Sähköenergian varastoinnin hyödyntämismahdollisuudet kotitalouksien energian käytön hallinnassa Suomessa

Abstract

Sähköenergian varastointi kotitalouksissa mahdollistaa sähköverkosta nähtynä sähkön kulutuksen ajallisen siirron, sähkön syötön sähkökatkojen aikana ja mahdollisen oman tuotannon tehokkaamman käytön omassa kulutuksessa, jolloin varastoinnista voi hyötyä sekä sähköyhtiöt että kuluttaja. Sähkön hinnoittelussa voidaan käyttää tuntihinnoittelua, joka perustuu sähkön markkinahintaan pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla. Varaston avulla kuluttaja voi ajoittaa kulutusta edullisten tuntien ajalle, jolloin on mahdollista pienentää sähköstä maksettavaa hintaa. Jos kuluttajalla on käytössä sähkön omaa pientuotantoa, kuluttaja voi myydä oman tarpeen yli tuotetun sähkön verkkoon. Sähkön myyntihinta on kuitenkin huomattavasti pienempi kuin verkosta ostetun sähkön hinta. Kuluttaja voi saada kustannushyötyä, jos varastoinnin avulla suurempi osa tuotetusta sähköstä saadaan omaan käyttöön.

Työn tavoitteena on selvittää, kuinka paljon kuluttaja voi saada hyötyä sähköenergian varastoinnista ja kattaako hyöty varastoinnin kustannukset? Tätä varten suunniteltiin simulaattori, jonka avulla voitiin mallintaa varaston käyttöä osana kotitalousverkkoa. Simuloinnissa käytettiin todellisia sähkön kulutus mittauksia erityyppisiltä kuluttajilta ja aurinkosähkön tuotantomittauksia. Suurimpana haasteena varastoinnin kannattavuuden maksimoimisessa on varaston ohjaus. Tätä varten simulaattoriin suunniteltiin varaston ohjausmenetelmä, joka ennustaa tulevaa sähkön tuotantoa ja kulutusta sekä näistä seuraavaa varaston käyttäytymistä. Ohjauksen tarkoituksena on minimoida sähköstä maksettava hinta. Simuloinnissa mallinnettiin mahdollisimman tarkasti varastoinnista aiheutuvat häviöt, jotta simuloinnin tuloksena saadaan mahdollisimman todenmukaisesti varaston vaikutus verkkoon näkyvään sähkön kulutukseen.

Simulointien perusteella voidaan todeta, että nykyisillä sähkön hinnoilla varastoinnin kustannukset ovat hyötyjä suuremmat, mutta viime vuosien hintakehitys on tehnyt varastoinnista kannattavampaa. Jos sähkön hintakehitys jatkuu nykyisen kaltaisena, varastoinnin aloittaminen jo nyt olisi kannattavaa ja tulevina vuosina saatavat hyödyt kattaisivat kustannukset. Varastoinnin kannattavuuteen vaikuttaa erityisesti sähkön tuntihinnan päivittäinen korkeimman ja matalimman hinnan ero sekä vuorokauden tuntihintojen keskihajonta. Jotta energian varastointi olisi mahdollisimman kannattavaa, kuluttajan sähkön kulutus täytyy olla riittävän suurta suhteessa varaston kokoon ja mahdolliseen omaan tuotantoon. Tulevaisuudessa sähköenergian varastointia voidaan saada myös kannattavammaksi, jos litiumioniakkujen ja tehoelektroniikan kustannuksia saadaan pienennettyä.