Ilmastohaasteiden keskellä markkinoille tulee yhä enemmän uusiutuvaa sähköntuotantoa. Aina ei kuitenkaan tuule tai aurinko paista, ja toisaalta välillä tuotantoa on ylen määrin.
Tämä aiheuttaa haasteita sähköjärjestelmälle, koska tuotanto ei vaihtele kysynnän mukaan. Koska sähköjärjestelmässä niiden pitää aina olla tasapainossa, joko tuotannon tai kulutuksen pitää joustaa. Puhdasta tuotannon säätövoimaa on kuitenkin rajallisesti, joten kulutuksen pitää pystyä tulevaisuudessa joustamaan tavalla tai toisella yhä enemmän.
Sähköjärjestelmän sisällä on monia tapoja säätää kulutusta: akkuja, virtuaalivoimalaitoksia ja vetyratkaisuja. Sähköjärjestelmään kuuluu yhä tiiviimmin myös lämpöjärjestelmä, sillä lämmitys sähköistyy kaukolämmön siirtyessä pois polttavasta teknologiasta. Tämä on yksi sektorikytkennän muoto.
Kaukolämpö vähentää päästöjä ja joustaa
Kaukolämmön sähköistyessä – kun päästötöntä lämpöä tuotetaan yhä enemmän lämpöpumppujen ja sähkökattiloiden avulla – kasvaa myös lämmityksen kyky joustaa.
Yhteiskunnan kannalta on tehokkaampaa investoida suureen teollisen kokoluokan lämmöntuotantoon kuin kiinteistötason ratkaisuihin. Isojen yksiköiden avulla lämmityksen päästöt vähenevät nopeasti. Kaukolämpöverkko mahdollistaa hukkalämmön kierrättämisen sekä huolettoman ja toimintavarman lämmityksen. Samalla pääomaa säästyy muualle: päästöttömään yhteiskuntaan siirtyminen vaatii paljon investointeja, jotka kannattaa tehdä kustannustehokkaasti. Keskitetyt kaukolämpöjärjestelmään liitetyt ratkaisut ovat päästövähennyskeinoina monta kertaa kustannustehokkaampia kuin kiinteistökohtaiset ratkaisut.
Yksi merkittävä ja usein aliarvostettu kaukolämmön elementti on erilaiset joustot: kaukolämmityksen piirissä joustopotentiaali on merkittävä. Sähkön varastoiminen lämpönä on yleisesti katsottuna merkittävästi halvempaa kuin sähkönä. Logiikka on yksinkertainen: kun puhdasta sähköä on markkinoilla kysyntää enemmän, sillä tuotetaan lämpöä varastoon. Kun siitä on niukkuutta, sähkön käyttöä vähennetään ja käytetään varastoitua lämpöä sähkönkäytön sijaan. Samalla myös sähköjärjestelmässä tilanne helpottuu.
Joustoa energian varastoinnilla
Lämpöä voidaan varastoida esimerkiksi isoihin vesisäiliöihin. Espoon alueella Suomenojalla on osana kaukolämpöjärjestelmää lämpöakku, jonka tilavuus on 20 000 kuutiota ja johon voidaan varastoida energiaa 800 MWh. Esimerkiksi olympiakokoinen uima-allas on tilavuudeltaan noin 2 500 kuutiota.
Myös kaukolämpöverkko itsessään on iso lämpöakku. Espoon alueella maan alla on kaukolämpöverkkoa noin 900 km täynnä vettä ja jatkuvassa liikkeessä. Sen lämpötilaa ja virtausta voidaan vaihdella tilanteen mukaan. Näiden lisäksi myös lämmön kulutus voi joustaa ns. kulutusjouston avulla. Potentiaali on valtava. Kaukolämpöverkkomme alueella on noin 8 000 lämmöntoimituskohdetta, joissa on yhteensä noin 300 000 käyttäjää.
Kaukolämmityksen digitalisointi on edellytys joustolle
Toimivassa energiajärjestelmässä ei ole hukkaa; kaikki on optimaalisesti operoitu ja tarkkaan harkittu. Perinteisessä tavassa ohjata kaukolämpöverkkoa on helposti turhaa ylimääräistä tuotantoa, jolla varmistetaan riittävä lämmön toimitus kaikille asiakkaille. Uuden sukupolven automaation ja optimoinnin avulla toiminnan tarkkuus kasvaa ja hukka vähenee toimitusvarmuudesta tinkimättä.
Tätä varten on tunnettava lämmön tarve, saatavilla olevat lämmönlähteet, verkon käyttäytyminen eri ajotilanteissa sekä nykytilanne. Uuden ulottuvuuden tähän tuo erilaiset joustopotentiaalit niin lämmönkulutuksen, tuotannon kuin varastoinnin suhteen. Se monimutkaistaa energiajärjestelmää entisestään.
Uuden sukupolven kaukolämmön ja joustopotentiaalin maksimaalinen hyödyntäminen ei onnistu ilman toiminnan mittavaa automatisointia ja kaukolämpöjärjestelmää mallintavaan digitaaliseen kaksoseen perustuvaa optimointia. Tämä kaikki on työn alla digimuutoshankkeessamme, joka omalta osaltaan mahdollistaa ensin hiilettömän ja sitten hiilineutraalin lämmityksen Espoon, Kauniaisten ja Kirkkonummen alueella.
Teksti on muokattu Viki Kaasisen henkilökohtaisessa blogissa 28.6.2021 julkaistusta sisällöstä