Perinteisen energian kanssa hyödyllisiä, mutta uusiutuvan energian kanssa välttämättömiä.
Suuritehoisista sähkövarastoista ei Suomessa puhuta. Ne kuitenkin olisivat meilläkin aivan välttämättömiä. Tuulienergiaa syntyy kun tuulee ja aurinkoenergiaa silloin, kun aurinko paistaa. Nuo energiamuodot ovat melko hyödyttömiä ilman suuria energiavarastoja. Hiilivoimaloista ei tulla pääsemään eroon ilman sähkövarastoja.
Kuvassa 1 on Suomen vuoroauden kalleimman ja halvimman tunnin sähkön hinta alkuvuonna 2012 (tammi-syyskuu).
 |
| Kuva 1. (*) |
Tavallisinakin päivinä hinnoissa on iso ero, ja erityisesti niinäkin päiviä,jolloin sähkön hinta on yhtenä tuntina hyvin kallista, halvin tunti on melko normaalin hintainen. Voimme siis ostaa markkinoilta sähköä halvimpana tuntina, ja myydä sen kalleimpana tuntina melkoisella voitolla. Seuraavassa tutkitaan tuottoja, joita tällainen yhden tunnin siirtävä sähkövarasto olisi saanut tänä vuonna Suomessa.
Hintaero on kerätty kuvaan 2. Siinä on myös kyseisen päivän keskiarvohinta. Esimerkiksi ydinvoimala saa sähköstään tuon keskiarvohinnan. Sähkövarasto saisi sähköstään hintaeron verran voittoa ilman muita raaka-ainekuluja kuin akkujen kuluminen (mutta siis vain yhdestä tunnista vuorokaudessa).
 |
| Kuva 2. (*) |
Kuvasta nähdään, että aina, kun sähkö on kallista, hintaero on vielä suurempi. Noina päivinä sähkövarasto ansaitsee kilowattitunnista enemmän kuin sähkövoimala.(**)
Tammi-syyskuun hintaeron keskiarvo on peräti 2,7 c/kWh. Joka päivän halvimman tunnin talteen ottanut sähkövarasto tienaa siis keskimäärin 2,7 c/kWh jokaisesta tallettamastaan kilowattitunnista.Sähkövarasto on myös vapaa olemaan kuluttamatta akkuja sellaisena päivänä, kun sähköstä ei saa niin hyvää hintaa, että voitto ei kata akkujen kulumista (elleivät ne purkaudu itsestään).
Kuvassa 3 on tasattu hintaeroa 7 päivän liukuvalla keskiarvolla. Tästä näkee selvemmin hinnan vaihtelun suuret linjat.
 |
| Kuva 3. |
Kuvassa näkyvät kevään pakkaskaudet. Kesällä vaihtelu on ollut erittäin pientä, mutta jos Suomessa olisi aurinkosähköä käytössä, kesän yö-päivä-hintavaihtelut olisivat suuria. Elo-syyskuu olisi ollut sähkövarastoijalle todellista kultakautta.
Kuvassa 4 on vielä kuukausittainen ero, eli sähkövaraston potentiaalinen tuotto kuukaudessa kilowattitunnilta.
Helmikuu erottuu selvästi noin kuuden sentin tuotoilla kilowattitunnilta. Tällaisilla tuloilla kannattaa pyörittää sähkövarastoa millä tahansa akkutekniikalla.
Olen aikaisemmin laskenut, että sähköautojen akkutekniikalla akku kuluu vähintään 3,5 c/kWh (ja tuottaa melkoisesti ongelmajätettä). Tuon rajan alapuolella ei siis sähkön varastointi kannata. Sähkön varastointi tuolla tekniikalla olisi tänä vuonna kannattanut helmikuussa ja elokuussa ja syyskuu on siinä ja siinä.
Kuluttaja ostaa sähkön arvonlisäverollisena. Kuluttajan tuotto omaan käyttöön varastoidusta sähköstä on 1,23 kertaa isompi kuin pörssisähkön hintaero eli kuluttajalle sähkön varastointi omaan käyttöön kannattaa jo hintaerolla 2,8 c/kWh. Tämän vuoksi syyskuussakin kuluttajalle sähkön varastointi olisi kannattanut. Sähkön ”sokea” varastointi juuri ja juuri ei olisi kannattanut kuluttajalle, koska eron keskiarvo on ollut 2,7 c/kWh. Kannattamattomat päivä on valikoitava pois, että varastointi kannattaisi.(***)
Sähköpörssistä puuttuu mekanismit sähkövarastojen tarjoukselle: ”myymme sähköä 10 megawattituntia, jos olemme onnistuneet ostamaan sen toisella tarjouksella aikaisemmin samana päivänä”. Sähköpörssissä on monen muun laisia erikoisia tarjoustyyppejä teollisuudelle, mutta tätä tietääkseni ei vielä ole.
Vähitellen on syntymässä tekniikoita, joilla sähköä voidaan varastoida hyvin suuressa mittakaavassa. Sähkön varastoinnissa tärkein kriteeri on kuitenkin hinta — sähköauton akuissa tärkein kriteeri on keveys. Siksi sähkön varastointia tuskin tullaan koskaan tekemään sähköauton akuilla. Sähkövarastoinnin tekniikkaa käsitellään artikkelin toisessa osassa.
(*) Päivistä on poistettu kesäaikaan siirtymispäivä.
(**) Mielenkiintoista sinänsä, että elo-syyskuussa on ollut noita paniikkipäiviä enemmän ja tasaisemmin kuin koko kevättalvena. Elo-syyskuun hinnanmuodostuksessa on ollut jotain melko luonnotonta: yöksi on siirrytty luonnolliseen Ruotsin hintatasoon, mutta päivisin on ollut aivan omat säännöt.
(***) Sähkön tuottaja ei saa sähköstään liikevaihtoveron suuruista etua, mutta yritys ei maksa akuistaankaan liikevaihtoveroa. Aiemman artikkelin laskelma 3,5 c/kWh on kuitenkin tehty kuluttajahinnoille — sellaisille hinnoille, mitä kuluttaja maksaa tyypillisesti sähköauton akuista.
Miksi mainitaan aina tuuli- ja aurinkovoima syypäinä siihen, että tarvitaan säätövoimaa (hiili- ja vesivoimaa)? Miksei se ole yhtä hyvin ydinvoiman vika, joka tunkee energiaa verkkoon tasaisella 100 % teholla 24/7/365 (miinus satunnaiset suunnitellut ja suunnittelemattomat katkokset), oli sillä ostajia tai ei?
Yksinkertaista. Jos meillä olisi 15000 MW ydinvoimaloita, ja ne puskisivat täydellä teholla koko ajan, seurauksena olisi se, että lämmittäisimme hukkaan keskimäärin noin viidellä megawatilla ja sähkön hinta nousisi 33%.
Jos meillä on vain tuuli- ja aurinkoenergiaa ja aurinko ei paista eikä tuuli tuule, me kuolemme.
Miksi energia pitää muuttaa ensin sähköksi ja yrittää varastoida sitä? Eikö olisi paljon helpompaa varastoida lämpö? Lämmön varastointi onnistuu suuressa mittakaavassa hyvin edullisesti. Yksi kuutiometri peruskalliota voi varastoida 200 kWh energiaa. Kun yksi kuutiometri peruskalliota eristetään 0.04 m3:llä kivivillaa, vuoden aikana energiaa vuotaa 10 % eli 190 kWh on käytettävissä talvella lämmön ja sähkön tuottamiseen jos varaston koko on riittävän suuri, esim. 300 x 300 x 150 m.
Ja lämpöä me saamme auringosta yhden neliömetrin alalta vuodessa 1 000 kWh. Vaikka tuosta saataisiin vain 10 % lämmöksi ja sähköksi, saataisiin kaikki sähkö- ja lämpöenergia pinta-alalta, joka on vain 1 % maamme maapinta-alasta.
Säteilylämpö voidaan kerätä tasolaseilla, joihin on höyrystetty 0.15 €:n verran hopeaa eli kohdistamalla auringon säteily kerääjään. Lasia saadaan sulattamalla auringon energialla maaperässä olevia aineita, kuten hiekkaa. Energia voidaan kerätä piilevyihin, jotka myös saadaan hiekasta. Piilevyt voidaan siirtää varastoon niiden sisältämällä energialla, jota tarvitaan 1 %. Varastossa ne sitten siirtävät lämpönsä peruskallioon.
Ja itse varasto on graniittia, jota peruskalliostamme löytyy runsaasti. Peruskallio voidaan eristää kivivillalla, jota saadaan sulattamalla auringon energialla graniittia ja lämpö saadaan siirtymään poraamalla kallioon ilman kierrättämiseksi reikiä samalla auringon antamalla energialla. Maaperässä on lähes kaikki se, mitä tarvitsemme lämmön varastointiin kesällä, jotta sitä voidaan käyttää talvella. Lämpöä voidaan käyttää sitten kaukolämmön ja sähkön tuottamiseen silloin kun sitä tarvitaan. Tuotettu energia on päästötöntä, turvallista ja edullista.