Fiksussa energiajärjestelmässä teet diilin sähköyhtiön sijaan naapurisi kanssa

Heräsitkö kuuden seitsemän hujakoilla, keittelit aamukahvit ja aloittelit työpäivää kahdeksan korvilla? Työpäivän jälkeen mahdollisesti pyöräytit pari koneellista pyykkiä ja laitoit ruokaa. Ennen nukkumaan menoa katselit televisiota ja kävit kenties vielä suihkussa. Kymmenen tai yhdentoista aikaan sammutit valot ja painoit pään tyynyyn.

Suunnilleen samaa puuhasi muutama miljoona muukin suomalainen.

Arjen rutiineissa ei sinällään ole mitään pahaa. Mutta teknisesti ajatellen asiassa on pulma. Koska käyttäytymisemme on samanlaista, se aiheuttaa sähkönjakelujärjestelmään kulutuspiikkejä. Nämä piikit ovat ongelma erityisesti silloin, jos energiasta on pulaa. Ja nyt on.

Mitä siis tehdä? Jokainen meistä voi yrittää vähentää energian käyttöä. Voimme madaltaa kodin lämpötilaa, vähentää lämpimän veden lutrausta ja ajoittaa vaikka se pyykinpesu mieluummin aamupäivään tai myöhäisiltaan, jos mahdollista.

Mutta jos haluamme taloudellisemman ja kaikin puolin kestävämmän energiajärjestelmän, niin siihen tarvitaan vallankumous. Ja sen Tampereen yliopiston sähkötekniikan professori Sami Repo haluaa tehdä.

Automaatio ei ole uusi juttu

Sami Revon luotsaamassa energiavallankumouksessa pistetään sähkönjakelujärjestelmä ja siihen liittyvät automaatiot uusiksi.

Jotta pääsemme kärryille siitä, missä automaation suhteen mennään ja mikä on vallankumouksen lähtötilanne, tarvitaan pieni pikakelaus historiasta nykyhetkeen.

Tällä hetkellä meillä on käytössä sähköasema-automaatio. Sähköasemat ovat paikkoja, joissa suurempi jännite muutetaan pienemmäksi. Siellä on muuntaja ja erilaisia kytkinlaitteita. Sähköasemissa käytettävät komponentit ovat kalliita ja niitä täytyy valvoa. Lisäksi tarvitaan erilaisia suojaus- ja säätöratkaisuja, joilla sähköasemaa hallinnoidaan.

Sähköjärjestelmä on yli sata vuotta vanha systeemi, ja se on lähtökohtaisesti perustunut tällaiseen paikalliseen automaatioon.

– On mitattu paikallisesti, päätelty siitä jotain ja sitten ohjattu jotenkin. Seuraava askel otettiin 1960 ja -70 luvuilla, jolloin saatiin käyttöön etävalvomot. Ennen asemalla fyysisesti paikalla ollut henkilö siirtyi toimistoon ja ohjasi sieltä tietokoneen kautta sähköaseman toimintakokonaisuutta, Repo kuvaa.

Alettiin siis tarvita kommunikaatiota järjestelmän eri osien välillä.

Viime aikoina kommunikaatiota on jalostettu edelleen. Nykyään voidaan yhdistellä ja ohjata tietoa, jota saadaan myös muualta sähköverkosta eikä vain tietystä mittauspisteestä. Tästä toimivat esimerkkinä älykkäät sähkömittarit, joita löytyy lähes kaikkien kotoa. Ne toimivat sensoreina, jotka tuottavat sähköverkkoyhtiöille sekä sähkön myyjille dataa meidän kaikkien käytöksestä.

– Älykkäät sähkömittarit kertovat myös, onko sinulla sähköt vai ei. Eli enää ei kannata soitella sähköyhtiölle, jos sähköt katkeavat. Siellä kyllä tiedetään jo.

Automaatio siis nopeuttaa paitsi itse prosesseja niin myös sitä, että mahdolliset vikatilanteetkin tulevat nopeammin kuntoon.

Energiayhteisöt luovat tehokkuutta ilman suuria investointeja

Vaan kuinka automaatio auttaa meitä Revon kaavailemassa energiavallankumouksessa? Miten se näkyisi meidän arjessamme?

– Automaation tarkoitushan on, että se tekee itsensä näkymättömäksi eikä vaivaa ihmisiä, Repo muistuttaa.

Monen kodista löytyy jonkinlainen säädin tai paneeli, mihin voit näppäillä asteet, joiden välissä haluat huonelämpötilan pysyvän tai millä kellonlyömällä haluat sähköautosi latauksen tai polttomoottoriautosi lämmityksen olevan valmis.

Jos asut älykodissa, paneelin nokkela algoritmi oppii parhaassa tapauksessa tietämään, monelta lähdet aamuisin liikkeelle ilman, että sinun tarvitsee edes nähdä kertomisen vaivaa. Ehkä se oppii ennustamaan myös poikkeukset aamurytmeissäsi, jos annat sille luvan silmäillä kalenteriasi.

Nämä ovat ensimmäinen askel polulla, joka säästää energiakustannuksia ja energian käyttöä.

– Seuraava askel on, että jokaisen energiaresursseilla, olivatpa ne sitten kulutusjoustoja, varastoja tai omaa sähköntuotantoa, aletaan käydä kauppaa.

Tässä kohtaa kuvioon tulee mukaan hajautettu automaatiojärjestelmä. Se tarkoittaa, että jo nykyään olemassa olevat älykkäät automaatioratkaisut – kuten ne sähkömittarit – alkavat keskustella keskenään.

– Hajautetussa systeemissä ei ole yhtä keskitettyä algoritmiä, joka tekee päätökset muiden puolesta. Hajautetussa mallissa automaatioratkaisut neuvottelevat keskenään ja tulevat sillä tavalla parhaaseen mahdolliseen lopputulemaan.

Hajautettu automaatiojärjestelmä mahdollistaa myös sen, että yksityiset kuluttajat, yritykset, organisaatiot ja tuotantolaitokset voisivat muodostaa energiayhteisöjä. Voisimme muodostaa tällaisia yhteisöjä paikallisesti tietylle maantieteelliselle alueelle tai virtuaalisesti nettiin.

Energiayhteisöjen avulla voimme luoda tehokkaamman järjestelmän ilman, että meidän tarvitsee tehdä kalliita investointeja itse infrastruktuuriin. Tarvitsemme myös vähemmän energiavarastoja ja vähemmän huippukulutuksen aikana säädettävää sähköntuotantoa.

– Jos minulla on jotain ylimääräistä resurssia, jota en syystä tai toisesta pysty itse hyödyntämään, voin energiayhteisössä tarjota sen sinulle. Voin esimerkiksi myydä sinulle joustokykyäni sähkönkäytön määrässä ja korvauksena saan joskus vastavuoroisesti käyttää sinun joustoasi.

Vastaavaa tapahtuu jo nyt esimerkiksi siinä, miten kuluttaja voi myydä aurinkopaneeleiden tuottaman ylijäämän sähköyhtiölle. Energiayhteisössä omaa resurssia ei tarvitse myydä ensin sähkömyyjälle, joka myy sen naapurillesi ja nappaa siinä sivussa oman siivunsa voitosta. Yhteisö voi loppukäyttäjänä tehdä asioita hyvin eri tavoin kuin yksittäinen asiakas.

Peruspalikat kuntoon ensin

Elämme tilanteessa, missä energian tuonti Venäjältä on käytännössä loppunut, Nord Streamit räjäytettiin taivaan tuuliin, Hanhikiven ydinvoimalahanke meni puihin, Olkiluoto sakkaa ja olemme kaikkinensa melkoisessa energiakriisissä. Kuinka nopeasti Revon energiavallankumous voisi saavuttaa tavoitteensa, tai ehtisikö se jossain määrin apuun jo nykytilanteeseen?

Repo toppuuttelee intoani.

– Energiajärjestelmäkvartaali on 25 vuotta, ja se on hyvä muistaa. Toisin kuin vaikkapa IT-alalla, kahdessa tai kolmessa kuukaudessa ei tapahdu yhtään mitään. Meillä on teknologisia ratkaisuja mennä tähän suuntaan, mutta muutos etenee hitaasti.

Kuinka omavaraisia meidän edes kannattaa yrittää olla? Minun mielestäni ei hirveän.

Yksi jarru löytyy meistä itsestämme. Meistä on mukava ostaa sähköä kiinteällä hinnalla ja pitkähköllä sopimuksella, koska se on ennustettavaa.

– Onhan se toki ymmärrettävää, mutta eihän se myöskään tarjoa mitään kannustinta joustaa mihinkään suuntaan! Meidän pitäisi kääntää ajattelumme niin, että sopeutamme kulutuksemme tuotannon vaihteluihin. Nykyään tehdään juuri päinvastoin.

Peruspalikat onkin muutettava oikeanlaisiksi, jotta kokonaisuus alkaa toimia. Kun perusta on kunnossa, niin siinä vaiheessa automaatio astuu kehiin ja toteuttaa järjestelmän niin, että se on vaivaton.

Lähitalviin on siis vielä turha odottaa pelastajaa tältä suunnalta. Mutta:

– Energia-alan yritysten kilpailutilanne vaikuttaa kehitykseen myös. Niin kauan kun asiat etenevät omalla painollaan, on turvallisempaa olla tekemättä mitään. Mutta nyt kun kaikki entinen on aika lailla rysähtänyt rikki, niin monella on herännyt kiinnostus siihen, miten homma vastaisuudessa hoidetaan.

Tähän kiinnostuksen heräämiseen liittyy esimerkiksi puhe kysyntäjoustosta ja spot-sähkösopimuksista, joissa hinta vaihtelee tunneittain. Moni yhtiö ei muuta enää asiakkailleen tarjoakaan.

Ei kaikkia munia samaan koriin

Fiksuja päätöksiä täytyy tehdä myös järjestelmätasolla. Kaikki ei voi olla vain kuluttajan vastuulla, eikä älykkään automaationkaan.

Nykyään esimerkiksi tuulivoiman osalta ollaan aika paljon Pohjanmaan varassa. Jos tuulivoimaa hajautettaisiin Suomessa maantieteellisesti enemmän, tuulivoiman vaihteluita saataisiin tasattua.

Meillä pitää myös olla vahvat siirtoyhteyden naapurimaihin. Jos Suomessa ei tuule, niin ehkä naapurissa tuulee ja voimme ostaa sähköä sieltä.

– Tästä tullaan siihen, että kuinka omavaraisia meidän edes kannattaa yrittää olla? Minun mielestäni ei hirveän. Omavaraisuus pitää ymmärtää luotettavien kumppaneiden kautta. Sillä ei ole itseisarvoa, että Suomi on omavarainen vaan sillä, jos Pohjoismaat ja Baltia ovat yhdessä omavaraisia ja pystymme siirtämään sähkön sinne, mihin se tarvitaan.

– Vaan kun tähänkin kytkeytyy aina myös politiikka. Mitäs sitten tehdään, jos naapuriin ei voikaan luottaa? Norja jo vähän vihjaili siihen suuntaan, että Norja ensin. Epäluotettava kumppani voi olla myös sellainen, jota on perinteisesti totuttu pitämään luotettavana.

Loppujen lopuksi meidän kannattaa rakentaa järjestelmä, joka ei ole riippuvainen vain tuulivoimasta. Me tarvitsemme myös aurinkovoimaa ja vesivoimaa. Jonain päivänä pystymme ehkä luopumaan ydinvoimasta, mutta lyhyellä aikavälillä sekin näyttää tarpeelliselta.

– Vanha ajatus siitä, että meillä pitää olla hyvä energiantuotannon portfolio eli energialle pitää olla erilaisia lähteitä, pitää edelleen paikkansa.

Talvellako ei muka tuule? Höpö höpö!

Yleisin kestävään energiajärjestelmään liittyvä harhakäsitys on se, että talvella ei tuule. Oikaistaanpa tämä nyt samoilla sykkeillä.

– Joka ikinen tuulivoimaa käsittelevä artikkeli toistaa saman vanhan jargonin, että talvella ei tuule. Perusfakta on, että talvella tuulee enemmän kuin kesällä, Sami Repo sanoo.

– Käsitys siitä, että talvella ei tuule, tulee niistä yksittäisistä hetkistä kun on se kirkas auringonpaisteinen talvipäivä ja pakkasta miinus kolmekymmentä. Silloin ei tuule.

Tuulivoima on riippuvainen ilman tiheydestä. Kylmä ilma on tiheämpää kuin lämmin ilma, joten tuulivoimalat saavat siitä enemmän hyötyä irti. Tämä siis tarkoittaa, että tuulivoimalat tuottavat talvella vielä paremmin sähköä kuin kesällä.