ESISELVITYS HAJAUTETUN PIENIMUOTOISEN SÄHKÖNTUOTANNON LIIKETOIMINNALLISISTA TOIMINTAEDELLYTYKSISTÄ LAPISSA

Transkriptio

1 ESISELVITYS HAJAUTETUN PIENIMUOTOISEN SÄHKÖNTUOTANNON LIIKETOIMINNALLISISTA TOIMINTAEDELLYTYKSISTÄ LAPISSA Osaraportti projektiin: Bioenergian käytön ja tuottamisen toteutettavuus Lapissa Petri Kuisma, TkT Rovaniemen ammattikorkeakoulu Janne Kurtakko PhD Lapin yliopisto 2008

2 2 1 JOHDANTO 1.1 TAUSTAA TARKASTELUN KOHTEEN MÄÄRITTELY TAVOITTEET RAPORTIN RAKENNE JA SISÄLTÖ SÄHKÖTOIMIALASTA 2.1 SÄHKÖTOIMIALA SÄHKÖN HINNAN MUODOSTUMINEN Sähkön tuottajahinnan ja kustannusten muodostuminen Sähkön siirtohinnan ja kustannusten muodostuminen SÄHKÖNTUOTANTOON VAIKUTTAVAT LAIT, LUPAKÄYTÄNNÖT, VEROT JA TUET 3.1 VALLITSEVA LAINSÄÄDÄNTÖ VIRANOMAISLUVAT VEROT, MAKSUT JA TUET Sähkön tuotannon verot Yhdistetyn sähkön ja lämmön tuotannon verotus Sähkön tuotannon liittymismaksut Sähkön tuotantoon liittyvät siirtotariffit Sähkön tuotantotuet Investointituet TOIMIALAN KEHITYS JA PIENTEN TOIMIJOIDEN MAHDOLLISUUDET SUOMESSA JA ERITYISESTI LAPISSA 4.1 POLIITTISET (ML. YMPÄRISTÖP. & TALOUSP.) TALOUDELLISET (ERIT. KEHITYSNÄKYMIÄ) SOSIOKULTTUURISET (ESIM. VIHREÄ SÄHKÖ) TEKNOLOGISET LAPIN ERITYISPIIRTEET PIENIMUOTOISEN SÄHKÖNTUOTANNON TUOTANTOKETJUT 5.1 AURINKOSÄHKÖ Aurinkoenergian jakautuminen maapallolle Säteily avaruudesta Maapallon lämpötase Pinnan kokonaissäteily Aurinkoenergian hyödyntäminen Passiiviset menetelmät Aktiiviset menetelmät Yhteenveto STIRLING-MOOTTORIT Yleistä Stirling- ja polttomoottorin vertailu Tyypit Moottorin toiminta Tehon kasvattaminen Edut ja haitat BIOMASSAT Biomassojen polttaminen sähköntuotannon perustana Biomassojen kaasuttaminen sähköntuotannon perustana Biomassan mädättäminen biokaasuksi sähköntuotannon perustana TUULIVOIMA Tuuliturpiini Tuulen liike-energia... 58

3 Hyötysuhde Potentiaaliset tuulivoiman tuotantoalueet Tekniset tiedot (MINI- JA PIEN)VESIVOIMA Vesivoiman osuus sähköntuotannosta Kehitysnäkymät Erityispiirteet Ympäristövaikutukset Pienvesivoima Kauppa- ja teollisuusministeriö vauhdittaa YHTEENVETO JA ARVIOITA YLEISESTI JA ERITYISESTI LAPIN KANNALTA SÄHKÖVERKKOON LIITTYMINEN 6.1 KAUPALLISET TOIMENPITEET TEKNISET PÄÄTOIMENPITEET TEKNISET LÄHTÖKOHDAT TURVALLISUUS JA SÄHKÖN LAATU LIITÄNTÄÄN TARVITTAVAT SÄHKÖJÄRJESTELMÄT PIENVOIMALAN JA SEN VERKKOLIITYNNÄN PÄÄKOMPONENTIT Kojeistot Jakelumuuntajat Tahdistuslaitteisto Suojaus- ja automaatiojärjestelmä Generaattori Loistehon kompensointi Jännitetason valinta Suojaus- ja ohjausjärjestelmät Sähkönmittaus KESKEISIMMÄT LAIT JA SÄHKÖTEKNISET TARKASTUKSET SÄHKÖVERKONHALTIJAN JA SÄHKÖNOSTAJAN KANSSA TEHTÄVÄT SOPIMUKSET KANNATTAISIKO ALKAA SÄHKÖYRITTÄJÄKSI? 7.1 KANNATTAVUUDEN TARKASTELUSTA LYHYESTI TUULIVOIMA BIOKAASUPERUSTAINEN SÄHKÖNTUOTANTO Hagström et al selvitys Muita selvityksiä PUUN KAASUTUKSEEN PERUSTUVA SÄHKÖNTUOTANTO KESKUSTELUA JA JOHTOPÄÄTÖKSET 8.1 VISIO / JATKOTUTKIMUKSEN KOHDE LAPIN KESTÄVÄN ENERGIANTUOTANNON JA KULUTUKSEN STRATEGIA VISIO / JATKOTUTKIMUKSEN KOHDE ERI TUOTANTOKETJUJEN SOVELTUVUUS LAPIN OLOSUHTEISIIN VISIO / JATKOTUTKIMUKSEN KOHDE BIOKAASUPOHJAINEN SÄHKÖN TUOTANTO KÄSIVARREN LAPISSA VISIO / JATKOTUTKIMUKSEN KOHDE BIOKAASUYHTEISÖ LÄNSI-LAPIN TURISTIKOHTEISSA VISIO / JATKOTUTKIMUKSEN KOHDE KYLÄYHTEISÖ LÄHTEET.103 LIITE 1 LAITTEISTOVALMISTAJIA PUUKAASUN TUOTANTOON PERUSTUVA PROSESSI Suomi Muut maat LIITE 2 YLIOPISTOTASOINEN ERIKOISTUNUT KOULUTUS 113

4 4 LIITE 2 AMMATTIKORKEAKOULUTUS Johdanto 1.1 Taustaa Sähkölle riittää (kasvavaa) kysyntää jatkossakin. Sähkötoimialalla sen sijaan voi tapahtua muutoksia, jotka pakottavat etsimään tai uusien yrittäjien kannalta ehkä mahdollistavat uusia liiketoiminnan muotoja. Kasvihuonepäästöjen vähentäminen on poliittisten toimenpiteiden kautta yksi tuotantomuotoihin ja toimialan rakenteeseen vaikuttava tekijä. Toinen keskeinen poliittinen kysymys on sähköntuotannon omavaraisuus. Riippumatta talouden globalisaation etenemisestä, näyttää enenevästi siltä, että energian osalta ml. sähköntuotanto valtiot tavoittelevat korkeaa omavaraisuutta. Suomessa, jossa esimerkiksi vuonna 2006 yli 55% kulutetusta sähköstä tuotettiin tuoduista raakaaineista (erit. ydinvoima, kivihiili, maakaasu ja öljy) ja 12,7% oli tuontisähköä (Energiavuosi 2007), asia on huomionarvoinen. Mm. kummastakin edellä mainitusta syystä kysymys kotimaisista ja erityisesti uusiutuvista energiamuodoista on ajankohtainen. Verrattuna perinteisiin energiantuotannon muotoihin, uusiutuviin energiamuotoihin liittyy usein tuotannon hajaantuminen pienempiin yksiköihin. Raaka-aineiden energiasisältö on pienempi, mistä johtuen niitä tarvitaan enemmän, jolloin pitkät kuljetusmatkat eivät ole välttämättä kannattavia. Tuotantoa (tai ainakin raaka-aineiden jalostusta) on aikaisempaa perustellumpaa siirtää lähemmäs raaka-aineiden tuotantopaikkaa. Toisaalta voi olla myös lopputuotteen (erit. sähkö ja lämpö) siirtohäviöiden välttämiseksi perusteltua siirtää tuotanto lähemmäs kulutusta. On olemassa aikaisempaa enemmän paineita hajautetun tuotannon ja pienempien tuotantoyksiköiden kehittymiselle. Vastapainona ovat suurtuotannossa saatavat mittakaavaedut, jotka sähköntuotannossa ovat merkittäviä sekä myös erilaiset fyysiset ja institutionaaliset rakenteet, jotka on luotu nykyisenkaltaista suurtuotannon logiikkaa noudattaen.

5 5 Lappi voi vallitsevassa kehityskulussa vaatia erityistä tarkastelua. Lapissa voi esimerkiksi maataloustuotannossa tapahtuvien muutosten vuoksi olla pinta-aloja, joita kannattaisi hyödyntää energiantuotannon tarpeisiin. Tässä raportissa tarkasteltavan sähköntuotannon osalta on merkittävää myös se, että sähköä voidaan joillekin alueille joutua siirtämään pitkiä matkoja. Hajautettu sähköntuotanto voi olla perusteltua siirtohäviöiden ja verkkoon tarvittavien investointien pienentämisen lisäksi, myös turvallisuusnäkökohdista. Tämä selvitys on osa laajempaa Bioenergian käytön ja tuottamisen toteutettavuus Lapissa hanketta. Selvitys on nähtävä alustavaksi esiselvitykseksi jo siitäkin syystä, että resursseja on varattu neljän henkilötyökuukauden ajalle. Tässä kontekstissa ja näissä puitteissa selvityksen tarkoituksena on valaista uuden pienimuotoiseen (yhteiskunnan kannalta hajautettuun) sähköntuotantoon keskittyvän yritystoiminnan mahdollisuuksia ja mahdollisia toimintamalleja ja niiden kannattavuutta Lapissa. Tavoitteet ja rajaukset esitellään lyhyesti kahdessa seuraavassa luvussa. 1.2 Tarkastelun kohteen määrittely Keskeinen rajaus koskee pienimuotoisen sähköntuotannon määritelmää. Projektin tausta on hyvä mainita yhtenä määritelmään vaikuttavana tekijänä. Projekti on lähtenyt liikkeelle erilaisista lehtiartikkeleista (esim. Holma 2005), joissa on kuvattu eri puolilla Eurooppaa toimivia pienimuotoisia yrittäjävetoisia sähköntuotantolaitoksia. Keskeistä on ollut yrittäjävetoisuus ja yrittäjävetoisen toiminnan mahdollisuuksien tarkastelu. Tätä kautta voitaisiin ajatella, että puhutaan kohtuullisen pienistä investointikustannuksista. Tätä kautta selkeää rajaa on kuitenkin vaikeaa vetää, koska mikä on toiselle sijoittajalle paljon voi olla toiselle vähän. Tarkastelun kohde rajataan tässä raportissa kuitenkin siten, että tarkastellaan ääritapauksessa korkeintaan miljoonan euron laitoksia. Pienimuotoista sähköntuotantoa voidaan rajata myös muutoin. Oleellisia ovat institutionaalisesti tehtävät määritelmät, jotka saattavat vaikuttaa mm. tukiin, kiinteiden tariffien vaikutusalaan, erilaisiin maksuihin ja mahdollisesti veroihin.

6 6 Esimerkiksi pientuottajien verkkoonpääsyä pohtinut KTM:n työryhmä on tehnyt esityksen siitä, että pientuottaja ei joudu jatkossa vastaamaan verkon vahvistamisesta koituvista kustannuksista. Samalla kaikkia tuottajia koskien siirtomaksulle tulisi yhtäläinen valtakunnallinen yläraja. Pienimuotoisen tuotannon määritelmäksi kaikkea sitä tuotantoa, joka liitettäisiin pienjännite- (400V) ja keskijänniteverkkoihin (6-70kV, pääosin 20kV). Käytännössä tämä tarkoittaa ensimmäisessä tapauksessa alle 100 kw laitoksia ja jälkimmäisessä tapauksessa maksimissaan noin 10-20MW laitoksia. (Pienimuotoisen sähköntuotannon verkkoon pääsyn helpottaminen 2006) Toisena esimerkkinä alle 1MVA laitoksia ei huomioida tarkasteltaessa kantaverkkoyritysten alueellislta verkonhaltijoilta perimiä kulutusmaksuja. Kun paikalliselta toimijalta peritään kulutusmaksua perustuen kantaverkosta ottoon, tuontiin ja yli 1 MVA:n generaattoreiden tuotannon summaan vähennettynä kantaverkkoon annon määrällä, tuovat alle 1MVA laitokset paikallisille verkonhaltijoille säästöä (ks. Repo ym. 2005; Lemström 2006; Vartiainen ym. 2005), joka esimerkiksi vuonna 2007 on 2,44 /MWh (Fingrid Oyj:n kantaverkkopalvelusopimus ). Sähköntuotantoon liittyen tarkasteltavina ovat ensisijaisesti alle 100kW sähköä tuottavat laitokset ja toissijaisesti alle 1MW sähköä tuottavat laitokset. Jossain määrin tässä raportissa tarkastellaan myös muita kuin biomassojen hyödyntämiseen perustuvia teknologioita. Ensisijainen tarkastelun kohde on kuitenkin liiketoiminnan edellytysten tarkastelussa em. tuotantoteknologisten rajausten vallitessa. 1.3 Tavoitteet Hankkeen päätavoitteena on selvittää ja Lapin ja Pohjois-Suomen alueelle soveltuvia hajautettuun sähköntuotantoon pohjautuvia yrittäjävetoisia liiketoimintamalleja. (Projektihakemus ).

7 7 Tavoitteen purkamista osiin edesauttaa Tekesin DENSY-hankkeen loppuraportissa esitelty periaatekaavio: LEVEL OF ANALYSIS Macro Meso Meso Governance Business Technology Initiatives Innovations Present Long-term TIME-PERSPECTIVE Kuva 1. Teknologian, hallinnon ja liiketoiminnan (mallien) vuorovaikutus (perustuen DENSY - Distributed Energy Systems 2007, 146) Kuvassa 1 liiketoiminnan puitteita rajaavat poliittisen vallankäytön kautta tehdyt säädökset ja toimenpiteet koskien yhteiskunnan eri instituutioita, joista kaikki vaikuttavat talouteen ja osa puolestaan on puhtaasti taloudellisia instituutioita. Eksplisiittisesti säänneltyjen instituutioiden muotojen lisäksi voidaan makrotasolle sijoittaa myös vallitseva kysyntä, joka on monin tavoin rutinoitunutta ja/tai rakenteellista eikä kuluttajien vapaasti valitsemaa 1. Toisaalta taloudellisen toiminnan taustalla ovat teknologioiden suomat mahdollisuudet. Institutionaalisten ja kysynnän reunaehtojen puitteissa taloudellista toimintaa rajaavat ja mahdollistavat teknologiat. Nykyisen tilan huomiointi ei pelkästään riitä. Yllä kuvatun vuorovaikutuksen kautta tapahtuu kehitystä, kun yrittäjät näkevät joko omissa yrityksissään tai toimijoina toisten omistamissa yrityksissä uusia markkinamahdollisuuksia ja resursseissa uusia palveluita sekä ottavat niitä käyttöön samalla rakentaen uusia liiketoiminnan malleja ja uutta yritystoimintaa (ks. Penrose 1959/1995). Yrittäjät myös hakevat jatkuvasti uusia teknologioita, joihin heitä kannustaa erityisesti uhka toisten yritysten innovatiivisuudesta kyse on toisaalta luovuudesta, toisaalta tuhosta: nk. luovasta 1 Kyseessä on taloustieteen ja taloussosiologian ikuisuuskysymys, johon tässä raportissa ei ole perusteita syvällisemmin pureutua.

8 8 tuhosta (Schumpeter 1943/1976). Näin kilpailu liiketoiminnassa edistää innovaatioita ja edelleen uusia teknologioita. Tapahtuvalla kehityksen aikana yritykset pyrkivät muiden organisaatioiden ohella vaikuttamaan myös institutionalisiin reunaehtoihin ja toisaalta niiden muuttaminen saatetaan nähdä lähtökohtaisesti tärkeäksi poliittisissa piireissä. Edellä esitetyn perusteella lähtökohtana tässä raportissa tehtäville pohdinnoille on oltava sähkömarkkinoiden tarkastelu. Tarkasteltavia asioita ovat mm. hyödykkeen luonne ja keskeiset kilpailuun vaikuttavat hyödykkeen ominaisuudet tässä tapauksessa lähinnä kustannukset, kilpailijoiden kustannustaso, hyödykkeen hinnan muodostuminen. Toisena asiana on tarpeen käydä läpi sähkötoimialan vallitsevat institutionaaliset reunaehdot. Tämä tarkoittaa erityisesti toimialaa ohjaavia säädöksiä. Lisäksi on tarpeen läpikäydä alaan kohdistuvat kustannuksiin ja tuottoihin vaikuttavat erilaiset verot, maksut ja tuet. Tätä kautta saadaan karkea käsitys uuden yritystoiminnan toimintamallien reunaehdoista. Liiketoimintamallien osalta on syytä huomata teknologioiden merkitys. Sähköntuotantoa tarkasteltaessa on keskeistä huomata, että vaikka ensisijaisesti tarkasteltaisiin sähkömarkkinoita, kuten tässä työssä tehtävissä tarkasteluissa, voi teknologioiden osalta tehtävä valinta johtaa toimintaan myös muilla markkinoilla, koska useilla tuotantoteknologioilla sähkön tuottaminen johtaa väistämättä myös muiden markkinakelpoisten ja liiketoiminnan mittakaavan huomioonottaen huomionarvoisten tuotteiden tuottamiseen. Ne on kannattavan toiminnan kannalta syytä ottaa jo lähtökohtaisesti huomioon. Sähkön tuottaminen johtaa useilla teknologioilla erityisesti samanaikaisen lämmön tuotantoon. Kokonaisuutta voidaan joutua optimoimaan monen eri tuotteen näkökulmasta. Teknologiavaihtoehtoja on tästä syystä välttämätöntä käydä läpi. Teknologiat kuten muutkin liiketoiminnan reunaehdot kehittyvät liiketoiminnan tavoin jatkuvasti. Teknologioiden tarkastelu tehdäänkin siksi siten, että tarkastellaan paitsi nykytilaa, myös jossain määrin kehitysnäkymiä. Tarkastelu tehdään osana

9 9 laajempaa muutoksia koskevaa tarkastelua, jossa arvioidaan lyhyesti näköpiirissä olevia poliittiset, taloudelliset, sosio-kulttuuriset ja teknologiset kehityskulut. Kannattavuustarkasteluihin siirryttäessä keskeinen rajoite on, että tarkastelun kohde on erittäin monimutkainen. Tämän työn puitteissa eikä ehkä yleisestikään ole mahdollista rakentaa mallia, jolla kattavasti arvioitaisiin vastauksia yht aikaisesti sekä mitä että miten kysymyksiin. Tarkastelu koskee vain määrättyjä teknologialiiketoimintamallipolkuja ja niillä joitain kohtia. Kuten edellä on sanottu, hankkeen tavoitteisiin vaikuttaa resurssointi. Kyseessä on pienimuotoinen esiselvitys, jota on suunniteltu jatkettavaksi myöhemmissä hankkeissa rahoituksen salliessa. Pääpaino on olemassa olevan materiaalin koostamisessa lappilaista näkökulmaa korostaen. Perustelu lähestymistavalla on myös se, että uusiutuviin energianuotoihin pohjautuvaa hajautettua sähköntuotantoa on tarkasteltu eri tahoilla jo varsin kattavasti, mutta koostettu yhteen varsin vähäisessä määrin. Lappilaisten toimijoiden kannalta olemme tämän hankkeen puitteissa ennen kaikkea kirjallisuuden keräämisen ja kommentoinnin sekä käytännön toiminnan että myöhempien selvitysten perustaksi. Kaikki edellä esitetty huomioiden, hankkeen tavoitteet voidaan tarkentaa osatavoitteiksi, joiden toteutumista voidaan arvioida tämän raportin perusteella: 1. Pohjautuen kirjallisuuskatsaukseen aikaisemmista tutkimuksista, tuoda lyhyesti esiin sähkötoimialan luonne nykyisin 2. Kirjallisuuskatsaukseen pohjautuen tuoda esiin keskeiset institutionaaliset reunaehdot 3. Edelleen kirjallisuuskatsaukseen perustuen esitellä keskeisiä sähkötoimialalla mahdollisesti tapahtuvia muutoksia ja karkeasti arvioida niiden vaikutusta sähkön hinnan kehitykseen ja muihin pienimuotoista sähköntuotantoa edistäviin tekijöihin Poliittisia toimenpiteitä (ml. ympäristö- ja talouspolitiikka; tuet) Talouden kehityskulkuja (erit. sähkön kysyntä ja hintaennusteet)

10 10 Sosiokulttuurisia muutoksia (esim. vihreän sähkön kiinnostavuus ) Teknologioissa tapahtuvia muutoksia 4. Käydä (edellisen kohdan alatavoitetta korostaen erityisesti) läpi pienimuotoisen sähköntuotannon teknologioita 5. Arvioida yrittäjävetoisen (pienimuotoisen) sähköntuotantoon keskittyvän liiketoiminnan syntymahdollisuuksia. Kirjallisuuskatsaukseen ja ryhmän ideoihin pohjautuen selvitetään erilaisia liiketoimintamahdollisuuksia; arvioidaan niitä ja summeerataan ja jossain määrin myös tehdään karkeita kannattavuuslaskelmia herkkyysanalyyseineen. 6. Jäsennetään selvityksen aikana kirjoittajille syntyneitä ideoita mahdollisiksi jatkotutkimushankkeiksi sähkötoimialaan liittyvään liiketoimintaan liittyen (ml. teknologinen kehitys, organisointi- ja johtaminen, ja liiketoimintamallit) 1.4 Raportin rakenne ja sisältö Raportti rakentuu siten, että luvussa 2 tarkastellaan sähkötoimialaa, luvussa 3 lakeja, lupakäytäntöjä, veroja ja tukia sekä edelleen luvussa 4 poliittisia, taloudellisia ja sosiokulttuurisia nähtävissä olevia kehityskulkuja. Luvussa 5 käsitellään sähköntuotannon tuotantoketjujen teknologisia vaihtoehtoja ja luvussa 6 sähköverkkoon liittymistä koskevia keskeisiä kysymyksiä. Luvussa 7 on tarkastelun kohteena sähköntuotantoliiketoiminnan kannattavuus muutamilla liiketoimintamalliteknologiayhdistelmillä. Luvussa 8 esitetään esiselvityksen aikana syntyneitä ajatuksia erityisesti jatkotutkimuskohteita koskien.

11 11 2 Sähkötoimialasta 2.1 Sähkötoimiala Sähkötoimialaa on tarkasteltu viime vuosina varsin perusteellisesti useissa selvityksissä, joista mainittakoon ainakin Martti Purasjoen (2006) ja Mikko Karan (2005a; 2005b) selvitykset. Niiden ja edelleen niissä käytettyjen lähteiden avulla saa sähkötoimialan tilanteesta varsin hyvän kuvan. Tässä yhteydessä asioita tarkastellaan huomattavasti rajallisemmin ja kattavamman kuvan saamiseksi kyseiset raportit tarjoavat hyödyllistä lisätietoa. Minkä tahansa toimialan ja siihen liittyvien markkinoiden luonteen ymmärtämisen keskeinen lähtökohta on kysymys hyödykkeen luonteesta ja erityisesti toimialan hyödykkeen ominaisuuksista aiheutuvasta hajanaisuuden asteesta (ts. differoinnin vrt. monopoli - mahdollisuudesta). Sähkö on erittäin homogeeninen hyödyke. Seurauksena tästä on, että sähköntuotantoa ajatellen kyseessä on lähes puhdas kustannuskilpailu eri toimijoiden kesken. Asia voisi olla toisin muun muassa siinä mielessä, että esimerkiksi sähkön tuotantotapa ja ympäristötietoisuus voisivat näytellä osaa sähkön kuluttajien ostokäyttäytymisessä. Ainakaan tähän mennessä näin ei ole kuitenkaan ollut. Voidaan siis ajatella, että kyseessä ovat yhdet laajat sähkömarkkinat eikä esimerkiksi markkinoiden kokoa tarkasteltaessa tarvitse tehdä sen laajempia pohdintoja. Markkinoiden koko Suomessa oli vuonna TWh, josta tuotua sähköä oli 12,7% (Energiavuosi 2006). Hyödykkeen luonnetta ajatellen voitaisiin ajatella, että toimialalla voisi vallita lähestulkoon taloustieteen ideaalimallien kaltainen täydellinen kilpailu. Esimerkiksi markkinatoimijoiden rajoitettu rationaalisuus ei vähäisten tarkasteltavien parametrien kautta ole samansuuruinen rajoite kuin monilla muilla markkinoilla varsinkaan ostajien puolella. Täydellinen kilpailu ei kuitenkaan sähkömarkkinoilla vallitse. Sähkömarkkinoiden toimintaa selvittänyt Martti Purasjoki totesikin raportissaan mm.

12 12 Näyttää selvältä, että sähkömarkkinoilla vallitseva hinnoittelutapa ei vastaa kilpaillun markkinan tapaa etsiä tasapainohintaa. Lukuisat seikat viittaavat oligopolisitiseen markkinarakenteeseen ja markkinavoimaan. (Purasjoki, 21) Tässä yhteydessä ei ole mahdollista eikä perusteltua tarkastella kattavasti Purasjoen näkemyksiä ja niiden perusteluita, mutta joitain huomioita sähkömarkkinoiden luonnetta koskien on syytä tässäkin nostaa esiin. Yksi keskeinen kilpailuun vaikuttava seikka on, että skaalaedut ovat ainakin nykyisillä sähkön tuotantomuodoilla pääsääntöisesti erittäin suuret. Ennen kaikkea ydinvoima on varsinkin saasteettomana pidettynä kokonaiskustannustasoltaan hyvin alhainen (etsi Lappeenrannan selvitykset). Suurelta osin tämä on pätenyt, myös energiaintensiivisiä maakaasua, hiiltä ja turvetta käyttäviin tuotantolaitoksiin. Vesivoima kuuluu myös tähän luokkaan, mutta sen lisärakentamismahdollisuudet ovat Suomessa varsin rajalliset on arvioitu, että uudisrakentamispotentiaalia on Suomen suojelemattomissa vesistöissä noin 460MW (Sähkön pientuotannon liittäminen verkkoon 2006). Keskeisenä lisäsyynä tuotannon keskittymiseen suuriin laitoksiin on ollut myös sähkön kulutuksen painottuminen teollisuuteen. On ollut perusteltua rakentaa suuria yksiköitä, joilla on voitu nopeasti vastata teollisuuden sotien jälkeen nopeasti kasvaneeseen sähköntarpeeseen. 30-luvun lopun alle 5 TWh kulutuksesta on päädytty nykyiseen yli 90 TWh kulutukseen, josta teollisuus käyttää edelleen yli puolet (Energiavuosi 2006). Voi olla (tälle näkemykselle emme tunne tosin empiirisiä perusteita), että sähköntuotannon rakentamiseen on vaikuttanut myös kulttuuri kun on opittu rakentamaan suurta, on myös pitäydytty suuressa 2. 2 Yksi mielenkiintoinen näkemys nykytilanteen syihin koskee myös käsitteitä. Lampinen (2002) on esittänyt, että perusvoima ja säätövoima on käsitteinä hahmotettu tavalla, joka on merkittävästi myötävaikuttanut lauhdevoimaloiden erit. ydinvoima - rakentamiseen. Niiden avulla voidaan turvata kesällä tarvittava perusvoima, jolloin tatlvella tarvittava lisäsähkö tuotetaan säätövoimalla. Voitaisiin kuitenkin myös ajatella niin, että etsitään perusvoimaratkaisuja, jotka noudattaisivat ainakin jossain määrin kulutuskäyrää, jolloin säätövoimaa, joka on tyypillisesti kallista tarvittaisiin vähemmän. Tällaisia uudella tavalla ajateltuja perusvoimaratkaisuja voisivat olla puuta käyttävät CHP-voimalat, joissa lisäsähkön tuotanto lisää myös sähkölämmistystä korvaavaa lämöntuotantoa ja tuulivoima, joka talvella pääsee ilman suuremman tiheyden takia suurempiin tuotantomääriin. Lampisen esitykseen voidaan kuitenkin suhtautua varauksin ainakin sikäli, että tuulivoima on edelleen varsin kallis tuotantomuoto, joten pelkässä kustannuskilpailussa se tuskin olisi käsitteitä

13 13 Erityisesti skaalaetujen yhtenä selkeänä indikaattorina toimii voimalaitosten jakaantuminen eri kokoluokkiin: Taulukko 1. Suomen voimalaitoskapasiteetti (MW) ja arvioitu tuotanto (GWh) (Pienimuotoisen sähköntuotannon verkkoon pääsyn helpottaminen 2006, 9) Skaalaetujen myötä laitokset ja vaadittavat investoinnit ovat muodostuneet suuriksi. Pienten toimijoiden tilannetta voi kuitenkin parantaa sähkön hinnan nousu, joka voi jatkua jos suuria laitoksia ei rakenneta. Lisärakentamisen esteenä ovat Purasjoen (2006, 26) näkemyksen mukaan sähköntuottajien kiinnostus pitää jatkossakin tarjonta niukkana, epäluottamus energiapolitiikan pitkäjänteisyyteen ja kannattavuuteen vaikuttaviin tekijöihin, ympäristöpolitiikan aiheuttamat paineet lupien saannissa ja neljäntenä se, että nousseet hinnat eivät ole riittävästi vaikuttaneet tukkuhintoihin. muuttamallakaan edennyt paljoa pidemmälle vapaassa kilpailutilanteessa. Sen sijaan poliittisiin päätöksiin käsitteiden muutos olisi voinut vaikuttaa ja sitä kautta myös kilpailun ohjailuun esimerkiksi nykyistä paremmin puhtaasti kotimaista energiantuotantoa suosivaksi ja kansallisen turvallisuuden näkökohdat paremmin humioivaksi.

14 14 Pienten tuottajien kannalta on myös oleellista muistaa, että hintaa ovat toimialalla tuottajien lisäksi jakamassa sähköverkkojen haltijat. Koska keskitetyistä laitoksista sähkö on kuljetetettava suuressa maassa hajanaisesti sijoittuneille kuluttajille, sähköverkkoliiketoiminta muodostaa toimialan arvoketjussa merkittävän osan. Jossain määrin tätä korostaa vielä sähköntuotannosta poiketen sähköverkkoliiketoiminnan monopoliluonne. Toimialan rakenne heijastuu esimerkiksi sähkön hinnan jakaantumiseen eri toimijoiden kesken. Sähkön hinnan muodostusta tarkastellaan tarkemmin seuraavassa luvussa. 2.2 Sähkön hinnan muodostuminen Sähkön hinnan muodostumista kotitalouden näkökulmasta ja keskisuuren teollisuusasiakkaan tapauksissa on kuvattu oheisissa energiamarkkinaviraston tuottamissa diagrammeissa (Kuva 2 & Kuva 3). Kotitalousasiakkaan sähkön hinnan muodostuminen Arvonlisävero 18 % Sähkön hankinta 33 % Sähköverot 8 % Sähkön myynti 6 % Jakeluverkkosiirto 31 % Kantaverkkosiirto 2 % Alueverkkosiirto 2 % yht. 10,19 snt/kwh Kuva 2. Sähkön hinnan jakaantuminen kotitalousasiakkaan tapauksessa (Energiavuosi 2006)

15 15 Keskisuuren teollisuusasiakkaan sähkön hinnan muodostuminen Arvonlisävero 18 % Sähköverot 7 % Sähkön hankinta 52 % Jakeluverkkosiirto 16 % Alueverkkosiirto 3 % Kantaverkkosiirto 3 % Sähkön myynti 1 % yht. 7,31 snt/kwh Kuva 3. Sähkön hinnan jakaantuminen keskisuuren teollisuusasiakkaan tapauksessa (Energiavuosi 2006) Kuten yllä olevista kuvista voidaan havaita, sähkön hinnan kaksi keskeisintä komponenttia ovat sähkön tuotanto ja sähkön siirto. Noin neljännes hinnasta on veroja. Seuraavissa kahdessa luvussa tarkastellaan tarkemmin hinnan muodostumista sähkön tuotannon ja siirron osalta Sähkön tuottajahinnan ja kustannusten muodostuminen Täydellisen kilpailun ideaalimallin pohjalta ajateltuna sähkön tuottajien saaman hinnan määrää (i) millaisia tuotantolaitoksia maahan on jo rakennettu ja (ii) tuo kapasiteetti huomioon ottaen, mikä on korkeimmat rajakustannukset omaava tuotantomuoto, joka voidaan ottaa käyttöön niin, että sähköä vielä tuolla kustannusten tasolla ostetaan. Tätä periaatetta ja eri tuotantomuotojen muuttuvia kustannuksia kuvaa oheinen Karan selvityksessä esitetty periaatekuva.

16 16 Kuva 4. Sähkön pörssihinnan muodostumisen periaate (Kara 2005, 38) Oheisesta kuvasta on syytä huomata, että se ei suinkaan kerro eri tuotantomuotojen kokonaiskustannustasosta, vaan siitä, miten hinta määräytyy nykyisellä kapasiteetilla. Oleellinen viesti kuvassa on, että olemassa olevan kapasiteetin puitteissa hinnan määrittää kallein tuotantomuoto, jolla tuotetulle sähkölle vielä löytyy kysyntää. Toisaalta kilpailu pakottaa kaikki tuottajat tuottamaan niin kustannustehokkaasti kuin mahdollista eli käyttämään kaiken edullisen kapasiteetin ensin ennen kuin on mahdollista nostaa hintaa ja siirtyä kalliimpiin tuotantomuotoihin. Tätä silmällä pitäen on hyödyllistä huomioida tällä hetkellä vallitseva kustannustaso keskeisten tuotantomuotojen osalta:

17 17 Kuva 5. Sähkön tuotantokustannukset vuoden 2006 kustannustasolla (Energia ja ilmasto Suomen malli vuoteen 2025) Suomessa tilanne ei kuitenkaan välttämättä noudata täysin Karan kuvassa olevaa ideaalimallia. Purasjoki on raportissaan (2006, esim. s. 27) huomauttanut, että erityisesti Fortumilla on Suomessa mahdollisuudet käyttää vesivoiman suhteen omaamaansa säätökapasiteettia ja valta-asemaa hintatason määrittämiseksi yhtiölle ja muillekin tuottajille edulliseen suuntaan. Ohessa on aiheeseen liittyen taulukko sähköntuottajien markkinaosuuksista vuonna 2001 tilanne ei ilmeisesti ole oleellisesti muuttunut.

18 18 Taulukko 2. Sähköntuottajien markkinaosuudet vuonna 2001 pohjoismaisilla ja kansallisilla markkinoilla (Nordic Competition Authorities, siteerattu lähteessä Kara 2005, 34) Kuluttajien kannalta tilanne on huono, jos määräävää markkina-asemaa esimerkiksi edellä kuvatun kaltaisesti hyväksikäytetään. Pienten tuottajien kannalta hintatason nostaminen on toisaalta kannustin, mutta toisaalta kyse on samalla hyvin epävarmasta tilanteesta, jossa suuri tuottaja voi helposti karistaa pienet toimijat kannoiltaan. Voidaan pitkällä aikavälillä ajatella, että liian korkeat hinnat houkuttelevat uusinvestointeja etenkin siinä tapauksessa, että vesivoiman osuus kokonaistuotannosta ja samalla sen merkitys hinnanmuodostuksessa jäisi hyvin pieneksi. Pienten toimijoiden on kuitenkin jatkuvasti huomioitava tuotantokustannuksiltaan edullisten tuotantolaitosten kustannustaso ja kapasiteetti sekä sijainti siirtokustannuksia koskevien tarkastelujen pohjaksi. Tilanteen tarkastelun vaikeusaste muuttuu oleellisesti vähäisemmäksi, jos pienet tuottajat voivat alentaa kustannustasoaan tai nostaa saamaansa hintaa merkittävästi tukien tai esimerkiksi kiinteän syöttötariffin kautta.

19 Sähkön siirtohinnan ja kustannusten muodostuminen Sähkön siirtohinnanmuodostusta tarkasteltaessa on oleellista hahmottaa periaatteet sähköverkon rakentumisesta. Selitetään asiaa oheisen periaatekuvan 3 avulla. Kuva 6. Sähkön kulku voimalaitokselta kuluttajalle. Luvut ovat vuodelta Sähkön hinnanmuodostus on vuodelta Yleiskuva sähkövoimajärjestelmän rakenteesta ja kustannusten muodostumisesta tuotannosta kuluttajalle saakka on esitetty kuvassa 6. Kuvassa on esitetty myös tilastotietoja Suomen sähkövoimajärjestelmän rakenteesta. Suomessa kaikki kuluttajat ja voimalaitokset on kytketty yhteiseen verkkoon, joka nykyään kattaa 3 Periaatekuva siksi, että kuvan luvut eivät ole ajan tasalla.

20 20 lähes sataprosenttisesti kaikki taloudet. Sähkövoimajärjestelmän nimenomainen etu on hyvällä hyötysuhteella tapahtuva voimansiirto. Siirtoetäisyydet voivat olla pitkiä kuten Lapissa. Pyrkimys hyvään hyötysuhteeseen merkitsee sitä, että siirron ja jakelun häviöt on pidettävä mahdollisimman pienenä. Koska häviöiden muoto on RI 2 ja siirrettävä teho on muotoa UI, seuraa, että mitä suurempia tehoja on siirrettävä sitä suurempia jännitteitä on käytettävä. Toisaalta laitteiden hinnat kasvavat voimakkaasti käytettävän jännitteen ja siirrettävän tehon mukaan. Näiden optimina kullekin siirtoteholle ja etäisyydelle muodostuu oikea jännitetaso kuvan 6 mukaisesti. Johdot rakennetaan yleensä johtorenkaiksi ja silmukkaverkoiksi. Näin parannetaan verkon käyttövarmuutta, sillä syöttöasemat voivat saada sähköä useampaa tietä. Suurimmilla siirtojännitteillä johtorenkaat pidetään yleensä aina suljettuina, koska tämä on edullista jännitteen alennuksen ja tehohäviöiden kannalta. Rengaskäyttö vaatii kuitenkin huomattavasti kalliimman releistyksen kuin säteittäisverkko. Tämän vuoksi suurjännitteisten jakeluverkkojen johtorenkaat pidetään normaalisti auki ja rengasmuotoa käytetään pääasiassa vianetsinnässä ja verkon kytkentää muutettaessa. Pienjänniteverkot ovat maaseudulla kustannussyistä miltei yksinomaan säteettäisiä. Kaupungeissa ne ovat useimmiten rengastettuja, mutta niitä käytetään säteettäisesti. Siirto- ja jakeluverkkona on 3-vaiheinen vaihtosähköjärjestelmä yleisin. Se on edullinen muuntamisen ja moottorikäytön kannalta. Pienjänniteverkossa kytketään yksivaiheiset kuormitukset vaihejohtimen ja nollan väliin. Vaihtosähkön taajuus on Euroopassa yleisesti 50 Hz ja esimerkiksi Yhdysvalloissa 60 Hz. Järjestelmän jännite ilmoitetaan kahden vaihejohtimen välisenä arvona (pääjännite). Verkon suurin käyttöjännite on tärkeä, koska se määrittää laitteiden valinnan jännitteen kannalta. Suomessa yleisesti käytössä olevat jännitteet ovat o kantaverkko 420, 245, 123 kv o maaseudun suurjänniteverkko 24 ja 52 kv o kaupunkien suurjänniteverkko (kaapeli) 12 ja 24 kv o pienjännitejakeluverkko 240 V