Tuulivoima ei vaadi tuekseen yhtä paljon varavoimaa

Tuulisähkötuotanto vaihtelee, ja sitä on vaikeampi ennustaa kuin sähkön kulutuksen vaihteluita. Suurien tuulisähkömäärien lisääminen sähköjärjestelmään on sen vuoksi haasteellista. VTT:n koordinoimassa kansainvälisessä yhteistyössä selvitettiin tuulivoiman sähköjärjestelmävaikutuksia. Sen mukaan paikkaansa ei pidä väite, että tuulivoima vaatisi tuekseen yhtä paljon varavoimaa. Sähköjärjestelmässämme on runsaasti jo sisäänrakennettua säätövaraa, ja tuulivoimavaihteluiden vaikutuksia voidaan erilaisin toimenpitein tasapainottaa lisää.

VTT on koordinoinut yhteistyötä kansainvälisen energiajärjestön International Energy Agencyn (IEA) piirissä ja julkaissut ensimmäisen yhteenvetoraportin, jossa on tarkasteltu kansainvälisiä kokemuksia tuulivoiman järjestelmävaikutuksista.

Tuotantovaihteluiden hallinta osa normaalitoimintaa

Usein esitetään väitteitä, että tuulivoima vaatii tuekseen yhtä paljon varavoimaa. Tämä ei pidä paikkaansa. Sähköjärjestelmämme on alunperinkin suunniteltu vaihtelevaa sähkönkulutusta varten. Lisäksi sähköverkon toiminnassa otetaan huomioon mahdolliset äkilliset vikautumiset joko voimalaitoksilla tai sähkölinjoissa. Tätä varten sähköjärjestelmässä on säätövoimaa, sekä reservinä olevia voimalaitoksia että säätösähkömarkkinat, joilla pystytään korjaamaan tuotannon ja kulutuksen epätasapainoa. Tuotantovaihtelut pystytään tämän vuoksi hallitsemaan osana normaalitoimintaa, kun lisätään tuulivoimaa sähköjärjestelmään. Vasta suuremmilla tuulivoimaosuuksilla tuulivoiman vaihtelut näkyvät enemmän kuin sähkönkulutuksen vaihtelut. Esimerkiksi Suomessa sähkönkulutuksen ennakoimattomat vaihtelut voivat olla suuruusluokkaa 100 - 200 MW ja suurin yksittäinen vikatapaus 850 MW. Tuulivoimavaihtelut ovat enimmilläänkin alle 20 % asennetusta tehosta, ts. ne pysyvät ensimmäisen 1 000 MW:n tuulivoiman kohdalla alle 200 MW:ssa.

Suurenkin tuulivoimaosuuden vaikutukset hallittavissa

Suuren tuulivoimaosuuden vaikutukset ovat hallittavissa asianmukaisilla verkkoonliityntävaatimuksilla, siirtoverkkojen suunnittelulla sekä integroimalla tuulivoimatuotanto ja tuotantoennusteet järjestelmän ja markkinoiden toimintaan. Yhteenvetoraportissa esitellään eri maissa tehtyjä tarkasteluja tuulivoiman vaikutuksesta sähköjärjestelmän luotettavuuteen ja kustannuksiin.

Eri maissa tehtyjen arvioiden pohjana on hyvinkin erilaisia oletuksia. Tutkimuksia vertaamalla huomattiin, että erityisesti oletuksilla maiden välisien siirtoyhteyksien käytöstä sekä sillä, miten joustavasti tuulivoimaennusteita päivitettiin, oli suuri vaikutus tuloksiin.

Sopii suuren alueen sähköjärjestelmään

Kun voidaan hyödyntää suuren alueen kattavaa sähköjärjestelmää, tuulivoimavaihtelut tasaantuvat ja ennustettavuus paranee. Lisäksi suuressa sähköjärjestelmässä myös reservien määrä on suurempi ja lisääntynyt säätö voidaan toteuttaa kustannustehokkaasti. Siirtokapasiteetti alueiden välillä on ratkaiseva, jotta voidaan hyödyntää laajoista tuotantoalueista syntyviä etuja. Sähkömarkkinat, joissa voidaan hyödyntää tuotantoennusteita muutaman tunnin päähän, auttavat tuulivoiman ennustevirheiden hallintaa.

VTT:n johdolla koostetussa raportissa on yhteenveto 11 maan arvioista tuulivoiman vaikutuksista. Tarkastelut on jaoteltu kolmeen osaan:

1. Tuulivoimavaihteluiden tasapainottamisesta aiheutuvat lisäkustannukset

2. Tuulivoiman verkonrakentamistarpeet

3. Tuulivoiman kyky korvata muuta voimalaitoskapasiteettia

Tuulivoimavaihteluiden tasapainottamisesta aiheutuvat lisäkustannuksiksi on arvioitu 1 - 4 €/MWh, kun tuulivoimaosuus on huomattava eli 10 - 20 % sähkönkulutuksesta. Tämä on alle 10 % sähkön pitkän ajan markkinahinnasta.

Nykypäivän tuulivoimateknologia mahdollistaa sen, että tuulipuistot voivat tukea sähköverkkoa vikatilanteissa ja osallistua jännitteen säätöön. Lisäksi tuulivoimalat voivat rajoittaa tuotantovaihteluitaan. Tuulivoiman verkonrakentamistarpeet vaihtelevat eri maissa riippuen siitä, miten kaukana kulutuskeskuksista tuulivoimaa rakennetaan ja miten vahva olemassa oleva kantaverkko on.

Tuulivoimalla voidaan korvata muuta kapasiteettia

Vaikka tuulivoima onkin pääasiassa energiaresurssi, joka korvaa fossiilista sähköntuotantoa, sillä voidaan korvata myös voimalaitoskapasiteettia. Alueilla, joissa tuulivoimatuotantoa saadaan paljon kulutushuippujen aikaan, tuulivoima voi korvata muuta kapasiteettia 40 % asennetusta tuulivoimatehosta. Siinä vaiheessa kun tuulivoimalla tuotetaan suuria määriä sähköstä, ts. yli 30 %, tai alueilla, joissa tuulivoimatuotanto on vain pientä kulutushuippujen aikaan, tuulivoimalla voidaan korvata muuta kapasiteettia vain määrällä, joka on 5 - 10 % tuulivoimatehosta.

 


Lisätietoja

VTT on puolueeton asiantuntijaorganisaatio, joka kehittää uutta teknologiaa, tuottaa tutkimus-, kehitys-, testaus- ja tietopalveluita sekä kotimaisille että kansainvälisille asiakkailleen, yrityksille ja julkiselle sektorille. Osaamisellaan ja uusilla innovaatioilla VTT pyrkii lisäämään omistajansa ja asiakkaidensa teknistaloudellista kilpailukykyä ja yhteiskunnan hyvinvointia.