Kun uusia voimaloita suunnitellaan, rakennetaan ja myös tilastoidaan, puhutaan hyvin usein voimalan suurimmasta kapasiteetista eli tehosta, mutta usein unohtuu mainita, paljonko laitos todellisuudessa tuottaa vuodessa.
Juuri pari päivää sitten kerroimme, miten yliopistot Helsingissä ja Lappeenrannassa rakentavat uutta aurinkosähköä – ja hyvä niin! Mutta paljonko energiaa – megawattitunteja – nuo laitokset tuottavat vuodessa?
Vastaavasti uutisoidaan, että vuoden 2017 lopussa Suomessa oli 2 044 megawattia (MW) tuulivoimakapasiteettia. Tilastoista toki löytyy myös tieto, että vuoden 2017 tuulivoimaloiden tuotto oli yhteensä 4,8 terawattituntia (TWh). Entäs vesivoima? Paljonko se tuottaa? Tai mikä on ydinvoimaloiden hyötysuhde ja käyttöaste?
Vuodessa on 8766 tuntia
Kyllä! Maapallon täyteen ratakierrokseen auringon ympäri menee 8766 tuntia, vaikka tuo luku ei menekään tasan 24 tunnin vuorokausiin. Tuo kuuden tunnin heitto paikataan joka neljäs vuosi pidettävällä karkauspäivällä. Voi niitä raukkoja, jotka ovat syntyneet 29. päivänä helmikuuta. Syntymäpäiviä saa juhlia vain kerran neljässä vuodessa. No se siitä.
Aurinkosähkövoimaloista tiedämme, että ne tuottavat Suomessa noin 900-950 nimellistehoiseksi laskettua tuntia energiaa vuodessa. Kapasiteetiltaan 100 watin (Wp) aurinkovoimala tuottaa siis noin 90-95 kilowattituntia (kWh) energiaa vuodessa. 1 kilowatin (kWp) voimala 900-950 kWh ja niin edelleen. Asennussuunta, paikka ja muut olosuhteet vaikuttavat lukuun jonkin verran, mutta suunnilleen. Likipitäen saman verran kuin Pohjois-Saksassa.
Suomen tuulivoimakapasiteetti on viime aikoina kasvanut voimakkaasti, vuoden 2016 lopun 1 528 MW:sta 2017 lopun 2 044 MW:iin. Kuvitellaan, että uusi kapasiteetti olisi rakennettu tasaisesti vuoden aikana, jolloin keskikapasiteetti oli 1 786 MW ja nimellistehoinen tuottoaika 2 687 tuntia (h) tai kapasiteettikerroin 31 prosenttia (%). Todellisuudessa rakentaminen on tainnut tapahtua pääosin keväällä ja kesällä, ja tuotto on parempi syksyllä, joten kapasiteettikerroin jää hiukan näin laskettua alhaisemmaksi.
Paljonko vesivoimaa tuotetaan?
Suomessa on noin 220 ”suurta” vesivoimalaa (yli 1 MW), yhteisteholtaan noin 3 100 MW. Ne tuottavat keskimäärin 13 TWh sähköä vuodessa. Tuotto vaihtelee hiukan edeltävän vuoden sateisuuden mukaan. Voimaloiden keskiteho on niinkin pieni kuin 14 MW, vaikka suurin voimala Imatralla on teholtaan 192 MW.
Vesivoiman kapasiteetti oli siis 2017 lopussa noin 1,5 kertaa tuulivoimakapasiteetti ja tuotto noin 2,7-kertainen. Nopeasti laskien tästä saadaan nimellistehoiseksi käyttöasteeksi 4 200 tuntia ja kapasiteettikertoimeksi 48 %. Vesivoimalat seisovat yli puolet ajasta! Tai todellisuudessa pyörivät alle nimellistehollaan. Syynä on yksinkertaisesti se, että vettä ei riitä käytettäväksi täydellä teholla jatkuvasti.
Tuulivoiman tuottoa rajoittaa tuulen puute, vesivoiman tuottoa veden puute. Oleellinen ero on siinä, että vettä on suhteellisen vapaasti mahdollista käyttää tarpeen mukaan, kun tuuli tuulee silloin kuin itse haluaa. Tämän eron ansiosta vesivoima sopii erinomaisesti säätövoimaksi, jolla paikataan tuotannon ja kulutuksen vaihtelua.
Ydinvoimaa tulee kuin kiskoilla
Meillä on tällä hetkellä neljä toiminnassa olevaa ydinreaktoria, yhteisteholtaan 2 752 MW. Siis vähemmän kuin vesivoimaloiden yhteisteho! Niillä kuitenkin tuotettiin 33,7 % eli 22,3 TWh vuoden 2016 koko 66,1 TWh:n tuotannosta. Lähes tuplasti vesivoimaloiden tuotto. Käyttöasteeksi saatiin 8 103 tuntia tai kapasiteettikertoimeksi 92,5 %. Sähköä tulee kuin junaa kiskoilla, tasaista tahtia ja jatkuvasti.
Tilastoissa on hauska kompa. Ydinenergialla tuotetaan 33,7 % sähköstä, mutta ydinenergian osuus kaiken energian kokonaiskulutuksesta (375 TWh 2017) Suomessa on 17 % eli noin 64 TWh. Lähes kolminkertainen ero verrattuna tuottoon. Selitys on, että ydinvoima on lauhdevoimaa ja hyötysuhde on noin 35 %. 65 % menee meren lämmittämiseen. Periaatteessa samasta syystä tilastoissa näkyy, että energian kokonaiskulutus on 375 TWh ja loppukäyttö 309 TWh.
Tuotantoa ja kulutusta pitää tasapainottaa
Sähkön kulutus vaihtelee Suomessa noin 5-15 gigawatin (GW) haarukassa, vuoden- ja vuorokaudenajan mukaan. Vuorokautinen vaihtelu on parin gigawatin luokkaa ja esimerkiksi viime viikolla kului sähköä vähimmillään 7,76 GW ja enimmillään 10,47 GW (keskimääräinen tuntikulutus). Tuotanto oli lähes joka hetki reilut kaksi gigawattia kulutusta pienempi ja erotus täytettiin tuonnilla.
Päivällä kulutus on suurempaa kuin yöllä, joten auringolla on tässä tehtävänsä. Varsinkin kesällä tarvitaan yhä enemmän jäähdytysenergiaa. Talvella kokonaiskulutus on suurempi kuin kesällä ja talvella on tuulista, joten tuulivoima komppaa tässä. Molempia on Suomessa toistaiseksi niin vähän, että niiden merkitys ei vielä juuri tunnu, mutta lisää tulee kovaa vauhtia.
Suomen sähköntuotannon kokonaiskapasiteetti on itse asiassa reilut 17 GW, eli enemmän kuin korkeinkaan kulutus. Ihan kaikki ei kuitenkaan ole joka hetki tarjolla ja sähkön markkinahinta lopulta määrää, missä tuotetaan ja missä ei. Tässä on talousmatemaatikoille vielä purtavaa, mutta palataan siihen tuonnempana.
Jouko Lampila
