Uusiutuva energia muuttaa sähköntuotannon

Sähkö on tavalliselle kuluttajalle varsin tylsä ja intohimoja herättämätön tuote. Ainakin silloin, kun sitä on häiriöttä saatavilla – töpselistä. Kännykkä latautuu, padi lataa nettiä, televisiosta näkyy Salkkarit ja jääkaapin valo näyttää, mitä tänään valmistetaan sähköliedellä. Helppoa ja huoletonta.

Sähköntuotannossa ja energia-alalla on kuitenkin menossa valtava murros, jonka aikana töpselin toisessa päässä muuttuu ja on jo muuttunut moni asia – perusteellisesti.

Ilmastonmuutos ja sen hillintä edellyttää sähköntuotannon rakenteiden muuttamista globaalisti. Näin tapahtuukin laajalla rintamalla ja vauhdin ennustetaan vain kiihtyvän. Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n mukaan vuonna 2020 rakennetusta uudesta sähköntuotantokapasiteetista peräti 82 % perustui uusiutuvan energian tuotantomuotoihin, kuten tuuli-, aurinko- ja vesivoimaan.

IEA ennustaa, että vuoteen 2026 mentäessä maailman kaikesta uudesta rakennettavasta sähköntuotantokapasiteetista 95 % perustuu uusiutuvan energian tuotantoon. Aurinkovoiman ennustetaan kasvavan nopeimmin – uudesta kapasiteetista sen osuuden ennustetaan olevan 60 %. Vaikka eri sähköntuotantoteknologiat ja niiden asennetut kapasiteetit eivät ole suoraan verrannollisia keskenään sähköntuotantomääriensä suhteen, on suunta selvä. Uusiutuva energia on muuttamassa koko globaalin energiajärjestelmän tulevaisuuden.

Vaikka muutoksen tahti on hurja, vie se silti vuosikymmeniä. Tämä johtuu energiainvestointien pitkäikäisyydestä ja pääomavaltaisuudesta. Tänään rakennettavat voimalaitokset suunnitellaan teknis-taloudellisesti 30–40 vuoden käyttöiälle, jopa pidemmäksikin aikaa. Taloudellisesti suuret panostukset maksavat itsensä takaisin pitkän ajan kuluessa ja niihin sijoittaneet haluavat myös tuottoa sijoitukselleen. Tästä syystä teknis-taloudellisen pitoajan keskellä olevia voimalaitoksia ei lähtökohtaisesti suljeta.

Muutosta ja siirtymää uusiutuviin energioihin voi kuitenkin nopeuttaa taloudellinen kannattamattomuus. Valtaosa perinteisistä voimalaitoksista perustuu hiilen, kaasun tai öljyn polttamiseen. Näiden voimalaitospolttoaineiden hinnat ovat olleet viime aikoina noususuunnassa. Myös EU:n päästökaupan päästöoikeuksien ja fossiilisten polttoaineiden hinnan ja saatavuuden epävarmuus nostaa investointikynnystä.

Aurinko- ja tuulienergian vahvuuksia ovat niiden ”polttoaineet”: tuuli ja auringonpaiste, jotka ovat ainakin toistaiseksi ilmaisia. Tästä syystä aurinko- ja tuulivoimalat lähtökohtaisesti syrjäyttävät polttoainekustannuksen ja päästöoikeuskustannuksen omaavien voimalaitosten tuotantoa sähkömarkkinalla ja sen marginaalikustannuskäyrällä tehokkaasti.

Sähkö on valmistettava kulutuksen hetkellä

Verrataan sähköä esimerkiksi öljyyn. Öljy on energiahyödyke, jota voidaan varastoida pitkäaikaisesti kohtuullisin kustannuksin, ja käyttää tarpeen mukaan varastosta otettuna. Sähkö puolestaan on tuote, jota kunakin hetkenä tulee tuottaa tai hankkia tavalla tai toisella juuri sen hetken käytön suuruisena. Perinteisesti sähköntuotanto on mukautunut sähkön kysynnän vaihteluihin. Juuri tästä syystä sähkön hinnanvaihtelut ovat sähkömarkkinoilla suuria samankin vuorokaudenkin aikana.

Tässä sähkön ominaispiirteessä (valmistettava suoraan käyttöön) piilee myös uusiutuvan energian suurin haaste: sen tuotanto on sääriippuvaista. Kun ei tuule tai aurinko paista, on sähkö tuotettava jollain muulla tuotantomuodolla, ellei varastoa ole käytettävissä.
Teollisen mittakaavan sähkön varastointi ei vielä ole ollut taloudellisesti kannattavaa, vaikka se akkuteknologian ja automaation kehittyessä on teknisesti mahdollista. Energiavaltaista teollisuutta lukuun ottamatta sähkön kulutuksen jousto, eli ns. kysyntäjousto, on vielä riittämätöntä vastaamaan tuotannonvaihteluihin laajassa mittakaavassa.

Uusiutuvan energiantuotannon lisääntyessä ratkaistavaksi tulee taloudellisesti kannattava sähkön teollinen varastointi. Teollisen mittakaavan sähkön varastointi taloudellisesti järkevällä kustannuksella voi olla ratkaistavissa vetytalouden avulla: Kun uusiutuvaa energiaa on runsaasti saatavilla, varastoidaan se esimerkiksi elektrolyysin kautta vedyksi. Vetyä voidaan sitten käyttää polttoaineena sähköntuotannossa, kun sähkönkulutus sitä edellyttää.

Sähkö on välttämättömyyshyödyke – myös kriisiaikoina

Yhteiskuntamme on riippuvainen sähkön häiriöttömästä saannista, sillä jo lyhytaikaisetkin sähkökatkot aiheuttavat merkittäviä ongelmia elinkeinoelämälle, teolliselle tuotannolle ja yhteiskunnan keskeisille toiminnoille sekä kotitalouksille.

Venäjän hyökkäys Ukrainaan on muistuttanut meitä ikävällä tavalla, että hyökkääjän ensimmäisinä tavoitteina on vaurioittaa sähköntuotanto- ja jakeluinfrastruktuuria. Myös sähkön kantaverkko ja perinteiset suuret sähköntuotantolaitokset, kuten ydinvoimalat, ovat tällöin hyökkäyslistan ensipäässä.

Kriisitilanteessa ei voida luottaa naapurimaiden energian ja sähkön tuontiyhteyksien olevan käytettävissä. Ukrainan sota onkin nostanut huoltovarmuuden ja energiaomavaraisuuden niille kuuluvaan arvoon koko Euroopassa.

Uusiutuva energia on hajautettua ja paikallista kotimaista tuotantoa

Uusiutuvan energian tuotantolaitokset ovat paikallisia ja sijaitsevat usein lähellä sähkönkäyttökohdetta. Esimerkkinä ovat aurinkovoimalat kiinteistöjen katoilla tai maa-asenteisina paneelikenttinä. Ne ovat suoraan kytkettynä kiinteistön sähköverkkoon lähellä sähkön kulutusta.

Hajautettu ja paikallinen sähköntuotanto parantaa varautumista kriisitilanteisiin ja nostaa energiaomavarasuutta. Sääriippuvaisesta tuotannosta johtuen sähkönsaannin turvaamista ei voida kuitenkaan laskea pelkästään sen varaan. Itsenäisesti saarekekäyttöön kykeneviä sähköverkkoja voidaan kuitenkin rakentaa paikallisten uusiutuvan energian tuotantolaitosten ja sähkövarastojen varaan.

Kaikki edellä mainittu huomioiden on varsin helppoa nähdä, että sähköntuotannon disruption takana on uusiutuvat energiamuodot. Muutos tulee nopeammin kuin ehkä uskommekaan.