Tuulivoima ja vetyteknologia tarvitsevat toisiaan

Suomeen on tulossa tuulivoimaa niin paljon, että tuulen vaihtelu tuottaa sähköjärjestelmälle ongelmia. Apuun on esitetty kulutusjoustoja ja jopa akkuja. Varsinainen hopealuoti saattaa kuitenkin olla vetyteknologia.
Kuva: Igor Grochev / Shutterstock

Suomessa vireillä olevien tuulivoimahankkeiden nimellisteho ylittää maamme ydinvoimaloiden tehon.  Kymmenen vuotta sitten tuulivoimaa tuettiin suurin summin, nykyiset pärjäävät omillaan. Tuotetun sähkön megawattituntihinta on vähän yli puolet Fennovoiman julkisuudessa kaavaillusta omakustannushinnasta.

Eikö siis Fennovoiman ydinvoimalasta kannattaisi luopua ja rakentaa puolta halvempaa tuulisähköä sen sijaan? Näitä hintoja ei voi verrata toisiinsa. Ydinvoimala tuottaa sähköä vakioteholla, tuulivoiman teho vaihtelee tuulen mukana.

Vaikka tuulisähkö on halpaa tuottaa, tuulivoimalan omistaminen ei ole välttämättä hyvä bisness. Kun tuulee kovaa, sähkön hinta painuu hyvin alas ja kun ei tuule, hinta nousee. Siksi tuulivoimasta saa huonomman hinnan. Hintaerot voivat olla saman vuorokauden sisällä satakertaisia. Muutaman kerran sähkön pörssihinta on jo mennyt negatiiviseksi.

Silti tuulivoima merkitsee, että Fennovoimasta tulee omistajilleen valtava taloudellinen taakka. Rakennetaankohan sitä lainkaan?

Sähkö on hyödytöntä, jos sille ei ole välitöntä käyttöä. Jotta valtavasta panostuksesta tuulivoimaan olisi hyötyä, pitäisi sähkön kulutusta ajoittaa tuotannon mukaan tai sähköä voida varastoida.

Tuulen vaihtelu ei ollut ongelma, kun tuulivoimaa oli vähän. Kovan tuulen aikana vettä varastoitiin myöhemmin käytettäväksi patoaltaisiin säätämättä vesivoimaloita pienemmälle.  Kohta tuulivoimaa on paljon enemmän kuin vesivoimaa, joten vesivoimaa säätämällä ei voida edes teoriassa kompensoida tuulivoiman vaihtelua. 

Energia-ala haluaisi lisää säädettävää vesivoimaa, mutta jokiluonto ei pitäisi siitä, että uoma olisi välillä kuivilla ja välillä tulvisi.  Tässä luonnonsuojelu ja vihreä energia lyövät korville toisiaan.

Pitäisi kehittää muita tapoja tehdä tuulivoimasta järkevää.

Pumppuvoimaloissa vettä pumpataan ylös patoaltaaseen halvan sähkön aikana ja juoksutetaan kalliin sähkön aikana takaisin voimalaitoksen turbiinien kautta. Sveitsin pumppuvoimalat ostavat öisin halpaa ydinsähköä Ranskasta ja myyvät päivisin vihreää vesisähköä Italiaan. Kuulostaa viherpesulta, mutta ilmasto kiittää ihan oikeasti. Keski-Suomeen kaavailtiin 1970-luvulla pumppuvoimalaa Vaarunvuorille, mutta se kaatui paikalliseen vastustukseen.

Erilaiset Pelle Pelottomat ovat kaavailleet sähkön varastointia suuriin vauhtipyöriin tai nostamalla tai laskemalla jotain valtavan painavaa vaijerien varassa, mutta nämä ovat toistaiseksi jääneet idean asteelle.

Kaupunkien energiayhtiöt voisivat tehdä sähköstä päästötöntä kaukolämpöä, kun kovat tuulet painavat sähkön hinnan lähelle nollaa, mutta sähkövero estää tämän. Tanskassa ei estä.

Älykäs sähköverkko säätelee sähkön käyttöä siellä missä se voidaan haitatta tehdä. Pakastin esimerkiksi voidaan hyvin sulkea pariksi tunniksi. Jos tekisin tämän manuaalisesti, säästäisin vajaan sentin, mutta sillä olisi jo merkitystä, jos tekoäly ohjaisi miljoonaa pakastinta. Tätä paljon suurempi potentiaali on rakennusten lämmittämisen ajoittamisessa, kun käytetään suoraa sähkölämmitystä tai lämpöpumppuja.

Kulutusjoustoista on apua, mutta ne eivät ratkaise asiaa.

Pitäisi voida varastoida sähköä. Tarvittaisiin valtavia akkuja, jotta niillä olisi mitään vaikutusta Suomen sähkönkulutukseen. Akkuja käytetään sähköntuotannon tukena, mutta lähinnä vain hyvin lyhyen ajan hienosäädössä takaamaan sähkön tasalaatuisuutta. Sähkön hintavaihtelut alkavat olla sitä luokkaa, että akku alkaa kannattaa myös energiavarastona. Miljoona sähköauton akkua olisivat yhdessä merkittävä sähkövarasto.

Voi olla, että kaikki tämä käy tarpeettomaksi.

Vetyteknologiasta voi kehkeytyä varsinainen hopealuoti. Vettä voidaan hajottaa elekrolyysissä vedyksi ja hapeksi ja varastoida energia vetynä. Vedyllä on paljon erilaista käyttöä.

Se voidaan muuttaa esimerkiksi takaisin sähköksi. Prosessissa haaskautuu yli puolet energiasta, mutta ylijäämäsähkön muuttaminen myöhemmin käytettäväksi hyötysähköksi voi olla silti järkevää.   

ABB tutki Rautaruukin Raahen tehtailla hiilen korvaamista vedyllä raudan pelkistämisessä. Tämä pudottaisi Suomen hiilidioksidipäästöjä 7,5 prosentilla ja veisi sähköä yhden ydinvoimalan verran.

Vetyteknologia kilpailee sähköautojen kanssa päästöttömässä liikenteestä. Suunnitteilla on vetykäyttöisiä laivoja. Käyttökohteita on todella paljon.

Elektrolyysilaitokset kannattaa ylimitoittaa kapasiteetiltaan, jotta niitä voidaan käyttää vain halvan sähkön aikana. Näin sähkölle syntyy lattiahinta ja tuulisähkö saadaan hyötykäyttöön.

Elektrolyysin hyötysuhde on hyvä, noin 80 prosenttia. Kuitenkin viidesosa sähkötehosta muuttuu lämmöksi. Hukkalämpö kannattaa käyttää kaukolämpönä. Elektrolyysilaitokset onkin järkevää sijoittaa suuriin kaupunkeihin.

Suomesta on tulossa tuulivoimamaa.  Sen kylkiäisenä maastamme kannattaa tehdä vetyteknologiamaa. Molemmat tarvitsevat toistaan.

= = =

Vetyteknologian suuren yhteiskunnallisen merkityksen vuoksi Verde julkaisee lähiviikkoina Rauli Partasen artikkelisarjan vetyteknologiasta.

Osmo Soininvaara / Verde

29.1.2021 17:39

2 Kommentit

  1. Suomessa tasapainotus voisi onnistua ilman vetyäkin. Teimme aiheesta laskelman, jota esitellään oheisessa dokumentissa:

    https://aaltodoc.aalto.fi/bitstream/handle/123456789/40756/isbn9789526087221.pdf?sequence=1&isAllowed=y

    Tuulivoimaa on tuossa puolet sähköntuotannosta. Joustavia elementtejä ovat pääasiassa vesivoima ja (kaukolämpö)lämpöpumppujen vuorottaiskäyttö CHP- ja lämpölaitosten kanssa sekä lämmön varastointi. Kysyntäjouston varaan muiden kuin lämpöpumppujen tapauksessa on laskettu varsin vähän.

    Tuossa skenaariossa polttoon perustutvaa energiantuotantoa on vähennettty tuulivoimalla niin paljon, että jäljelle jäävä osuus pystytään hoitamaan kestävästi tuotetulla biomassalla eli metsäteollisuuden sivuvirroilla, suurimmaksi osaksi.

    Noin 5% primäärienergiantuotannosta jää tuotettavaksi toistaiseksi avoimella tavalla. Sen osuuden kuluttajia olisivat lähinnä lentoliikenne, osa raskaasta maantieliikenteestä ja hyvin pieni osa sähkön ja lämmön tuotannosta. Tuohon tarkoitukseen vety tai muu p2x-polttoaine olisi sopiva.

    Ehkä ydinkohtana aiheeseen liittyen on tässä yhteydessä se, että p2x-polttoaineen tarve on kuitenkin varsin maltillinen. Kuluttajan kukkaron kannalta se on mielestäni hyvä asia.

    Voisin jossakin vaiheessa ja sopivalla foorumilla julkaista noita laskelmia tuntitasolla.

    • Kiitos. Tuo pätee hyvinkin, jos on kyse pelkästä energiasta, mutta vedyn avulla monia teollisia prosesseja, esimerkiksi raudan pelkistys saadaan päästöttömiksi. Tämän ennustetaan jopa nelinkertaistavan sähkön kysynnän.

Lähetä kommentti