Schneider Electric: Suomen sähköverkkojen horjuva tulevaisuus

Sähkönkulutus on kasvussa kaikkialla maailmassa, sillä uudet teknologiat ja eri alojen sähköistyminen lisäävät energiantarvetta. Uusiutuvien energialähteiden osuus on Suomessa vahvassa kasvussa, ja etenkin tuulivoiman määrä on kasvanut nopeasti. Uudet tuotantomuodot ovat kestävä ratkaisu globaalisti kasvavaan energiantarpeeseen, mutta vaativat samalla sähköverkoilta hajautetun sähköntuotannon sietokykyä.

Kansainvälinen energiajärjestö IEA arvioi globaalin energiankulutuksen kasvavan lähitulevaisuudessa 4 prosentilla vuosittain. Datakeskukset ja tekoälyn käytön räjähdysmäinen nousu ovat osa haastetta, mutta ajoneuvojen ja teollisuuden prosessien sähköistyminen vaatii yhtä lailla energiaa.

Jotta kasvu olisi ympäristön kannalta kestävällä pohjalla, on kasvavaan kulutukseen haettava ratkaisuja uusiutuvista energialähteistä. Suomessa suunta on oikea, sillä Työ- ja elinkeinoministeriön arvion mukaan uusiutuvien energialähteiden osuus energian loppukulutuksesta Suomessa on jo nyt yli 40 prosenttia.

Horjuuko verkon tasapaino?
Hajautettujen uusiutuvien energialähteiden yleistyminen voi kuitenkin horjuttaa verkon vakautta. Ilman ennakoivaa nykyaikaistamista monet laitokset saattavat toimia tehottomasti, kärsiä käyttökatkoksista ja jopa saada seuraamuksia sääntelyn vastaisesta toiminnasta.

– Sähköä on perinteisesti tuotettu yksittäisissä voimalaitoksissa, joissa tuotannon määrä on ollut suhteellisen helppoa pitää tasaisena. Hajautetusti tuotetun tuuli- ja aurinkoenergian yleistyminen horjuttaa tätä asetelmaa ja aiheuttaa haasteita sähköjärjestelmän tasapainotukselle, huomauttaa Schneider Electric Finlandin toimitusjohtaja Jani Vahvanen.

Aiemmin sähköntuotantoa on voitu melko vapaasti säätää kulutuksen tarpeisiin, mutta tuulivoiman ja aurinkoenergian tuotanto vaihtelee ymmärrettävästi sään mukaan.

– Etenkin tuulivoiman lisääminen sähköverkkoon voi aiheuttaa ongelmia, koska se on luonteeltaan vaihtelevaa ja ennakoimatonta. Sähköverkko tarvitsee tasapainon tuotannon ja kulutuksen välillä, ja jos tuulivoiman tuotanto heilahtelee äkillisesti, verkossa voi syntyä jännite- ja taajuusongelmia, Vahvanen jatkaa.

Haasteista huolimatta siirtyminen kohti kestävästi tuotettua sähköä ei hidastu vaan nopeutuu. Suomen kansallisen energia- ja ilmastostrategian mukaisena tavoitteena on lisätä uusiutuvan energian käyttöä niin, että sen osuus energian loppukulutuksesta nousee yli 50 prosenttiin 2020-luvulla.

Tekoäly lisää kulutusta
Uutta tuotantoa tarvitaan myös kattamaan kasvavaa energiankulutusta, sillä sähköistymisen lisäksi digitalisaatio lisää energiantarvetta. Pelkästään datakeskukset kuluttavat jo nyt noin 2 prosenttia koko maailmassa käytetystä energiasta, ja suunta on nousujohteinen.

Erityisesti tekoäly on nopeuttanut kulutuksen kasvua. Konsulttiyhtiö Gartner arvioi hiljattain, että tekoälyyn optimoitujen datakeskuksien tarvitsema teho on 500 terawattituntia vuonna 2027, kun vielä vuonna 2023 vastaavat datakeskukset kuluttivat yli puolet vähemmän sähköä, 195 terawattituntia.

Kulutuksen kasvulle voi hakea mittasuhteita esimerkiksi IEA:n Electricity 2024 -raportista, jossa datakeskusten yhteisen energiankulutuksen arvioitiin vielä vuonna 2022 olevan 460 terawattituntia ja arviolta yli 1 000 terawattituntia vuonna 2026.

Uusiutuvat lähteet osaksi verkkoa
Energiamurroksen tuomat haasteet vaikuttavat sähköverkon mitoitukseen lopulta enemmän kuin pelkkä sähkönkulutuksen kasvu. Verkkojen onkin sopeuduttava uuteen, minkä vuoksi tarvitaan joustomahdollisuuksien kasvattamista ja uusia teknologisia ratkaisuja.

Suomen sähköverkon kestävyys on yleisesti ottaen korkealla tasolla, mutta uusiutuvien energialähteiden myötä tarvitaan myös uuden verkon rakentamista ja olemassa olevan vahvistamista. Vahvanen muistuttaa, että haasteiden ratkaiseminen vaatii perusteellista suunnittelua.

– On tärkeää ymmärtää sähköverkkojen mitoitukseen liittyvät nykyiset haasteet ja odotukset sekä näkemykset verkon kehittämisestä lähivuosina. Hyvän pohjan uudistuksille tarjoaa kolmivaiheinen lähestymistapa, johon kuuluu verkon arviointi, suunnittelu ja toiminnan parantaminen. Kun nämä vaiheet tehdään huolellisesti, on tulevaisuuden verkko mahdollista rakentaa siten, että se tukee sekä kestävää kehitystä että kasvavaa energiantarvetta, Vahvanen summaa.

Verkkouudistusten kolme vaihetta

1. Nykyisen verkon toimintakyvyn arviointi. Tässä vaiheessa arvioidaan, mikä on suurin mahdollinen hajautetun energiantuotannon osuus, jolla järjestelmä pystyy toimimaan tyydyttävästi ilman merkittäviä infrastruktuuripäivityksiä. Schneider Electricin ohjelmistoratkaisut helpottavat työtä, sillä niitä voi käyttää modulaarisesti ja joustavasti.

2. Verkkosuunnittelun päivittäminen. Tämä mahdollistaa tehokkaiden suunnittelu-, ennuste- ja toimintastrategioiden kehittämisen. Tämän vaiheen avulla varmistetaan, että verkko pysyy vakaana ja toimintakykyisenä hajautetun energiantuotannon kasvaessa.

3. Ratkaisut verkon laajentamisen optimointiin. Näitä voivat olla esimerkiksi mikroverkot, kysyntäjousto ja energiatehokkuusteknologiat, joilla sähköverkosta voidaan tehdä joustavampi ja valmiimpi vastaamaan tulevaisuuden energiantarpeisiin.