Tulevaisuuden energiajärjestelmä rakennetaan tänään

Kolumni  16.01.2023

Perinteisesti energiaverkkoja on ajateltu omina osa-alueinaan, mutta tulevaisuudessa muun muassa sähkö- ja lämpöverkot linkittyvät yhä vahvemmin yhteen. Se edellyttää ajattelutavan muutosta, ja uudenlaista kokonaisuutta on osattava tarkastella jo nyt.

Energiajärjestelmä ottaa parhaillaan suuria harppauksia kohti ilmastoneutraaliutta. Tuulivoimainvestoinnit kiihtyvät, aurinkopaneeleita löytyy yhä useammalta katolta ja fossiiliset polttoaineet kaukolämmön tuotannossa ovat jäämässä historiaan.

Samalla myös energian käyttäjät tekevät valintojaan ilmasto edellä. Käytännössä se tarkoittaa sitä, että yhteiskunta sähköistyy kovaa vauhtia ja sähköä tarvitaan yhä enemmän. Ilman energiajärjestelmätason suunnittelua tämä voi johtaa siihen, että sähkötehon tarve lisääntyy merkittävästi myös niinä hetkinä, kun uusiutuvat energialähteet kuten tuulivoima ei pysty sitä tuottamaan. Pahimmillaan siis sähköpulan mahdollisuus kasvaa.

Tätä riskiä voidaan hallita niin, että energiajärjestelmät linkittyvät toisiinsa yhä vahvemmin ja eri järjestelmien tuottavat joustoa toisilleen.

Lämpö- ja sähköverkkojen suhde on kriittinen

Erityisen merkittäväksi nousee lämpö- ja sähköverkkojen välinen suhde. Kuten liikennettä tai teollisuutta, myös lämmitystä on mahdollista ja kannattavaa sähköistää. Kysymys on ennen kaikkea siitä, millä tavalla ja se tehdään.

Keskitetyssä lämmitysjärjestelmässä, kuten kaukolämmössä, sähköistämistä voidaan tehdä hallitusti ja nimenomaan joustavasti. Esimerkiksi sähkökattilat voivat tuottaa lämpöä silloin, kun sähköä on saatavilla paljon ja se on uusiutuvaa. Vastaavasti kun tuuli- tai aurinkosähköstä on pulaa, lämpöä voidaan tuottaa esimerkiksi uusiutuvalla biomassalla tai teollisuuden hukkalämmöllä. Tulevaisuudessa optimointi voidaan viedä tätäkin pidemmälle, jolloin käyttäjän energian tarve ja energian tuotanto voidaan kytkeä entistä vahvemmin toisiinsa. Esimerkiksi tekoälyn avulla lämmöntarvetta voidaan ennustaa ja optimoida jopa huoneistokohtaisesti. Tällöin lämpöä tuotetaan oikea aikaisesti juuri tarvittava määrä, jolloin lämpöhäviötä ei synny ja polttoaineita sekä pumppausenergiaa säästyy.

Kiinteistökohtaisissa lämmitysjärjestelmissä kuten maalämpöpumpuissa vastaavaa laajamittaista järjestelmätason optimointimahdollisuutta ei ole. Pumppujen toiminta pohjautuu pelkästään sähköön, jota tarvitaan eniten kylminä talvipäivinä, kun uusiutuvasta sähköstä on muutenkin pulaa.

Niin kauan, kun kyse on yksittäisistä ratkaisuista, ongelmaa ei synny. Suuressa mittakaavassa siirtymä nykyisestä keskitetysti ohjatusta järjestelmästä kiinteistökohtaisiin ratkaisuihin asettaa kuitenkin haasteita sähkön riittävyydelle ja erityisesti kaupunkiympäristössä edellyttää suuria investointeja sähköverkkoon.

Energiaverkkoja on tarkasteltava kokonaisuutena – ei toisistaan erillisinä saarekkeina

Viimeistään nyt on siis aika luopua ajattelutavasta, jossa eri energiaverkkoja ja -muotoja tarkastellaan toisistaan erillisinä saarekkeina. Tulevaisuuden energiajärjestelmä on nähtävä suurena kokonaisuutena, jonka eri osa-alueet vaikuttavat toinen toisiinsa ja jossa perinteiset rajat tuottajan ja kuluttajan välillä hälvenevät.

Tämä tarkoittaa sitä, että muutoksia sähkön käytössä on tarkasteltava kriittisesti lämpöverkkojen näkökulmasta ja päinvastoin. Vain siten voidaan varmistaa, että energiaa on myös jatkossa saatavilla oikeaan aikaan ja oikeassa paikassa – kustannustehokkaaseen hintaan.

Kirjoittaja Marko Lundström työskentelee Tampereen Sähkölaitoksella liiketoimintajohtajana. Tampereen Sähkölaitos on jo yli 10 vuoden ajan pienentänyt hiilidioksidipäästöjä ja lisännyt uusiutuvien energialähteiden käyttöä energiantuotannossaan. Joulukuussa 2022 yritys allekirjoitti Nordic Ren-Gas Oy:n kanssa hankekehityssopimuksen uusiutuvaa metaania, vihreää vetyä ja kaukolämpöä tuottavasta Power-To-Gas-tuotantolaitoksesta. Alkuvuonna 2023 puolestaan valmistuvat yrityksen ensimmäinen sähkökattila sekä Naistenlahti 3-biovoimalaitos.