Sähkövoimajärjestelmän tehotasapainon ylläpitämisen haasteet tulevaisuudessa

Abstract

Sähkön rooli nykyajan yhteiskunnassa on todella suuri. Monen yrityksen ja ihmisen toimeentulo on riippuvainen sähköstä ja sen saantia pidetään itsestäänselvyytenä. Sähköverkon toiminnan täytyy olla luotettava eikä pitkäaikaisia häiriöitä saa ilmetä. Sähkön tuotannon ja kulutuksen on oltava joka hetki tasapainossa. Tätä tasapainoa kutsutaan tehotasapainoksi ja sen menettämisestä voi koitua vakavia seurauksia. Kulutuksen ollessa suurempaa kuin tuotanto, sähköverkon taajuus alkaa laskea ja pahimmassa tapauksessa tämä johtaa teollisuuden koneiden hajoamiseen tai laaja-alaiseen sähkökatkoon. Käänteisessä tilanteessa taajuus voi myös nousta liian suureksi, jolloin seuraukset ovat yhtä vakavat. Suomen tuotanto ei riitä kattamaan omaa sähkönkulutusta ja tuotantovaje katetaan pääosin Ruotsin ja Venäjän tuontisähköllä. Tehotasapainon kannalta Suomen kuormitushuipputilanteet eivät ole olleet ongelma, sillä suuria vikoja ei ole esiintynyt samanaikaisesti ja sähköenergian riittävyys on varmistettu Energiaviraston määrittämällä tehoreservijärjestelmällä. Normaalin käyttötilanteen aikana kulutuksen vaihteluihin reagoidaan taajuuden vakautusreservillä, jonka tarkoituksena on pitää taajuus normaalialueella. Suurempien taajuuspoikkeamien aikana otetaan käyttöön taajuuden palautusreservi, jolla vapautetaan taajuuden vakautusreservi käytöstä ja palautetaan taajuus normaalialueelle. Kysynnän jouston avulla pyritään ohjaamaan asiakkaiden sähkönkulutusta älymittareiden avulla parantaen järjestelmän toimintaa sekä sähkömarkkinoita. Ilmastonmuutos on yksi suurimmista syistä, minkä takia energiantuotantomuodot muuttuvat. Uusiutuvan energian osuus tulee kasvamaan ja se tuo haasteita tehotasapainon hallintaan. Tuuli- ja aurinkoenergia ovat todella sääriippuvaisia, joten niiden tuotanto saattaa vaihdella yllättäen. Perinteisten lämpövoimaloiden vähentyessä verkosta poistuu säätövoimaa, jota edellä mainitut uusiutuvan energian muodot tarvitsevat. Ydinvoimalat tulevat nostamaan Suomen omavaraisuutta sähköenergian tuotannossa, mutta vikaantuessaan suuren yksikön äkillisestä irtoamisesta syntyy valtava tehovaje, joka voi aiheuttaa verkkoon häiriöitä. Tulevaisuuden muutosten lisääminen sähkövoimajärjestelmään vaatii muutoksia myös siirtoyhteyksissä. Kehitteillä olevat älyverkot pyrkivät mahdollistamaan esimerkiksi automaattisen viankorjauksen sekä kaksisuuntaisen sähkönsiirron. Ne tulevat myös hyödyntämään kysyntäjoustoa tehotasapainon hallinnassa