Aurinkosähkö tuo lisää vaihtoehtoja moninaiselle sähköntuotannolle

Sähkön hinnasta on tullut entistä sääriippuvaisempaa, johtuen tuuli- ja aurinkovoiman kasvaneesta roolista Suomen sähköjärjestelmässä. Sähkön hinta määräytyy sähköpörssissä tunneittain kysynnän ja tarjonnan mukaan. Sähkön tuottajat asettavat tarjouksensa sähköpörssiin kertoen minkä verran ovat valmiita tuottamaan milläkin hinnalla. Sähköpörssi asettaa tarjoukset hintajärjestykseen ja läpi menevät edullisimmat tarjoukset, joilla sähkön kysyntä voidaan kattaa.

Tuuli ja aurinkovoimalla sähköntuotanto on käytännössä ilmaista, mutta tuotantomäärä vaihtelee sään mukaan. Etenkin tuulivoima on kasvanut merkittäväksi tuotantomuodoksi: sillä katetaan parhaimpina tunteina yli puolet Suomen sähköntuotannosta. Tämän myötä sähkön hinnasta on tullut tuuliriippuvaista. Alla oleva kaavio havainnollistaa tätä.

Sähkön hinta siis painuu, kun tuulivoima tuottaa hyvin. Tämän myötä tuulivoiman tuottajat eivät saa parhailta tuotantohetkiltä yhtä korkeaa hintaa kuin matalamman tuotannon ajanhetkiltä. Ilmiötä kutsutaan kannibalisaatioksi: tuotannon vaihtelu ikään kuin syö omat tuottonsa. Ongelman taustalla on tuulivoiman tuotannon ajallinen korrelaatio: tuulivoimaloiden tuotanto vaihtelee Suomen kokoisella markkina-alueella samaa tahtia korkean ja matalan tuotannon välillä.

Vastaavaa tapahtuu myös aurinkovoimalla, mutta toistaiseksi pienemmässä mittakaavassa. Vaikka aurinkovoimaan on investoitu huomattavasti etenkin kahden viime vuoden aikana, sen tuotantomäärät eivät ole toistaiseksi niin merkittäviä, että aurinkoisuuden vaihtelu vaikuttaisi merkittävästi sähkön hintaan. Asia voi kuitenkin muuttua lähivuosina, mikäli aurinkovoimainvestoinnit jatkavat kasvuaan viime vuosien tapaan.

Julkaisimme Energy -tiedelehdessä vuonna 2023 Chalmersin ja Kööpenhaminan yliopistoissa toimivien tutkijoiden kanssa teoreettisen mallin, jolla voi arvioida aurinko- ja tuulivoiman investointien tuottoa huomioiden sekä kannibalisaation että eri tuotantomuotojen kapasiteetin kasvun tulevaisuudessa. Tutkimuksen voit lukea täältä.

Mallin tuloksissa korostuu kaksi asiaa. Ensinnäkin, kannibalisaatio voi syödä merkittävän osan tuotoista, mikäli investoidaan tekniikkaan, jonka tuotannon vaihtelut korreloivat vahvasti markkinoilla olevan kapasiteetin kanssa. Toiseksi, kannattavuuteen vaikuttaa merkittävästi kuinka paljon eri tuotantomuotoihin investoidaan tulevaisuudessa. Investointien pitoajat ovat pitkiä, minkä vuoksi myöhemmin tulevaisuudessa toteutuvat investoinnit voivat sotkea nyt tehtävien investointien pidemmän aikavälin kannattavuuden.

Ensimmäinen kohdan positiivisempi tulkinta on, että markkinat ja siellä syntyvä kannibalisaatio kannustavat investoimaan tuotantoon, joka ei ole ajallisesti korreloitunut olemassa olevan kapasiteetin kanssa. Tämä olisi kannattavaa sekä voimalan omistajan että yhteiskunnan kannalta, sillä tällöin tuotanto lisääntyisi juuri niillä ajanhetkillä, jolloin nykyinen tuotantokapasiteetti tuottaa liian vähän ja sähkön hinta on korkealla.

Käytännössä tämä tuo esiin sen, että tuotantoa on tärkeä hajauttaa sekä maantieteellisesti, että eri tekniikoiden välille. Tuuli- ja aurinkovoima eivät juuri korreloi, eivätkä siten kannibalisoi toisiaan – sähköjärjestelmässä on siis hyvä olla molempia. Lisäksi aurinkosähkön tapauksessa eri tekniikoilla ja asennustavoilla voidaan vaikuttaa tuotannon aikaprofiiliin ja siten myös ajalliseen korrelaatioon sekä kannibalisaatioon. Moninaisemmat aurinkopaneelien tekniikat ja suuntaukset takaavat sekä paremman tuoton investoinneille, että auttavat tasaamaan hinnan vaihteluita sähkömarkkinoilla.

Jälkimmäinen kohta, tulevaisuuden tuotantokapasiteetin ennakointi, vaatii jonkinlaista kurkistusta kristallipalloon. Vaikka tulevaisuutta ei voida koskaan tietää varmasti, siitä voidaan aina tehdä erilaisia skenaarioita, jotka valottavat mahdollisia kehityskulkuja ja niiden vaikutuksia – esimerkiksi nykyisille investoinneille.

Yksi RealSolar -hankkeen tavoitteista on juuri tämä: luoda uusia työkaluja energiajärjestelmän tulevaisuuden kuvaamiseksi, etenkin aurinkosähkön osalta, ja kartoittaa niiden avulla millä tavoin ja missä määrin aurinkosähköä voidaan tuoda parhaiten osaksi Suomen ja Pohjoismaiden energiajärjestelmää.