Hybridi tuuli- ja aurinkovoimalat ratkaisuksi tuulivoiman kannattavuuteen?

Kiinnostus hybridi- eli yhdistettyihin tuuli- ja aurinkovoimaloihin on kasvanut merkittävästi Suomessa. Tällaisilla voimaloilla on potentiaalia tasapainottaa tuotantoprofiilia jonkin verran, sillä aurinko- ja tuulivoiman tuotantoprofiilit täydentävät toisiaan. Kun tuulivoimalat tuottavat sähköä voimakkaiden tuulien aikana, aurinkosähkön tuotanto on tyypillisesti heikompaa. Vastaavasti aurinkoisina mutta tuulettomina päivinä aurinkopaneelit tuottavat sähköä tehokkaammin. Tuntitasolla tasapainottava vaikutus on kuitenkin vain maltillinen, mutta muut hybridivoimalan edut tekevät voimalaitoksesta kokonaisuutena houkuttelevan vaihtoehdon.

Hybridivoimaloissa voidaan lisäksi hyödyntää maa-alaa ja olemassa olevaa infrastruktuuria huomattavasti tehokkaammin verrattuna pelkkään tuuli- tai aurinkovoimalaan. Esimerkiksi sähköverkon liitäntöjen ja huoltoteiden käyttö tehostuu, mikä tekee hybridiratkaisuista houkuttelevia niin taloudellisesta kuin ympäristönäkökulmasta.

Tuulivoiman kannattavuus on kuitenkin viime vuosina heikentynyt Suomen sähkömarkkinoilla. Tämä johtuu siitä, että tuulivoimaloiden tuotanto korreloi vahvasti muiden voimaloiden kanssa samalla maantieteellisellä alueella, mikä laskee tukkusähköhintoja silloin, kun tuulivoimaa on runsaasti saatavilla. Tämä trendi on luonut kiinnostusta aurinkovoimalainvestoinneille varsinkin, kun aurinkopaneelien investointikustannukset ovat laskeneet merkittävästi viime vuosina. Sama ilmiö on kuitenkin havaittu aurinkosähkölle markkinoilla, jossa aurinkosähkön markkinaosuus on jo kasvanut merkittävästi. Joten on realistista olettaa, että Suomen aurinkosähkön kannattavauus laskee tulevaisuudessa, jos sen markkinaosuus kasvaa Suomessa.

Tutkin viime kesällä julkaistussa diplomityössä hybridi tuuli- ja aurinkovoimalan taloudellista kannattavuutta Suomen sähkömarkkinoilla, jossa analysoin eri maantieteellisen sijainnin sekä erilaisten sähkönostosopimusten (Power Purchase Agreement (PPA)) vaikutusta laitosinvestoinnin kannattavuuteen. Lisäksi tutkimuksessa analysoitiin investointia sähköakkuvarastoon tapauksiin, jossa laitoksen tuottamaa sähköä myytiin tukkusähkön spottimarkkinoille. Sähkövaraston operointi mallinnettiin siten, että se siirtää lataus- ja purkusykleillä tuuli- ja aurinkosähköä tunneille, jolloin sähkön spottihinta on korkeampi.

Tutkimuksessa osoitettiin erityisesti tuulivoiman kannattavuuden heikentyminen sähkömarkkinan hinnanvaihtelun myötä. Tämän ja myös korkean pääomakustannuksen myötä kiinteiden sähköhintojen PPA-sopimuksissa täytyy olla huomattavasti korkeampia kannattavan voimalaitosinvestoinnin mahdollistamiseksi, kuin vielä ennen energiakriisiä ja korkojen nousua oli mahdollista. Hybridi tuuli- ja aurinkovoimala voi kuitenkin parantaa laitosinvestoinnin kannattavuutta, koska aurinkosähkö (vielä) saavuttaa huomattavasti paremmat tulot sähkön myynnistä sähkömarkkinoilla. Lisäksi hybridivoimala mahdollistaa verkkoliitännän alimitoituksen, koska sekä tuuli- että aurinkovoimala harvoin tuottaa täydellä teholla samanaikaisesti.

Sähkövarastolla voidaan kasvattaa vuosittaisia tuloja sähkönmyynnistä joitain prosentteja. Tuottojen kasvu ei kuitenkaan riitä perustelemaan suurempaa investointikustannusta sähköakun myötä. Sähköakku voisi toisaalta toimia reservimarkkinoilla, jossa tuotannon suuri joustavuus voisi tarjota potentiaalisesti suurempia tuloja. Tällä ei kuitenkaan varsinaisesti enää tasoitettaisi tuuli- ja aurinkosähkön tuotantoa paremman kannattavuuden toivossa, vaan ylläpidettäisiin sähköjärjestelmän vakautta.

Seuraavaksi painopiste olisi hyvä siirtää kysymykseen: mitä vaaditaan, jotta päästövähennyksiin vaadittu uusi kapasiteetti aurinko- sekä tuulisähkölle voidaan asentaa taloudellisesti kannattavasti tulevaisuudessakin. Todennäköisesti tämä vaatii joustoa erityisesti kulutuspuolella sekä uutta sähkön kulutusta, jotta aurinko- ja tuulivoiman huipputuotannon aikaan sähkölle riittäisi kysyntää. Lisäksi paremmat siirtoyhteydet naapurimaihin voisivat mahdollistaa tehokkaamman uusiutuvan sähkön allokoinnin Pohjoismaiden ja Baltian sähkömarkkinoilla.