Sventon kahvipannu ja
Kopsakangas-Savolaisen kahvimuki
”Strategisen tutkimuksen neuvoston tiedottaja Leena Vähäkylä teki mainion haastattelun BCDC Energia -hankkeesta STN:n sivuille ja jakoi sen myös uutiskirjeessä. Tuula Laatikainen intoutui tuon jutun pohjalta kirjoittamaan energiasääennusteestamme Tekniikka & Talous -lehteen. Lämmin kiitos molemmille hienosta tiedeviestinnästä ja hankkeemme esittelystä.
–
T&T-juttuun lipsahti maukas painovirhe. Tekstissä siteerataan minua: ”Jos käytössä olisi akku, tutkimusjohtaja Rauli Sventon mukaan energiasääennusteessa lasketun yhden täyden tuotantotunnin, siis 2,5 kilowattituntia, aikana akkuun ladatulla energialla voisi esimerkiksi pitää 20 led-lamppua päällä läpi illan, jääkaapin toiminnassa läpi illan, katsoa televisiota 3 tuntia, käyttää läppäriä tunnin tai keittää kahvit.” Nimimerkki Pentti osuvasti sitten kommentoikin: ”Aika isolla pannulla Svento keittää kahvia. 2,5 kWh:lla saa lämmitettyä noin 20 litraa kylmää vettä kiehuvaksi.” Kuinka oikeaan Pentti osutkaan! Kuvassa olevalla (alla) Evi-mummoni 20 litran kahvipannulla usein sumppeja keittelen!
Vakavasti puhuen T&T-tekstin typo on tietysti tuo ’tai’-sana, jonka luonnollisesti pitäisi olla ’ja’. Kaiken kaikkiaan tässä kuitenkin ollaan energiamurroksen ja kysyntäjouston ytimessä. Minkälaisilla pannuilla ja milloin kahveja keitellään tai ruokia valmistetaan tulevaisuudessa? Ja yleisemminkin tietysti: Minkälaisia kulutusprofiileja kysyntäjousto meiltä kuluttajilta parhaiten toimiessaan edellyttää?
–
Kysyntäjouston vaikutuksia järjestelmän tasolla
–
BCDC Energiassa tätä kysymystä on tutkittu niin järjestelmien, yhteisöjen kuin yksittäisten kotitalouksienkin osalta. Järjestelmätason tutkimuksessa olemme mallintaneet pohjoismaisen sähkömarkkinan toimintaa ja lisäämme simuloinneissamme tuotantorakenteeseen lisää uusiutuvaa energiaa, joka laskelmissamme on tuulivoimaa (Huuki et al. 2017). Samalla oletamme kasvavan osan kuluttajista siirtyvän reaaliaikaiseen hinnoitteluun perustuvien sopimusten piiriin. Saadaksemme laskelmiimme mukaan uusiutuvalle tuotannolle ominaisen vaihtelevuuden, satunnaistamme tuulituotannon Ruotsissa toteutuneen todennäköisyysjakauman perusteella. Sen jälkeen kysymme, voisivatko kuluttajien joustava kysyntä ja kokonaisuuden kannalta optimoidun vesivoiman käyttö toimia yhdessä taloudellisesti järkevällä tavalla vaihtelevuutta tasaavana elementtinä. Osoittautuu, että kyllä voisivat.
Tuulituotannon ja vesivoiman käytön välillä on selkeä negatiivinen korrelaatio – sitä voimakkaampi, mitä enemmän tuulituotantoa tulee markkinalle. Samalla järjestelmä tehostuu, kun muun kuin ydinvoimatuotannon – käytännössä lämpövoimaloiden – käyttöasteet kasvavat selvästi. Näin uusiutuvan tuotannon vaihtelevuuteen liittyvät integrointikustannuksen pienenevät, ja päästöt vähenevät.
Toinen kehittämämme malli on agenttipohjainen pohjoismaisen markkinan malli. Se on kehitetty kuvaamaan sähköjärjestelmän kompleksisuutta niin, että se huomioi sekä seuraavan päivän markkinan että tasapainomarkkinan. Lisäksi tuottajille aiheutuu kulutuksen reaaliaikaisesta joustavuudesta ennustevirhettä. Tuon ennustevirheen kustannusvaikutus muodostuu sitä suuremmaksi, mitä enemmän kuluttajia on reaaliaikaisen hinnoittelun piirissä. Ratkaisuna ongelmaan sovellamme niin kutsuttua smart blocks tai exclusive groups -menettelyä. Tässä mallissa sähköyhtiöt tarjoavat useita eri tuotanto- ja kulutusprofiileja, joista markkina valitsee joustavuutta markkinoille parhaiten sisäistävän ratkaisun. Tällä tavoin ennustevirheiden kustannusvaikutus pienenee selvästi (ks. myös Kühnlenz et al. 2018 ja Keep On Talking #4 -podcast).
–
Joustovoimaa yhteisöllisyydestä
–
Yhteisöjen tason tutkimuksessamme olemme aloittaneet virtuaalivoimalamallinnusten kehittämisen.
Teimme muun muassa laskelman, jossa suuri joukko omakotitalojen käyttöveden lämmitysjärjestelmiä yhdistetään yhdeksi kokonaisuudeksi, jonka käyttäytymistä optimoidaan reaaliaikaisen spot-hinnan mukaisesti. Koottu yhteisvaikutus viedään tunneittain markkinoille, vaikutus markkinahintaan lasketaan ja optimointi uusitaan. Osoittautuu, että tällainen aggregaattori on taloudellisesti ja ympäristön kannalta hyvin toimiva virtuaalivoimala (Huuki et al. 2017).
Toinen virtuaalivoimalamallimme perustuu näiden samojen käyttöveden lämminvesivaraajien hyödyntämiseen tietynkokoisen aurinkovoimalan tuotannon ennustevirheiden tasoittamiseksi. Jälleen osoittautuu, että uskottavan tuntuinen porukka riittää tähän tasapainotukseen ja lopputulos on kaikille taloudellisesti edullinen.
–
Joustoon osallistuminen kiinnostaa myös kotitalouksia
–
Kotitalouksien tason tutkimuksessa olemme selvittäneet ihmisten halukkuutta kysyntäjouston toteutukseen muun muassa useina kyselyinä (esim. Ruokamo et al. WCERE 2018, Ruokamo Sähköala 2018). Osoittautuu, että kansalaiset ovat kiinnostuneita ja halukkaita joustaviin ratkaisuihin, kunhan aiheutettu epämukavauus korvataan. Vaaditut korvaukset ovat järkevissä mittaluokissa sähkölaskujen keskimääräisiin suuruuksiin nähden. Kotitaloudet toivovat myös automatisoituja ratkaisuja – pikemmin lämmityksen kuin sähkön ohjailuun (ks. myös Keep On Talking #5a ja #5b -podcastit).
–
Pannulla kahvit keitetään ja mukista juodaan
–
Entäs kuinka Maria Kopsakangas-Savolaisen kahvimuki liittyy tähän kaikkeen? Hänet on vastikään tenuroitu Suomen ympäristökeskus SYKEn ja Oulun yliopiston kauppakorkeakoulun yhteiseen energiatalouden professuuriin. BCDC muistaa ansioituneita jäseniään BCDC-logolla varustellulla kahvimukilla. Marialle annetaan tenurointionnitteluna järjestyksessään neljäs muki. Aiemmat ovat menneet Pedro Nardellille ja Kaisu Innaselle heidän jatkaessaan muihin haasteisiin sekä Erik Gregowille tohtoriväitöksen kunniaksi.
Sähkön kysyntä on arjen askareista – kahvin keitosta ja juonnista – syntyvää käyttäytymisestä johdettua kulutusta. Niinpä kysynnän muuttaminen vaatii muutosta myös käyttäytymisessä ja asenteissa. Muutoksen ajurina toimii kuitenkin, ei enempää eikä vähempää kuin tulevien sukupolvien ja koko tämän yhteisen pallomme hyvinvointi. Parempaa tarvittavan muutoksen ajuria on vaikea edes kuvitella.”
-Tutkimusjohtaja Rauli Svento 7.6.2018