Sähkön kulutushuippujen tasoitus kotitalouksien kulutusjouston avulla

Abstract

Tässä työssä selvitetään kotitalouksien potentiaalia osallistua sähkön kulutusjoustoon. Työn tavoitteena on selvittää, mihin kotitalouksissa kuluu sähköä ja mitkä näistä kohteista soveltuvat kulutusjoustoon. Lisäksi tarkastellaan, millainen vaikutus kotitalouksien kulutusjoustolla voisi laskennallisesti olla sähkön kulutushuippuihin sekä sähkön riittävyyteen talviaikana. Kulutusjousto on tärkeää sähköjärjestelmän tasapainon kannalta, sillä tulevaisuudessa sähkön tuotanto on yhä vaikeammin säädettävää. Kotitaloudet kuluttavat vuosittain noin neljänneksen Suomen sähköenergiasta. Suurin osuus (noin 55 %) sähköstä kuluu kotitalouksissa asuintilojen ja käyttöveden lämmitykseen. Myös erilaisiin kodinkoneisiin ja elektroniikkaan kuluu merkittävä osuus sähköstä. Kulutus on päivisin suurempaa kuin öisin, ja korkeimmat kulutuspiikit ajoittuvat aamupäivälle sekä alkuiltaan. Parhaiten kulutusjoustoon soveltuvat termostaattisesti ohjatut kuormat, eli esimerkiksi tilojen ja käyttöveden lämmitys, sillä niiden kytkentä pois päältä ei aiheuta merkittävää häiriötä asukkaille. Valitaan laskennalliseen tarkasteluun kotitalouksien päivisin käytössä olevat lämmityskuormat eli suora sähkölämmitys ja päiväkäytössä oleva osuus varaavasta tilojen sekä käyttöveden lämmityksestä. Laskennassa selvitetään, miten paljon kulutuspiikkejä voidaan madaltaa näillä toimenpiteillä. Kotitalouksien lämmitysteholle johdetaan ulkolämpötilasta riippuva funktio käyttämällä apuna dataa kotitalouksien asennetusta lämmityskapasiteetista. Kun funktio yhdistetään lämpötiladataan ja tietoon siitä, kuinka pitkäksi aikaa lämmitys voidaan kytkeä pois päältä, saadaan selville kulutusjoustopotentiaali. Tätä potentiaalia verrataan Suomen sähkönkulutusdataan. Näillä toimenpiteillä pystytään tasoittamaan sähkönkulutushuippuja noin 250–500 MW tilanteen mukaan. Mitä pidempi on kulutushuippu, sitä vähemmän sitä pystytään madaltamaan. Usein ensimmäisenä vastaan tulee rajoite siitä, miten kauas alkuperäisestä käyttöajankohdasta kuormaa voidaan siirtää. Mikäli tulee tilanne, jossa sähkö uhkaa loppua, kotitalouksilla on kohtuullisen hyvä potentiaali estää pienehkön sähköpulan syntyminen.