. Sitä kannattaa rakentaa, vaikka markkinoilla olisi kapasiteettitungosta, niinkuin nyt pohjolassa on.

Ehkä tässä sotkee se, että puhutaan aina kokonaiskapasiteeista ja tuulivoiman osuudesta siihen. Kehittynyttä sähköverkkoa voisi ajatella hybridiksi, monilähteiseksi, jossa on myös energian talteenottojärjestelmiä, nopeaa vuorottelua, tehokasta säätöä.

"Tilanne helpottuu kun Olkiluoto-3 tulee verkkoon ja silloin voi ajoittain tulla tilanteita että Suomi on ylijäämäisen tuulisähkön nettoviejä hinnalla millä hyvänsä.".......

......tai Suomi pääsee lopultakin eroon hiilestä, ainakin suurimaksi osaksi vuotta ja pystyy myös säästämään muita poltettavia reservejä.

"Kokeile uutta näkökantaa: säästövoima. Tuuli on polttoaineena ilmaista, joten sitä kannttaa käyttää aina kun tuulee. Silloin voidaan säästää säädettävän voiman resevejä, hiiltä, öljyä, muita palavia polttoaieineita ja vesivarantoja. Sama koskee aurinkoa. Sitä kannattaa rakentaa, vaikka markkinoilla olisi kapasiteettitungosta, niinkuin nyt pohjolassa on."

Harvemmin täällä todettu, mutta ydinvoima eli uraaniatomiytimien sidosenergia on myös ilmaista polttoainetta. Vain polttoaineen käyttökuntoon saattaminen, tuotantovälineet ja niiden käyttö maksavat. Siis vastaava tilanne kuin noiden muiden Latenkin mainitsemien energialähteiden suhteen.

Mitä suurempi sähkönkulutuksen ja tuotannon erotus, sitä enemmän tarvitaan korvaavaa sähköä. Mitä enemmän ja nopeammin sähkön kulutuksen ja tuotannon erotus vaihtelee sitä vaikeampaa sen hallinta on. Tuulisähköntuotannon ajallisesti nopeat ja suuret vaihtelut vaikeuttavat kulutuksen ja tuotannon eron hallintaa. Ja sitä enemmän mitä suurempi tuulisähköntuotannon osuus on sähkönkulutuksesta.

Väännetään varmuuden vuoksi rautalankaesimerkki:
Jossain tuulivoimamaassa (kunnassa/alueella jne.) päätetään kaikki sähkö tuottaa tuulivoimalla. Olkoon siellä sähkön keskimääräinen kulutus tunnissa 100, rakennetun tuulisähkön keskituntituotanto myös 100. Kaikki hyvin? No, ei lainkaan. Tuulisähkön todellinen tuntituotanto on alimmillaan jopa 0 ja ylimmillään noin 300. Kulutus puolestaan vaihtelee myös, mutta vähemmän, alimmillaan se on noin 50 ja ylimmillään noin 150. Vuoden aikana ollaan käytännössä koko ajan tilanteessa, jossa sähkön tuotanto ja kulutus eivät ole tasapainossa. Suurimmillaan sähkövaje on yli 100 , ja vastaavasti sähköntuotannon ja kulutuksen ero on enimmillään yli 200. Sähköverkon tasapainoittajilla, korvaavan sähkön hankkijoilla sekä ylimääräisen sähkön viejillä olisi mukavasti töitä tiedossa tuulivoimamaassa.
Lisäksi tuulivoimamaan sähkön runkoverkko pitää rakentaa kestämään noin kaksinkertaisesti maksimikulutus (tai tuulivoimaloita olisi suljettava ylituotantotilanteessa).

"Väännetään varmuuden vuoksi rautalankaesimerkki:"

Te ette pääse näistä fiktioista mihinkään, niin kauan kun pidätte niistä kynsin ja hampain kiinni.

"Ehkä tässä sotkee se, että puhutaan aina kokonaiskapasiteeista ja tuulivoiman osuudesta siihen. Kehittynyttä sähköverkkoa voisi ajatella hybridiksi, monilähteiseksi, jossa on myös energian talteenottojärjestelmiä, nopeaa vuorottelua, tehokasta säätöä."

Tuulivoiman puolustajat puolestaan sotkevat selvää asiaa tuollaisilla hämäävillä termeillä. Ensinnäkin (sähkö)energian talteenottojärjestelmä, missä sellaisia on? Suvilahdessa on "Pohjoismaisen suurin" akkuvarasto, kapasiteetti 0,6 MWh, hinta 2 miljoonaa. Ajatellaanpa että maamme viime viikonlopun runsaasta tuulisähkön tuotannosta olisi puolet olisi otettu talteen tuollaisiin sähkövarastoihin myöhempää käyttöä varten. 400 MW kertaa 50 tuntia, yhteensä 20 000 MWh, tarvittaisiin 33 000 Suvilahden sähkövarastoa, hinta 66 miljardia euroa. Vaikka tuollaisten sähkövarastojen hinta laskisi vaikkapa kymmenesosaan, lisähinta varastoidulle sähkölle olisi silti hyvin suuri.

Ns. älyverkkojen kannattavuus on myös ylimainostettua, ainakin pohjoismaisessa sähköjärjestelmässä jossa on paljon luonnollista säätö- ja varavoimaa. Meillähän on jo pitkään ollut "älyverkko" yösähkön muodossa; yöllä sähkö on varmasti halvinta joten halukkaat voivat siirtää kulutustaan öihin. Meillä on myös hyvin edistynyt tuntihinnoittelu ja tuntimittaus. Sähkön hinnasta saa tiedon netistä tai mobiilisovelluksena joten markkinasähkön ostajat voivat halutessaan säästää sähkön käyttöä suunnittelemalla. Ei taida vaan olla kovin suosittua koska säästöt esim. pesukoneiden käytössä tai saunomisessa ovat aika minimaalisia.

Eri asia voi olla Saksa jossa on paljon vaihtelevatehoista uusiutuvaa energiaa ja vähän luonnollista säätö- ja varavoimaa. Aurinkosähkön ja tuulisähkön tuotantovajeisiin tarvitaan paljon kaasu- ja hiilivoimakapasiteettia joka aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä. Siksi siellä on pakko siirtyä sähkövarastoihin, sekä keskitettyihin että pientuottajien luona oleviin. Hyvin monimutkainen pientuotanto-varastointisysteemi edellyttää nykyistä älykkäämpää hallintajärjestelmää. Saksassa nuo toimet ovat välttämättömiä jos uusiutuvisa halutaan lisätä mutta eivät johda kuluttajahinnan alenemiseen vaan nousuun nykyisestäänkin.

"Tuulivoiman puolustajat puolestaan sotkevat selvää asiaa tuollaisilla hämäävillä termeillä. Ensinnäkin (sähkö)energian talteenottojärjestelmä, missä sellaisia on? "

Meillä on ainoa talteenottojärjestelmä vesivoimassa. Suomeen on kaavailtu säätövoimaksi mm pumppuvoimaloita, joissa talteenotto tapahtuisi pumppaamalla ylijäämäsähköllä vettä ylängöillä oleviin altaisiin. Tässä pumppuvoimalan sähkö täytyy todellakin olla halpaa, koska järjestelmän hyötysuhde on surkea. Toisaalta ylöspäin säätävästä sähköstä saa tuntuvasti paremman hinnan.

Paljon halvemmalla tehdään sama asia säästämällä vesivarantoja tuulivoiman avulla. Tietenkään tätä ei tavata kutsua energian talteenotoksi, mutta sitä se kuitenkin lopulta on.

Tuulivoimaa voisi hyödyntää myös veden lämmitykseen suoraan ja silloin sähkö voisi olla epäkuranttia ja laitteet halvempia.

Kyllä se energiavarasto joka on vesialtaiden muodossa on varattu kulutuksen vaihtelujen tasaamiseen. Meillä on sähkön tarve yöllä noin 1500 MW pienempi kuin päivällä. Jos vesivoimalaitosten patoluukut on suljettu runsaan tuulivoiman vuoksi eikä tuuli tyynny yöksi, mitä sitten tehdään? Tuulivoimaväki yrittää kovasti omia vesivoimalaitoksia. Hankkikoot omia niin siloin se on ok.

"Tuulivoimaväki yrittää kovasti omia vesivoimalaitoksia. Hankkikoot omia niin siloin se on ok."

Kjäh, tässä se onkin kieteytettynä nykyaiakisen sähköverkon ongelma. Tavallaan olet oikeassa, miksi säätövoimaksi (siis myös ydinvoiman säätövoimaksi) korvamerkityn vesivoiman pitäisi tehdä vuorottelua tuulivoiman kanssa, koska siitä ei tule lisää rahaa, päinvastoin. Sama koskee kaikkea säätövoimaa ja etenkin varavoimaa, eli reservejä.

Vaikea yhtälö ratkaistavaksi, jos halutaan säilyttää markkinaehtoisuus ja samalla saada yhteiskunnan kannalta toimivin ja edullisin ratkaisu. Esimerkiksi voimayhtiöllä ei ole tarvetta etsiä edellisinta ratkaisua, vaan parhaiten voittoa tuottava ratkaisu ja siksi he näkevätkin tuulivoiman pelkkänä mörkönä.

Mitä pitäisi tehdä? Nyt olemme jo tilanteessa, jossa reseviä ei välttämättä ole tarpeeksi. Fortumilla onnistuu vesivoiman ja tuulivoiman vuorottelu, mutta ei juuri muilla yhtiöillä. Yksi ratkaisu olisi sähköverkon toimijoiden "älykäs" tukeminen, eli korvaukset järkevästä ja säästävästä toiminnasta.

Ai niin, tuulta pystytään säätämään myös alaspäin. Teilla nukleokraateilla tuntuu olevan tuuleen liittyen kaksikin ongelmaa, silloin kuin tuulee ja silloin kuin ei tuule.

Artisti maksaa periaatteella.