Tuuli- ja aurinkoenergia vahvemmin osaksi sähköjärjestelmää

13.4.2016

Uusiutuvien energiamuotojen yleistyminen lisää tulevaisuudessa tuuli- ja aurinkoenergian osuutta myös Suomen sähköjärjestelmässä. Mutta kestääkö sähköjärjestelmä uusien energiamuotojen tuotannon vaihtelut ja kulutusta heikomman ennustettavuuden? VTT:n tutkija Hannele Holttinen johtaa Uusi energia -akatemiaohjelman hanketta, jonka tavoitteena on parantaa tuulivoiman ja aurinkosähkön hyödynnettävyyttä Suomen sähköjärjestelmässä. Tutkimus toteutetaan Ilmatieteen laitoksen ja VTT:n yhteistyönä.

Hankkeen yhtenä tavoitteena on löytää ratkaisuja siihen, miten vaihteleva ja epävarma tuuli- ja aurinkoenergian tuotanto saadaan käytettyä mahdollisimman hyvin hyödyksi. Kansainvälistä yhteistyötä tehdään irlantilaisen yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen eurooppalaisen tutkimusverkoston kanssa.

”Suuret vaihtelut energiamäärissä eri päivinä rasittavat energiajärjestelmää. Haasteita tulee erityisesti niistä päivistä, kun suuri osa kulutuksesta on yhtäkkiä tuulen ja auringon avulla tuotettua energiaa. Haastavia ovat myös päivät, jolloin niitä on tarjolla hyvin vähän. Lisäksi tuulivoima ja aurinkoenergia ovat molemmat säästä riippuvaisia. Meidän on opittava arvioimaan paremmin etukäteen, paljonko uudet energiamuodot tuottavat energiaa tunti-, päivä- sekä viikkokohtaisesti. Energiajärjestelmän toimintaa voidaan sitten optimoida tuuli- ja aurinkoenergian saatavuuden mukaan.”

Sään epävarmuustekijät paremmin huomioon

Holttisen tutkimusryhmä pyrkii kehittämään tutkimuksellaan mallin, joka ottaa mahdollisimman hyvin huomioon sääolosuhteet ja niihin liittyvät epävarmuudet, eli paljonko tuulee eri tunteina, paljonko auringon säteilyä saadaan, mikä on lämpötila ja siitä riippuva kulutus. Pidemmän aikavälin ennustettavuudella voidaan myös arvioida, paljonko energiaa tulee energiavarastoihin tietyllä aikavälillä. Aikajänteen pidentäminen vaatii nykyistä parempia mallintamismenetelmiä, koska muuten mallista tulee laskennallisesti liian raskas.  

”Energiavarastojen on toimittava joustavasti. Meidän pitäisi tietää milloin varastojen täytyy olla täynnä, kun sähköä tarvitaan, ja milloin niiden olisi oltava tyhjänä, kun ylijäämäsähköä tulee”, toteaa Holttinen.

Tutkimuksessa yhdistetään epävarmuustekijät ja aikajänne, jolloin energiavarastot voidaan ottaa paremmin huomioon. Kun epävarmuuksien suuruutta saadaan arvioitua, voidaan optimointimallissa ottaa huomioon erilaisia arvioita siitä, mitä sähkön kulutus ja tuotanto ovat seuraavina tunteina, päivinä ja viikkoina.

”Ilmatieteen laitoksella käydään läpi päivittäisiä meteorologisia ennusteita, joiden pohjalta kehitetään arvioita sään energiantuotantoon ja -kulutukseen liittyvistä epävarmuuksista. Saatuja tuulennopeus-, lämpötila-, sade- ja säteilytietoja yhdistellään, jotta ennusteiden epävarmuutta voidaan hallita paremmin. Käytämme siis näitä työkaluja ratkaistaksemme sen, miten vaihteleva ja epävarma tuotanto saadaan käytettyä mahdollisimman hyvin hyödyksi.”

Tavoitteena hiilidioksidivapaa tuotanto

Tutkimuksella tuotetaan tietoa siitä, miten joustava sähköjärjestelmä on mahdollista toteuttaa ja millaisia kustannuksia on tuuli- ja aurinkoenergialla toimivassa tulevaisuudessa Suomessa. Tulokset voivat Holttisen mukaan auttaa päätöksentekijöitä tuuli- ja aurinkoenergian lisäämisessä. Energia-alan toimijat taas ovat kiinnostuneita siitä, miten uusiutuvien energiamuotojen lisääntyvä käyttö vaikuttaa muuhun energiantuotantoon.

”Tavoitteena on parantaa tuuli- ja aurinkoenergian tuottajien sähkön arvoa silloin, kun energiaa on paljon järjestelmässä. Tällöin joustavuutta on oltava niin, että kaikki sähkö saadaan hyödynnettyä ja sähkön arvo pysymään positiivisena. Tutkimuksen tulokset auttavat arvioimaan minkälaisia energiavarastoja tulevaisuudessa saatetaan tarvita.”

Ilmastonmuutos on Holttisen mukaan vakava uhka.

”Toivon, että Suomessa, Euroopassa ja maailmanlaajuisesti päästäisiin hiilidioksidipäästöistä eroon. Tulevaisuudessa tähdätään hiilidioksidivapaaseen energiantuotantoon ja todennäköisesti jossain vaiheessa on siirryttävä kokonaan uusiutuviin järjestelmiin. Tutkimuksemme antaa arvokasta tietoa tätä siirtymää varten”, toteaa Holttinen.

Videolla Holttinen kertoo, kuinka tutkimushankkeella voidaan parantaa tuuli- ja aurinkoenergian hyödynnettävyyttä Suomessa:

Teksti: Anna-Riikka Oravakangas
Kuva ja video: Marjo Aaltomaa ja Anita Westerback 

Viimeksi muokattu 13.4.2016
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »