Kaukolämmön mahdollisuudet sähköjärjestelmän kulutusjoustoon Suomessa

Abstract

Ilmastonmuutoksen seurauksena uusiutuvat energiantuotantomuodot yleistyvät ja syrjäyttävät fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Suomessa muutos näkyy tuulivoimalla tuotetun sähkön lisääntyneenä määränä. Kaukolämmöntuotannossa fossiilisten polttoaineiden tilalle on viime vuosina tullut sähkökattiloita ja lämpöpumppuja, jotka käyttävät energianlähteenään sähköä. Tuulivoimantuotannon sääriippuvuus lisää sähköntuotannon vaihtelua ja sen myötä sähköjärjestelmän epävakautta. Kaukolämmön tuotannon muuttuessa riippuvaisemmaksi sähköstä tulee ajankohtaiseksi miettiä kaukolämmön sähkön käyttöä sekä sähkön saatavuutta, jotta sähköä ja lämpöä riittäisi kaikissa tilanteissa. Tässä työssä tarkastellaan kaukolämmön kulutusjoustomahdollisuuksia Suomessa eli mahdollisuuksia käyttää sähköä sähkön tuotannon mukaisesti. Tarkemmin perehdytään kaukolämmön eri tuotantomuotojen kulutusjoustomahdollisuuksiin. Työssä käsitellään myös lämmön varastointiratkaisujen roolia kulutusjouston näkökulmasta. Lopuksi tarkastellaan kulutusjouston vaikutuksia Suomen energiajärjestelmään. Työ toteutetaan kirjallisuuskatsauksena. Työn taustoittamisessa hyödynnetään energia-alan oppikirjoja sekä verkosta avoimesti löytyvää tietoa Suomen energiajärjestelmän tilasta sekä kehityksen suunnasta. Tietoa tuotantomuotojen tekniikoista on haettu myös valmistajien verkkosivuilta. Työn tutkimuskysymyksiin vastaamisessa hyödynnetään aikaisemmin julkaistuja tieteellisiä artikkeleita, jotka käsittelevät kaukolämmön kulutusjoustoa eri tuotantomuotojen näkökulmasta. Voidaan todeta, että kaukolämmön kulutusjousto tukee sähköjärjestelmän vakautta ja vähentää tarvetta fossiilisille polttoaineille. Sähköllä toimivat kaukolämmön tuotantomuodot yhdessä lämpövarastojen kanssa mahdollistavat tuulivoimasähkön tehokkaan käytön estämällä tuulivoiman tuotannon rajoittamisen. Sähkön ja lämmön yhteistuotanto on energiataloudellisesti tehokasta, mutta riippuvuus sekä sähkö- että lämpöjärjestelmästä monimutkaistaa sen kulutusjoustomahdollisuuksia. Perinteisesti yhteistuotannon toimintaa on määrännyt lämmön kysyntä. Lämmön varastoinnin sekä sähkökattiloiden ja lämpöpumppujen avulla sen toimintaa voidaan kuitenkin ohjata sähkön kysynnän mukaisesti, mikä lisää joustoa sähköjärjestelmään. Sähkön ja lämmön tuotannot ovat vahvasti kytköksissä toisiinsa muodostaen yhtenäisen energiajärjestelmän. Kaukolämmön tuotannon optimointi sähköjärjestelmän vaatimusten mukaisesti on monimutkainen kokonaisuus, jossa täytyy huomioida erikseen sähkö- ja lämpösektorit sekä energiamarkkinat.