Akkutekniikan kehittyessä ja hintojen laskiessa on aurinkovoimaloiden rinnalla ja yhteyteen alettu markkinoida akkujärjestelmiä. Akut tuovatkin aurinkoenergian rinnalle monia etuja ja uusia käyttömahdollisuuksia. Onko nyt investoinnin paikka?
Sähköä on joka hetki tuotettava saman verran kuin sitä kulutetaan. Tämä jo kyllästymiseen asti toistettu fraasi on edelleen täyttä totta ja erilaisia säätöratkaisuja kehitetään kuumeisesti. Akut ovat yksi ratkaisu, joka soveltuu ennen muuta nopeaan ja lyhytaikaiseen säätöön.
Akku pitää valot palamassa
Voimme lukea melkein viikoittain uutisia, joissa kerrotaan sähköyhtiöiden ja muun teollisuuden rakentamista toinen toistaan suuremmista akkulaitoksista, joiden tarkoitus on ennen muuta toimia nopean taajuusreservin (FFR) lähteinä. Tämä tarkoittaa, että laitos reagoi sähköverkon taajuuden (50 Hz) muutaman kymmenyksen muutokseen suuruusluokkaa yhden sekunnin viiveellä ja pyrkii korjaamaan poikkeamaa.
Markkinat ovat keksineet myös vaihtoehdon tällaisille laitoksille: valjastetaan suuri joukko ihan pieniä (kilowattiluokan) akkuvarastoja toimimaan yhdessä suurena megawattiluokan virtuaalisena laitoksena. Tavallisen – akustolla varustetun – aurinkovoimalan lisäksi tarvitaan vain reservimarkkinan päätelaite, joka ohjaa akuston toimintaa. Aurinkovoimalan invertterin pitää toki olla tarkoitukseen yhteensopiva, mutta monet ovat.
Yksityisen (kuluttajan) aurinkovoimalan akuston valjastaminen reservimarkkinoille kuulostaa lähtökohtaisesti hyvältä ajatukselta, antaahan reservilähteenä toimiminen akuston energialle kohtuullisen korkean hinnan ja siten ansaintamahdollisuuden.
Kotiakun monet käyttömahdollisuudet
Puhun tässä yksinkertaisuuden vuoksi kotiakusta, olkoon se sitten kotitalouden tai yrityksen hallinnoima teollista mittakaavaa pienempi (alle 1 MWp) laitos.
Motivan listauksessa käyttöalueita ovat ainakin seuraavat viisi:
- ylijäämäenergian varastointi myöhempää käyttöä varten
- pörssisähkön hintavaihteluiden hyödyntäminen
- tehohuippujen madaltaminen
- varavoimakäyttö
- reservimarkkinoille osallistuminen
Ensimmäinen käyttötarkoitus lienee itsestään selvä, akun perimmäisen olemuksen mukaisesti. Myöhempi käyttötarkoitus selviää seuraavista esimerkeistä. Akustolla varustettu aurinkovoimala edellyttää ns. hybridi-invertteriä, jossa on paneeleiden ja sähköverkon lisäksi liitäntä akkuja varten sekä kyky ohjata akkujen lataamista ja purkamista.
Kotitalouden sähkönkulutus on keskellä päivää yleensä alhaisempi kuin aamulla tai illalla, joten keskipäivän aurinkoenergia on kätevää varastoida kotiakkuun illan ja seuraavan aamun tarpeisiin. Aurinkovoimalaa hankkiessa kannattaa harkita hybridi-invertteriä, vaikka akuston hankinta ei juuri sillä hetkellä olisikaan ajankohtainen. Hintaero vanhemman malliseen on pieni ja antaa valmiuden tulevaan laajentamiseen.
Sähkökauppaa pörssissä
Pörssisähkön hintavaihteluiden hyödyntäminen tarkoittaa halvan – usein yöaikaisen – energian varastoimista ja käyttämistä kalliimpien tuntien aikana. Pörssisähkön hintavaihteluiden hyödyntäminen onnistuu tietysti myös ilman aurinkovoimalaa – ainakin teollisen mittakaavan laitoksissa.
Akkulaitoksen hyödyntäminen pelkästään sähkön hintavaihtelulla ansaintaan pienessä mittakaavassa on kuitenkin aika kyseenalaista. Seuraavassa yksinkertaistettu laskelma:
Oletetaan, että 10 kW / 15 kWh akusto maksaa 10.000 € (sis alv).
Kun siihen ladataan 15 kWh nollahintaista energiaa, tulee maksettavaksi vain siirtomaksu, sähkövero ja arvonlisävero.
Kun energia puretaan kalliimpana aikana, jolloin energian hinta on vaikkapa 20 snt/kWh, tuottaa akun sisältö kolmen euron tuoton. Sijoitetun pääoman kuolettaminen edellyttää akuston lataamista ja purkamista 3.000 kertaa. Parhaiden litium-rautafosfaattiakkujen (LFP) arvioidaan kestävän näin monta sykliä ja enemmänkin.
Laskelma saa aivan uuden ulottuvuuden, jos samaa akustoa voidaan hyödyntää myös reservimarkkinoilla. Kun akut lisäksi ladataan aurinkosähköllä, säästyvät siirtomaksu ja verot, eli lataamisen kustannus on pyöreä nolla.
Tehomaksu – eli tehohuippujen madaltaminen
YLEn uutisoinnissa on juuri kerrottu, että Energiaviraston tuore ehdotus tehomaksusta on saanut omakotiasukkaat kimpaantumaan. Ehdotuksen mukaan kynnystehon ylittäminen millä tahansa 15 minuutin jaksolla kuukaudessa toisi maksettavaksi ylityksen mukaan maksettavat tehomaksun kyseiselle kuukaudelle.
Jos kynnysteho on 5 kW ja sähkökiuas lämpiää 8 kW:n teholla – vaikka vain 15 min – seuraa tehomaksu 3 kW:n mukaan. 2 €/kW taksalla ylitys maksaa 6 € kyseiseltä kuukaudelta. Jos samaan aikaan myös sähköauto oli latautumassa 9 kW teholla, tulee kuukauden tehomaksuun vielä 18 € lisää.
Tyypillinen 3x25 A kotitalousliityntä rajoittaa kokonaistehon tähän noin 17 kW:iin, mutta suuremmalla liittymällä ylitys ja kustannus on vastaavasti suurempi. Yli 3x63 A liitynnät ovat oma lukunsa.
Tehomaksussa on toistaiseksi kysymys ehdotuksesta, mutta varmaankin se jossain muodossa tulee ajastaan toteutumaan. Kotiakun kannalta sen tuoma säästö on helppo laskea.
Pelkästään tehomaksun välttäminen ei juuri puolla akkuinvestointia, koska kotitalouden tehoilla säästömahdollisuus jää satasiin vuodessa. Toisaalta tehomaksun tarkoitus on juuri kulutuksen tasaaminen ja siinä akkujärjestelmä palvelee erinomaisesti.
Sähköauton lataaminen aurinkosähköllä on mainio tapa säästää ostoenergiaa ja tasata kulutusta, jos siihen on mahdollisuus. Yksi mahdollisuus voisi olla sähköauton hyödyntäminen myös sähkövarastona. Ladataan autoa enintään 5 kW teholla jatkuvasti, eli enintään 120 kWh/vrk. Käytetään sitten auton akkujen energiaa tarpeen mukaan.
Täysin valmiita ratkaisuja sähköauton energian kotitalouskäyttöön ei taida vielä olla, mutta monella automerkillä on ainakin sen tapaisia sovelluksia. Auton akuston suuri kapasiteetti puoltaa tällaista mahdollisuutta.
Saarekekäytössä ei ole selvää hintalappua
Turun yliopiston väitöskirjatutkija Lauri Karttunen on tehnyt monipuolisesti laskelmia kotiakun taloudellisesta kannattavuudesta Suomessa ja todennut aika kattavasti, että Suomen nykyisillä sähkönhinnoilla puhdas taloudellinen kannattavuus on vaikea saavuttaa.
Hänen hiljattain pitämässään esityksessä yhtenä esimerkkinä kotiakusta aurinkovoimalan kaverina oli off-grid, eli käyttö kohteissa, jotka eivät ole sähköverkossa. Silloin talouslaskelma on ihan erilainen ja voimalainvestoinnin vastapainona on sähköverkon liittymismaksu, kuukausittaiset perusmaksut ja energian hinta.
Omakotitalon pienehkö vuosikulutus – ilman sähkölämmitystä – voisi olla 10.000 kWh/v eli keskimäärin 800 kWh/kk, 27 kWh/vrk tai 1 kWh/h. 10 kWp aurinkovoimala ja 20-30 kWh akusto pitäisi tällaisen talon aika hyvin sähköissä maaliskuusta syyskuuhun. Keskellä kesää sähköä olisi tietysti ylen määrin ja ilman verkkoliityntää sillä voisi sitten ladata sähköautoa tai keksiä muuta käyttöä. Toisaalta viisi talvikuukautta pitäisi selviytyä jollain muulla energialla.
Varavoima on melkein saarekekäyttöä
Haja-asutusalueilla varavoima on ollut ikuinen kysymys, koska sähköt ovat aina tupanneet katkeilemaan. Vuosien mittaan tilanne on vähitellen parantunut, mutta muutaman tunnin katkoksia riittää edelleen silloin tällöin.
Kuten saarekekäytössä, varavoiman hinta tai arvo on hyvin häilyvä käsite. Jollekin keskeytyksetön energia on elinehto, toiselle ei niin nuukaa. Oma kysymyksensä on kriisitilanteisiin varautuminen. Äärimmäiset sääilmiöt lisääntyvät ja cyber-uhkat ovat entistä merkityksellisempi keskustelunaihe.
Terveyttä ja elämää ylläpitäville järjestelmille keskeytyksetön sähkönsyöttö on välttämätöntä ja monella yritystoiminnan alueella tilanne on lähes samanlainen. Kaupat, ravintolat, huoltoasemat ja vastaava yritystoiminta pysähtyy välittömästi ilman sähköä. Monella teollisen tuotannon alalla lyhytkin sähkökatko saattaa aiheuttaa suurta vahinkoa tuotantoprosessin keskeytyessä.
Kuten saarekekäytössä, maaliskuusta syyskuuhun pyörisi mikä tahansa kotitalous tai pienehkö yritystoiminta aurinkovoimalan ja akuston yhdistelmällä. Sähköt saisivat olla poikki vaikka koko kesän. Varautumisen kustannus on kohtuullinen.
Kulutuskohteen huipputehon kattava invertteri ja aurinkopaneelisto ei ole juurikaan kustannuskysymys, akkujen kapasiteetti sitten riippuu siitä, miten pitkään käyttöaikaan halutaan varautua. Pitkäaikaisessa käytössä parin vuorokauden kapasiteetti kattaa pitkälti myös pilviset jaksot.
Reservimarkkina vaatii tarkkaa harkintaa
Viime kesäkuun aurinkosähköseminaarissa tutkijatohtori Juha Koskela tarkasteli monelta kannalta akustojen hyödyntämisen (taloudellista) kannattavuutta. Koko seminaarin esityskooste löytyy Motivan sivustolta.
Reservimarkkinoiden osalta hän korosti tarjolla olevia erilaisia palvelukonsepteja. Oleellinen kysymys on esimerkiksi, miltä osin investoitu akusto on reservikäytössä. Voiko sitä sopimuksen puitteissa käyttää omiin tarpeisiin vai onko tulo ainoastaan reserveistä.
Monesti markkinoinnissa näytetään – kuten yleensäkin – korkeimpia mahdollisia tuloja historiasta. Kuten pörssissä muutenkin, historialliset tuotot eivät ole lupaus tulevasta. Reservimarkkinat kehittyvät, kapasiteetin tarve näyttää lisääntyvän, mutta myös tarjontaa tulee vääjäämättä lisää. Hajautettujen reservimarkkinoiden laitetarjonta on toistaiseksi vain yksittäisten toimijoiden hallinnassa, mutta kilpailu tuo uusia vaihtoehtoja.
Aurinkovoimala ja myös akkujärjestelmä?
Aurinkovoimaloiden hinnat ovat nyt niin alhaisia, että kotitalouden pienemmätkin tarpeet kannattaa täyttää auringon avulla. Turvallisuuden ja mukavuuden varmistaminen onnistuu helposti. Akkutekniikka ja sen kustannukset näyttävät seuraavan aurinkovoimaloiden hintakehityksen käyrää.
Teksti: Jouko Lampila
