Sähköjärjestelmän murros kohti uusiutuvaa energiantuotantoa kasvattaa tarvetta joustolle ja tasapainotusratkaisuille. Akkuvarastot ovat nousseet keskeiseksi osaksi tätä kokonaisuutta, sillä ne mahdollistavat sähkön varastoinnin ja hyödyntämisen ajallisesti eri hetkinä tuotannon ja kulutuksen vaihteluiden tasapainottamiseksi.
Suuressa mittakaavassa akkuvarastoja hyödynnetään erityisesti sähkömarkkinoilla, kuten taajuuden säädössä ja reservimarkkinoilla. Pohjoismaisessa sähköjärjestelmässä akkuvarastot voivat osallistua koko alueen tasolla sähköverkon stabilointiin, jolloin niiden vaikutus ulottuu yli kansallisten rajojen. Tällöin keskeistä on markkinoiden integraatio sekä kyky hyödyntää varastoja silloin, kun niistä on koko järjestelmän kannalta suurin hyöty.
Paikallisella tasolla akkuvarastojen rooli korostuu jakeluverkossa. Ne voivat esimerkiksi vähentää verkon kuormitushuippuja, siirtää investointitarpeita ja mahdollistaa joustavamman verkon käytön. Paikallisten ratkaisujen merkitys kasvaa erityisesti alueilla, joilla uusiutuvan tuotannon määrä lisääntyy nopeasti tai kulutuspiikit ovat haastavia hallita.
2040-luvulla kysymys ei tule olemaan enää ”miten paljon energiaa saadaan tuotettua ja siirrettyä”, vaan miten tuotettu energia saadaan oikea-aikaisesti kulutuskohteisiin.
Sähköjärjestelmän painopiste siirtyy energiasta joustoon
2040-luvulla kysymys ei tule olemaan enää ”miten paljon energiaa saadaan tuotettua ja siirrettyä”, vaan miten tuotettu energia saadaan oikea-aikaisesti kulutuskohteisiin. Sähköverkkojen vahvistukset eivät kuitenkaan toki jää taka-alalle – päinvastoin niiden kehitystyö menee koko ajan vauhdikkaasti eteenpäin. Tämän hetken verkon kehittämisen tarveselvitykset pohjautuvat siihen arvioon, että Suomen sähkönkulutus n. kaksinkertaistuu vuoteen 2040 mennessä. Tuotannon painopisteen siirtyessä yhä enemmän kohti aurinko- ja tuulivoimaa sähköverkkojen täytyy olla entistä dynaamisempia. Tämä yhdessä teollisuuden, liikenteen ja lämmityksen sähköistyessä entisestään luo haastavan kehitysympäristön.
Perinteisesti sähköntuotanto kokonaisuudessaan Suomessa ja koko Pohjoismaisessa sähköverkossa on ollut hyvin ennustettavaa ja helposti säädettävää. Uusiutuvan energian osuuden kasvun myötä järjestelmä tarvitsee kuitenkin enemmän joustoelementtejä. Joustavuutta tullaan tarvitsemaan lyhyillä sekä pitkillä aikajänteillä: jopa alle sekunnin mittaluokassa sähköverkon stabiliteetin ylläpitoon, mutta toisessa ääripäässä viikkojen tasolla silloin, kun tuotetun ja kulutetun energian välillä on suurempi ero.
Sähköjärjestelmä tulee tarvitsemaan kokonaisvaltaisia joustoelementtejä, jotka pystyvät ylläpitämään tuotannon ja kulutuksen tasapainoa kaikkina aikoina. Se tarvitsee sekä energiaa että tehoa, jotta kokonaisuus pysyy toimivana. Akkuvarastot ovat tässä erityisen hyvässä asemassa, koska ne pystyvät toimimaan verkon näkökulmasta kuluttajana sekä tuottajana, ja niiden reagointikyky on äärimmäisen nopeaa.
Akkuvarasto tekee verkosta nopeamman, paikallisemman ja hallittavamman
Akkuvarastot tekevät muutakin kuin varastoivat sähköä. Sähköjärjestelmässä niiden rooli on nopean reaktiokyvyn komponentti kokonaiskuvassa. Niiden arvo ei määrity pelkästään tehosta ja energiakapasiteetista, vaan myös sijainnista, ohjausjärjestelmän ja koko laitteen luotettavuudesta sekä siitä, mitä kaikkea ne pystyvät yhdessä ja yksin tekemään.
Yksi tärkeistä näkökulmista on paikallisen jakeluverkon kapasiteetin hallinta. Jos sähkön kysyntä kasvaa voimakkaasti tietyillä alueilla, paikallisverkoissa voi esiintyä pullonkauloja, vaikka koko Suomen mittakaavassa sähköä olisikin tarjolla juuri sillä hetkellä jopa kulutusta enemmän. Tämän takia akkuvaraston sijoitus lähelle tällaista pullonkaulaa auttaa paikallista verkkoa selviämään suurista kysyntäpiikeistä entistä paremmin.
Akkuvarastot pystyvät tukemaan verkkoa myös tehoelektroniikan keinoin. Yksi suurimmista hyödyistä on paikallisen jännitetason tuenta sekä loistehon säätö. Myös saarekeverkon muodostamisen kyvykkyys tulee olemaan yksi tulevaisuuden akkuvaraston vaatimuksista.
Pitkän aikavälin hyöty akkuvarastoista ei siis tule ainoastaan siitä, että ”ladataan halvalla ja puretaan kalliilla”, vaan niillä on myös strateginen arvo sen kautta, että ne voivat toimia useassa eri roolissa niin paikallisesti kuin valtakunnallisesti – toimintojen ulottuen koko Pohjoismaisen sähköverkon alueelle. Tämän ansiosta akkuvarastot eivät tule olemaan vain osa tulevaisuuden sähköjärjestelmää, vaan ydinosa sitä.
Suomen tuleva sähköverkko ei siis nojaa ainoastaan yhteen tiettyyn joustomalliin, vaan eri elementit yhdessä sähköverkon kanssa muodostavat kokonaisuuden. Paras kokonaisuus syntyy, kun kaikki toimivat teknisesti ja kustannustehokkaasti yhdessä.
Akkuvarastot osana suurempaa joustojärjestelmää
Suurimpana kääntöpuolena akkuratkaisuissa on energiakapasiteetin kustannustaso. Tästä syystä ne eivät voi olla ainoa joustoelementti verkossa pitkäaikaiseen suuren mittakaavan joustoon. Kulutusjousto, lämpövarastot, sähköiset ajoneuvot ja vetytuotanto yhdessä joustavien teollisuuden ratkaisuiden kanssa muodostavat kokonaisuuden. Kaikilla näillä ratkaisuilla on omat vahvuutensa kokonaisuudessa riippuen vasteajan tarpeesta, energiakapasiteetista, sijainnista sekä kustannustasosta.
Akkuratkaisut ovat parhaimmillaan nopeissa ja lyhyissä tarpeissa. Kulutusjousto taas auttaa silloin, kun vuorokauden sisällä on tasapainotuksen tarve. Lämpövarastot pystyvät osallistumaan pidemmän skaalan tasapainotukseen, eli niihin ladataan energiaa tuotannon ollessa kulutusta suurempaa, ja niistä puretaan energiaa tuotannon ollessa kulutusta pienempää. Nämä tulevat vastaamaan luonnollisesti etenkin kylmimpien vuodenaikojen tasapainon haasteisiin. Vetyratkaisut tai muut nestemäiset energiaa sisältävät ratkaisut voivat olla vastaus vieläkin pidemmän ajanjakson tasapainotukseen.
Suomen tuleva sähköverkko ei siis nojaa ainoastaan yhteen tiettyyn joustomalliin, vaan eri elementit yhdessä sähköverkon kanssa muodostavat kokonaisuuden. Paras kokonaisuus syntyy, kun kaikki toimivat teknisesti ja kustannustehokkaasti yhdessä.
