Virtuaalivoimalaitokset tulevat, oletko valmis?

Ville_ReinikainenKirjoittaja: Ville Reinikainen, toimialajohtaja, energia, Granlund Consulting

Keskustelu energiatehokkuuden ympärillä on käynyt kiinteistö- ja rakennusalalla sekä koko yhteiskunnassa vilkkaana jo vuosia. Uusia ratkaisuja ja sovellutuksia syntyy kuin sieniä sateella.

Kustannussäästöt, hiilijalanjäljen pienentäminen ja muun muassa sijoitetun pääoman tuoton maksimointi ovat mittareita, joilla usein arvotetaan energiaratkaisuja suhteessa toisiinsa.

Ilahduttavan voittopuolisesti ratkaisuja myös lähestytään ensin energiatarpeen pienentämisen näkökulmasta ja vasta tämän jälkeen uusiutuvan tuotannnon pohtimisella. Ympäristöystävällisintähän on se käyttämätön kWh.

Toisaalta käyttäjien tarpeet ja hyvinvointi kiinteistöissä saattavat aiheuttaa pientä ristipainetta, mutta tämäkin haaste on ratkaistavissa ympäristön eduksi hyödyntämällä muun muassa viimeisintä teknologiaa ja yhteistoiminnallisia/moniammatillisia ongelmanratkaisumalleja. Myös energian kierrätys ja varastointikin alkavat olla rakennustasolla arkipäivää ainakin uudisrakennushankkeissa. Tästä pääsemmekin itse aiheeseen.

Mistä ratkaisu tehojen heiluntaan?

Kuten hyvin tiedämme, alati kasvava uusiutuvan energian määrä energiaverkoissamme aiheuttaa “heiluntaa” energian tuotantoomme. Kun aurinko paistaa ja tuulee, uusiutuvaa on saatavilla. Kun tilanne on toisin päin, tarvitsemme korvaavia ratkaisuja eli säätövoimaa.

Myös ilman uusiutuvan energian tuotannon aiheuttamaa heiluntaakin, meillä on tarpeen hallita tehokuormia energiaverkossamme. Esimerkiksi tyypillisesti silloin, kun tehontarve on suurin, tarvitaan käyttöön niitä kaikkein eniten hiilipäästöjä tuottavia energian tuotantomuotoja. Toisaalta huippujen käyttöaika on tyypillisesti hyvin lyhyt jakso kalenterivuodesta, jota varten on kuitenkin varauduttava merkittävillä laitosinvestoinneilla.

Yhteistuotantolaitosten, joita meillä ainakin vielä toistaiseksi on paljon, kustannustehokkaimman käytön kannalta olisi hyvä ajoittaa lämmönkäyttö samoihin hetkiin, kun sähköä tuotetaan paljon.

Asia olisi helposti ratkaistavissa, jos meillä olisi käytössä energian varastointimenetelmiä, jotka olisivat riittävän edullisia eikä varastointiteholla ja -ajalla olisi rajoituksia. Varasto ei myöskään mielellään saisi kuluttaa kohtuuttomasti luonnonvaroja. Tällaisia varastointimenetelmiä ei kuitenkaan ainakaan vielä ole saatavilla eikä hetkeen varmastikaan keksitäkään.

On myöskin epätodennäköistä, että globaalit energiantuotantoon ja sen puhtausvaatimuksiin liittyvät haasteet pystytään ratkaisemaan yhdellä tai muutamalla keinolla. Olemme tilanteessa, jossa ratkaisujoukko puhtaan energian saralla on tulevaisuudessa entistäkin monipuolisempi.

Virtuaalivoimalaitokset ratkaisuksi

Virtuaalivoimalaitokset, joista keskustelu on alkanut nostaa päätään myös kiinteistö- ja rakennusalalla, ovat yksi ratkaisu, joilla voidaan tuoda helpotusta edellä kuvattuun ongelmaan ja vieläpä suhteellisen vähäisellä luonnonvarojen kuluttamisella.

Karkeasti kysymys on energiaverkon olemassa olevien tehokuormien sekä tuotanto- ja varastointikapasiteetin ohjaamisesta koko energiaverkon toiminnan tehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden kannalta mahdollisimman optimaalisesti.

Teollisuudessa vastaavantyyppistä toimintaa on harjoitettu jo jonkin aikaa ja Fingridin sähköverkossa on valmiit kauppapaikat säätötehon kauppaamiseksi ja sitä kautta taloudellisten hyötyjen realisoimiseksi.

Virtuaalivoimalaitos

Yllä olevassa kuvassa on esitetty virtuaalivoimalaitoksen periaate. Alla olevassa taas karkeasti eri vaihtoehtoja ansaita rahaa rakennuksen tehoja säätämällä (kysyntäjoustolla) joko energian hintaa vasten tai reservikapasiteetiksi energiaverkkoon.

Kaukolämpöpuolella on vielä tällä hetkellä tarjolla vähemmän ansaintamahdollisuuksia kysyntäjoustolle kuin sähkössä, mutta tulevaisuudessa hinnoittelumallit kehittynevät tehojen hallintaa suosivampaan suuntaan. Verotuksella on myös mahdollisuus vaikuttaa kysyntäjouston kannattavuuteen, esimerkiksi dynaaminen energiaverotus on yksi tällaisista mahdollisista keinoista.

Virtuaalivoimalaitos 2

Haasteita ja mahdollisuuksia

Haasteeksi virtuaalivoimalaitoksessa muodostuu riittävän suuren ohjattavan tehokapasiteetin aikaansaaminen. Tyypillisesti yksittäisen rakennuksen, suurenkin, kysyntäjoustokapasiteetti jää kovin alhaiseksi ja tarvittavat investoinnit energiaverkon näkökulmasta riittävän nopeisiin tehonsäätöratkaisuihin ja niiden ylläpitoon ovat harvoin kannattavia. Saati sitten, jos kysymyksessä on kuluttaja, joka haluaisi tarjota oman tehonsäätöpotentiaalinsa energiaverkon hyödyksi.

Joitain esimerkkejä kuitenkin jo löytyy. Yksittäisistä kohteista esimerkiksi Sellossa ollaan rakentamassa virtuaalivoimalaa ja Wasa Station korttelin suunnitteluratkaisuissa on vahvasti ollut mukana kysyntäjoustokapasiteetin maksimointi. Molemmissa tapauksissa on kuitenkin kyseessä useista rakennuksista koostuvat kiinteistökompleksit ja molemmat hankkeet  ovat saaneet merkittävästi TEM:n investointitukea, joten yleisiksi ratkaisuksi ei näistä sovellutuksista vielä ole.

wasa_station
Wasa Stationin suunnitelma

Kokonaisuuden kannalta näyttäisi olevan keskeistä, että alalle alkaa syntyä toimijoita, jotka keräävät riittävän suuria tehokokonaisuuksia (esimerkiksi rakennusryppäitä tai -portfolioita) hallittavakseen ja myytäväksi säätökapasiteettina Fingridille tai energialaitoksille.

Tällöin ansaintamahdollisuudet ovat todellisia ja suuruusluokaltaan vähintään tuhansia euroja vuodessa per liike- tai toimistorakennus ja parhaimmillaan puhutaan jopa viisi-kuusinumeroisista summista vuodessa.

Tällaisestakin toiminnasta alkaa Suomessa löytyä alustavia esimerkkejä niin lämpötehonsäätöön erikoistuneitten start up -yritysten muodossa kuin energialaitosten palveluina ja pilottiprojekteina. Varsinaisia kiinteistösektorilla toimivia virtuaalivoimalaitostoimijoita ei vielä kuitenkaan löydy.

Virtuaalivoimalaitostoimijan ideana siis, että kiinteistön omistaja tai kuluttaja voi luovuttaa valitsemansa tehonsäätökapasiteetin virtuaalivoimalaitostoimijan käyttöön korvausta vastaan.

Esimerkiksi Ranskassa toimii jo yritys, joka jakaa kuluttajille ilmaiseksi laitteita, jotka mahdollistavat heidän liittymisensä omaan virtuaalivoimalaitokseensa ja tehonsäätöoikeutta vastaan yritys tarjoaa pienentynyttä energiankäyttöä ja sitä kautta säästöä kuluttajalle.

Virtuaalivoimalaitostoimijoiden eli energia-aggregointiyritysten lisäksi tarvitaan vankkaa ymmärrystä tehonsäädön sovittamisesta kiinteistöjen arkeen niin, että normaali toiminta ei häiriinny eikä esimerkiksi hyvinvointi kiinteistössä vaarannu.

Silloin, kun säädettävänä on vaikka tuhat sähkölämmitteisen talon lämminvesivaraajaa, riskit ovat varsin maltilliset, mutta jos tehonsäätökapasiteettina toimivat toimistorakennusten talotekniset laitteet tai massan varaavuutta hyödynnetään rakennusten lämmittämiseen sarjassa, täytyy tietää hyvin tarkasti kuinka toimitaan. Kohdekohtaisilla sähkö- tai lämpöakuilla tilannetta voidaan tasapainottaa ja riskejä pienentää, mutta toistaiseksi akkujen hinnat suhteessa saavutettavaan hyötyyn kohdetasolla ovat rajalliset.

Varmaksi voitaneen kuitenkin todeta, että virtuaalivoimalaitokset tulevat kiinteistö- ja rakennusalalle tulevaisuudessa ja todennäköisesti vielä nopeammin kuin uskommekaan. Teknologia alkaa olemaan valmista, mutta tarvitaan vielä kehitystä energian hinnoittelumalleissa ja verotuksessa tehonsäätöä suosivampaan suuntaan sekä rohkeita ja innovatiivisia yrittäjiä alalle niin virtuaalivoimalaitokset alkavat olla arkipäivää.

Millaisia mahdollisuuksia virtuaalivoimalaitos tarjoaa rakennushankkeisiin?

Tässä kohtaa olisikin siis fiksua, että rakennushankkeissa (isoissa sekä pienissä) ja niiden suunnittelussa aloitettaisiin vakavasti pohtimaan ratkaisuja, jotka mahdollistavat sujuvan kysyntäjouston tulevaisuudessa.

Tämä voi tarkoittaa esimerkiksi yksityiskohtien hiomista sähkön jakelumallissa kiinteistön sisällä tai vaikka tarvittavia varauksia automatiikassa, putkikytkentäratkaisuissa ja tilavarauksissa. Suunnitteluvaiheessa kun kustannukset ovat tyypillisesti pieniä, mutta myöhemmin muutettuna ne tuppaavat kasvamaan.

Toinen huomio liittyy virtuaalivoimalaitosten toiminnan mahdollistavan ekosysteemin muodostumiseen. Virtuaalivoimalaitokset ja kysyntäjousto eivät ole pelkästään kiinteistö- ja rakennusalan tai energia-alan asia, vaan vahvasti yhteinen kokonaisuus.

Tunnustelua ja pilottiprojekteja näiden toimijoiden välillä löytyy ja omissa porukoissa keskustelua käydään, mutta mielestäni ylätason keskustelua energiaverkkojen tehonhallinasta energia- sekä kiinteistö- ja rakennusalan päättäjien kesken yhdessä käydään mielestäni liian vähän.

Näkisin mielelläni vaikkapa seminaaritapahtuman, jossa kiinteistö- ja rakennusalan sekä energia-alan päättäjät yhdessä pohtisivat parhaita ratkaisumalleja, jossa keskiöön olisi vieläpä nostettu käyttäjä ja asiakas eli ihminen.

Kyseessä on kuitenkin myös Suomen kilpailukyvyn kannalta merkittävä asia, jonka pohjalta voidaan hyvällä yhteistyöllä luoda merkittäviä vientituotteita.