Miten Suomi on edelläkävijä uusiutuvassa energiassa hybridijärjestelmien avulla?

Suomi on asettanut kunnianhimoiset ilmastotavoitteet saavuttaa hiilineutraalius vuoteen 2035 mennessä ja vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 90-95 prosenttia vuoteen 2050 mennessä. Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi Suomi luottaa eri energialähteiden yhdistelmään, johon kuuluu ydinvoimaa, vesivoimaa, tuulivoimaa, aurinkoenergiaa ja bioenergiaa. Tässä artikkelissa keskitymme Suomen uusiutuvan energian alaan ja erityisesti tuuli- ja aurinkoenergiaa yhdistävien hybridijärjestelmien mahdollisuuksiin.

Mikä on hybridijärjestelmä ja miksi se on tärkeä?

Hybridijärjestelmä on kahden tai useamman uusiutuvan energialähteen yhdistelmä, joka voi täydentää toisiaan ja tuottaa vakaampaa ja luotettavampaa sähköä. Hybridijärjestelmä voi esimerkiksi koostua samaan verkkoon liitetyistä tuulivoimaloista ja aurinkopaneeleista tai akkuvarastoista. Kun tuuli puhaltaa, tuuliturbiinit voivat tuottaa sähköä, ja kun aurinko paistaa, aurinkopaneelit voivat tehdä saman. Kun molemmat lähteet ovat käytettävissä, ylimääräinen sähkö voidaan varastoida akkuihin tai myydä verkkoon. Kun kumpikaan lähde ei ole käytettävissä, akut voivat tarjota varavoimaa tai verkko voi syöttää sähköä muista lähteistä.

Hybridijärjestelmät ovat tärkeitä useista syistä. Ensinnäkin ne voivat auttaa parantamaan sähköjärjestelmän peruskuormitusta, joka on pienin tarvittava tehomäärä tiettynä ajankohtana. Koska hybridijärjestelmissä on useita uusiutuvia energialähteitä, ne voivat vähentää sähköntuotannon vaihtelua ja epävarmuutta ja varmistaa, että sähköä riittää aina kysyntään nähden.

Toiseksi ne voivat auttaa vähentämään riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ja pienentää sähköalan kasvihuonekaasupäästöjä. Käyttämällä uusiutuvia energialähteitä hiilen, maakaasun tai öljyn sijaan hybridijärjestelmillä voidaan välttää fossiilisten polttoaineiden polttaminen ja siihen liittyvä saastuminen ja ilmastovaikutukset.

Kolmanneksi ne voivat auttaa alentamaan sähkön hintaa ja lisätä uusiutuvan energian kilpailukykyä. Yhdistämällä erilaisia uusiutuvia energialähteitä hybridijärjestelmillä voidaan optimoida resurssien ja infrastruktuurin käyttöä ja vähentää kalliin varavoiman tai verkon vahvistamisen tarvetta.

Miten Suomi kehittää hybridijärjestelmiään?

Suomi on maa, jossa on paljon uusiutuvan energian, erityisesti tuuli- ja aurinkoenergian, potentiaalia. Tilastokeskuksen mukaan uusiutuvan energian osuus Suomen kokonaisenergiantuotannosta vuonna 2020 oli 43 prosenttia, ja suurin lähde oli bioenergia (28 %), jonka jälkeen tulivat vesivoima (6 %), tuulivoima (3 %) ja aurinkoenergia (0,1 %). Suomi on asettanut tavoitteeksi nostaa uusiutuvan energian osuuden 51 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä, ja erityistavoitteet koskevat sähköä (53 %), lämmitystä ja jäähdytystä (61 %) sekä liikennettä (45 %).

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi Suomi investoi tuuli- ja aurinkoenergiakapasiteetin kehittämiseen sekä niiden integroimiseen hybridijärjestelmiin. IEA:n vuoden 2023 energiapoliittisen katsauksen mukaan Suomen tuulivoimakapasiteetti on kasvanut vuoden 2011 0,2 GW:sta 2,5 GW:iin vuonna 2021, mikä tekee siitä yhden Euroopan nopeimmin kasvavista markkinoista. Myös Suomen aurinkoenergiakapasiteetti kasvoi 0,01 GW:sta vuonna 2011 0,2 GW:iin vuonna 2021, ja suurin osa siitä on asennettu katoille ja rakennuksiin. Suomi aikoo edelleen kasvattaa tuulivoima- ja aurinkovoimakapasiteettiaan 7 GW:iin ja 2 GW:iin vuoteen 2030 mennessä.

Tuuli- ja aurinkovoimavarojensa hyödyntämiseksi parhaalla mahdollisella tavalla Suomi tutkii myös mahdollisuuksia hybridijärjestelmiin, joissa ne voidaan yhdistää muihin teknologioihin, kuten akkuihin, vetyyn tai biopolttoaineisiin. Suomessa on esimerkiksi useita pilottihankkeita, joissa testataan erityyppisiä hybridijärjestelmiä:

- Tampereen LEMENE-hanke, joka koostuu 4 MW:n aurinkopuiston, 6 MW:n tuulipuiston, 1 MW:n akkuvarastojärjestelmän ja biokaasulaitoksen yhdistävästä mikroverkosta, joka tuottaa lämpöä ja sähköä paikalliselle teollisuudelle ja kotitalouksille.

- Ahvenanmaalla toteutettava Flexens-hanke, jonka tavoitteena on luoda täysin uusiutuvan energian järjestelmä, jossa tuuli-, aurinko-, vesi-, biomassa- ja jäte-energialaitokset yhdistetään akkuvarastoihin, sähköajoneuvoihin ja älykkääseen kysyntäjoustoon.

- Wärtsilän Smart Power Generation -hanke Suomenojalla, jossa yhdistetään 100 MW:n kaasumoottorivoimalaitos, 1 MW:n akkuvarastojärjestelmä ja 1 MW:n aurinkovoimalaitos, joka voi tarjota joustavaa sähköntuotantoa ja verkon tasapainottamispalveluja.

Mitä hyötyä hybridijärjestelmistä on Suomelle?

Hybridijärjestelmät voivat tarjota monia etuja Suomen uusiutuvan energian sektorille ja ilmastotavoitteille. Joitakin näistä eduista ovat:

- Sähkön toimitusvarmuuden ja -turvallisuuden parantaminen: Hybridijärjestelmät voivat vähentää tuuli- ja aurinkovoiman vaihtelevuutta ja arvaamattomuutta tarjoamalla tarvittaessa varavoimaa tai verkkotukea. Näin voidaan parantaa sähköjärjestelmän vakautta ja joustavuutta ja välttää sähkökatkoksia tai sähköpulaa.

- Kasvihuonekaasupäästöjen ja ympäristövaikutusten vähentäminen: Hybridijärjestelmät voivat pienentää sähköalan hiilijalanjälkeä ja saastumista korvaamalla fossiilisia polttoaineita uusiutuvilla energialähteillä. Tämä voi auttaa Suomea saavuttamaan ilmastotavoitteensa ja edistää maailmanlaajuisia ponnisteluja ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi.

- Sähkön kustannusten alentaminen ja uusiutuvan energian kilpailukyvyn parantaminen: Hybridijärjestelmät voivat optimoida resurssien ja infrastruktuurin käytön ja vähentää kalliin varavoiman tai verkon vahvistamisen tarvetta. Tämä voi alentaa sähköntuotannon ja -siirron kustannuksia ja tehdä uusiutuvasta energiasta edullisempaa ja houkuttelevampaa kuluttajille ja sijoittajille.

- Paikallisten ja alueellisten energiamarkkinoiden kehityksen tukeminen: Hybridijärjestelmät voivat mahdollistaa pienimuotoisen ja hajautetun uusiutuvan energian tuottajien ja kuluttajien osallistumisen sähkömarkkinoille. Tämä voi luoda uusia liiketoimintamahdollisuuksia ja tulovirtoja paikallisyhteisöille ja -alueille sekä lisätä niiden energiaomavaraisuutta ja omavaraisuutta.

Miten Suomen ilmasto ja maantiede vaikuttavat Suomen hybridijärjestelmiin?

Suomessa on ainutlaatuinen ilmasto ja maantiede, jotka asettavat haasteita mutta myös mahdollisuuksia hybridijärjestelmille. Joitakin näistä tekijöistä ovat:

- Pitkät ja pimeät talvet: Suomi sijaitsee Euroopan pohjoisimmassa osassa, jossa valoisat ajat ovat talvella hyvin lyhyitä ja kesällä hyvin pitkiä. Tämä tarkoittaa, että aurinkosähkön tuotanto on talvella hyvin vähäistä ja kesällä hyvin suurta, mikä aiheuttaa kausittaisen epäsuhdan tarjonnan ja kysynnän välille. Tämän haasteen ratkaisemiseksi hybridijärjestelmissä voidaan käyttää tuulivoimaa, jota on talvella runsaammin ja tasaisemmin saatavilla, tai akkuvarastoja, jotka voivat varastoida ylimääräisen aurinkoenergian kesällä ja vapauttaa sen talvella.

- Kylmä ja luminen sää: Tämä voi vaikuttaa tuuli- ja aurinkovoimaloiden suorituskykyyn ja huoltoon. Lumi voi esimerkiksi peittää aurinkopaneelit ja vähentää niiden tehoa tai jäätä voi muodostua tuuliturbiinin lapoihin ja lisätä niiden vastusta. Tästä haasteesta selviytymiseksi hybridijärjestelmissä voidaan käyttää teknologioita, kuten jäänestopinnoitteita, lämmityselementtejä tai lumenpoistolaitteita, jotka voivat estää lumen ja jään pääsyn tuuli- ja aurinkovoimaloihin tai poistaa ne niistä.

- Runsaat metsävarat: Suomen maapinta-alasta 75 prosenttia on metsää. Metsät ovat arvokas bioenergian lähde, josta voidaan tuottaa lämpöä, sähköä tai biopolttoaineita. Bioenergia voi täydentää tuuli- ja aurinkoenergiaa hybridijärjestelmissä tarjoamalla joustavan ja hajautettavan uusiutuvan energian lähteen, joka voi tasapainottaa tuuli- ja aurinkoenergian vaihtelua. Bioenergia voi myös auttaa vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä käyttämällä raaka-aineena metsätalouden tai maatalouden jätteitä tai tähteitä.

Päätelmä

Suomi on maa, joka on vahvasti sitoutunut uusiutuviin energialähteisiin ja ilmastotoimiin ja jolla on suuri tuuli- ja aurinkoenergiapotentiaali. Kehittämällä hybridijärjestelmiä, joissa tuuli- ja aurinkovoima yhdistetään muihin teknologioihin, kuten akkuihin, vetyyn tai biopolttoaineisiin, Suomi voi saavuttaa kunnianhimoiset ilmastotavoitteensa ja samalla varmistaa energiavarmuutensa ja edistää kestävää talouttaan.

Hybridijärjestelmät voivat tarjota Suomen uusiutuvan energian sektorille monia etuja, kuten sähkön toimitusvarmuuden ja -turvallisuuden parantamisen, kasvihuonekaasupäästöjen ja ympäristövaikutusten vähentämisen, sähkön hinnan alentamisen ja uusiutuvan energian kilpailukyvyn lisäämisen sekä paikallisten ja alueellisten energiamarkkinoiden kehityksen tukemisen. Suomen ilmasto ja maantiede asettavat myös joitakin haasteita, mutta tarjoavat myös joitakin mahdollisuuksia Suomen hybridijärjestelmille, joihin voidaan vastata käyttämällä sopivia teknologioita ja ratkaisuja.

Jos olet kiinnostunut oppimaan lisää tai tarvitset ammattiapua suunnitteluun ja toteutettavuustutkimuksiin, ota rohkeasti yhteyttä minuun tai kehen tahansa Weladon aurinkosähköasiantuntijaan. Haluaisin mielelläni kuulla sinusta ja keskustella siitä, miten voimme työskennellä yhdessä, jotta unelmasi uusiutuvien energialähteiden hybridistä toteutuisivat. Kiitos lukemisesta ja pysy kuulolla, lisää päivityksiä löydät Linkedin-sivultani.

Chris Murray, chris.murray@welado.fi, +358 40 149 3888

EPC-projektipäällikkö ja aurinkosähköasiantuntija | BMS & HVAC | Suomi