Sähköverkko- ja sähkökauppaliiketoiminnan nykytila ja kehitysnäkymiä

Raportti 15.6.2015 Sähköverkko- ja sähkökauppaliiketoiminnan nykytila ja kehitysnäkymiä Lappeenrannan teknillinen yliopisto 2015 Lappeenrannan teknillinen yliopisto Lappeenranta University of Technology PL 20/P.O. Box 20 FI-53851 Lappeenranta LUT Energy Systems Tel. +358 294 462 111 Fax. +358 5 411 7201 www.lut.fi Y-tunnus 0245904-2 ALV/VAT FI 02459042

2 Alkusanat Selvitystyön toteutuksesta on vastannut Lappeenrannan teknillisellä yliopiston (LUT) sähkömarkkinalaboratorion tutkimusryhmä. Professori Jarmo Partasen johdolla työn toteuttamiseen ovat osallistuneet professori Satu Viljainen, TkT Samuli Honkapuro, TkT Jukka Lassila, TkT Juha Haakana ja DI Salla Annala. Jarmo Partanen Satu Viljainen Samuli Honkapuro Jukka Lassila Juha Haakana Salla Annala

Sisällysluettelo 3 Alkusanat... 2 Sisällysluettelo... 3 1 Johdanto... 4 2 Energiamarkkinoiden yleinen kehitys... 5 3 Sähkön vähittäismarkkinat... 11 4 Sähkön käyttö/markkinoille (verkko, sähkökauppa) näkyvä teho ja energia... 15 4.1 Sähköautot... 16 4.2 Lämpöpumput... 18 4.3 Uusiutuvan energian tuotanto... 18 4.4 Yhteenveto ja vaikutusmekanismeja... 21 5 Energiatehokkuusdirektiivi... 23 5.1 Energia- ja kohdekatselmukset... 24 6 Joustomarkkinat ja kysynnän jousto... 26 7 Sähköverkkotoimintaan liittyvä regulaatio... 30 7.1 Taloudellinen regulaatio... 30 7.2 Toimitusvarmuuden kehittäminen... 31 8 Uudet verkkotekniikat... 33 8.1 Energiavarastot... 33 8.2 Pienjännitteinen tasasähköjakelu, LVDC... 34 8.3 Kehittyvä kaapelointi... 36 8.4 Mikroverkot... 37 9 Muutostrendien vaikutuksia sähköverkkoliiketoiminnan investointeihin ja operatiiviseen toimintaan... 38 Lähdeluettelo... 41

4 1 Johdanto Energiajärjestelmät ovat suuren muutokset alla. Järjestelmien useissa eri osa-alueissa on tapahtumassa samanaikaisesti merkittäviä muutoksia, jotka koskettavat sähköntuotantoa, sähkönsiirtoa ja -jakelua sekä sähkönkäyttöä. Muutoksilla on oleellinen vaikutus sekä sähköverkko- että sähkökauppaliiketoiminnan toimintaympäristöön. Tämän selvityksen tavoitteena on luoda katsaus sähköverkko- ja sähkökauppaliiketoiminnan nykytilaan sekä keskeisiin toimintaympäristön muutostekijöihin osaksi Energiateollisuus ry:n edunvalvontastrategian valmisteluprosessia. Työ keskittyy seuraaviin aihekokonaisuuksiin sähköverkkoliiketoiminta sekä sähkökauppa. Nämä jakaantuvat edelleen yleiskatsaukseen energiamarkkinoista, sähkönkysynnästä, energiatehokkuusdirektiivin käyttöönotosta, kysynnän joustosta, sähköverkkotoimintaan liittyvästä regulaatiosta, uusista verkkotekniikoista sekä vähittäismarkkinoista, joihin luodaan tässä raportissa tiivis katsaus keskittyen seuraavan 10 vuoden kuluessa tapahtuvaan kehitykseen.

5 2 Energiamarkkinoiden yleinen kehitys Energiajärjestelmissä on käynnissä merkittävin murros vuosikymmeniin. Monta suurta muutostekijää muuttaa energiajärjestelmien systeemiajattelua, tekniikkaa, merkitystä ja liiketoimintamalleja. Muutoksilla on vahva keskinäinen vuorovaikutus, mikä tekee tulevan kehityksen ennustamisen erityisen vaikeaksi, mutta samalla tarjoaa ennakkoluulottomille innovatiivisille toimijoille merkittäviä uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Vuosina 2015 2035 energia-alan investoinnit ovat globaalisti yhteensä noin $40 000 Mrd, josta noin $ 16 000 Mrd kohdistuu sähkösektorille. Euroopan osuuden sähkötekniikan investoinneista on arvioitu olevan $ 2 400 Mrd, USA:n $2 600 Mrd ja Aasian $6 700 Mrd (IEA 2014). Kasvava investointitarve tarjoaa suomalaisille olemassa oleville ja uusille vahvoille toimijoille erinomaiset (rajattomat) liiketoimintamahdollisuudet. Ilmastomuutoksen hillinnässä ja torjunnassa sekä kestävyysajattelussa kokonaisuutena puhtailla energiajärjestelmillä on merkittävä rooli. Ilmastomuutoksen torjuntaan liittyvät päätökset ovat pääosin poliittisia sisältäen paljon paikallisia näkemyksiä ja opportunismia. Kuva 2.1. Energiapolitiikan tavoitteita; kestävyys, kilpailukyky, omavaraisuus ja käyttövarmuus Poliittisilla päätöksillä on ohjattu puhtaiden energiantuotantoteknologioiden kehitystä. Syöttötariffeilla on kiihdytetty uusien teknologioiden teknistä ja taloudellista kilpailukykyä. Erityisesti aurinko- ja tuulivoimateknologian kehitys on ollut huikeaa. Aurinkosähköjärjestelmien kustannustehokkuuden oppimiskäyrä (learning curve) on yli kaksi vuosikymmentä noudattanut sääntöä; kapasiteetin tuplaus pudottaa järjestelmien hintaa 20 %. Etenkin Euroopassa käytössä olevat sähkömarkkinamallit ovat osoittautuneet haavoittuviksi toimintaympäristössä, jossa kehitystä pyritään ohjaamaan poliittisilla päätöksillä. Syöttötariffien turvin markkinoille on tullut paljon uusiutuvaan energiaan perustuvia

6 ohjaamattomia tuotantolaitoksia (aurinko- ja tuulisähkö). Syöttötariffia hyödyntävä sähkö on aina ensimmäisenä markkinassa hintatakuun turvin. Kun tätä sähköä on paljon markkinoilla, jää perinteisille tuotantomuodoille aiempaa vähemmän tuotantomahdollisuuksia ja yleensä myös aiempaa alemmalla hinnalla (päästökaupassa CO2:n hinta on ollut erittäin matala), (Kuva 2.1). Saksassa teollisuus on saanut sähkön markkinahinnalla, syöttötariffin maksuun tarvittava raha (tällä hetkellä noin 6 snt/kwh) on kerätty pienkuluttajilta, josta on seurannut merkittäviä sosiaalipoliittisia haasteita. Energian hinnalla on suuri merkitys kansakuntien kilpailukyvyn kannalta, tästä viimeisimpänä osoituksena liuskeöljyn ja -kaasun vaikutus USA:n taloudelliseen kehitykseen. demand Money This price will be paid by domestic customers Real cost price supply Lower market price, problematic for many producers RES is always first in the market quantity Kuva 2.2. Syöttötariffilla tuetun sähköntuotannon vaikutus sähkön spot-hintaan Monissa maissa (esim. Saksa, Espanja) uudella tuotannolla ei ole tasevastuuta (tulevan tuotannon ennakointia ja virheistä sanktiointia) kuten muulla perinteisellä tuotannolla on. Sähköjärjestelmän käyttövarmuuden kannalta ehdottoman tehotasapainon ylläpito on muuttunut aiempaa vaikeammaksi, kun muuttuvan kulutuksen rinnalle on tullut myös voimakkaasti vaihtelevaa tuotantoa. Aurinko- ja tuulisähkön erityispiirre on niiden tuotantokoneistojen inertian (liike-energian) pieni määrä verrattuna perinteiseen tuotantoon.

7 Riski laajojen koko sähköjärjestelmää koskevien häiriöiden (black out) esiintymiselle kasvaa. Tarve kaikenlaiselle joustolle sekä tuotanto- ja kulutuspuolella on hyvin ilmeinen. Myös alueellisen energiatasapainon (self sufficiency) merkitys on poliittisen epävakauden lisääntymisen myötä taas noussut aiempaa voimakkaammin esille. Yhteenvetona voidaan todeta, että voimakkaasti kasvava ohjaamaton ja syöttötariffeilla tuettu uusiutuvaan energiaan perustuva sähköntuotanto aiheuttaa merkittäviä vaikeuksia olemassa olevalle liiketoiminnalle ja energiajärjestelmän stabiilille (security) toiminnalle. Kestävyyden näkökulmasta kehitys on pitkällä aikavälillä myönteistä. Saksassa muutostilanteessa kestävyyskehitys on ollut jopa negatiivista, kun markkinoilta poistuvaa ydinenergiatuotantoa ja kilpailukyvyltään heikentynyttä maakaasua käyttävää tuotantoa on jouduttu korvaamaan kasvavalla määrällä ruskohiiltä. Millaisena tulevaisuus hahmottuu, poistuuko aurinko- ja tuulisähkö markkinoilta, kun syöttötariffikaudet aikanaan päättyvät. Epäilemättä näin ei tule tapahtumaan. Uusiutuvan energian edelleen lisääntyvä teknistaloudellinen kilpailukyky tekee siitä kilpailukykyisen ilman tukimaksujakin. Todetut ja vielä identifioimattomat haasteet on siis ratkaistava ja ne ovat ratkaistavissa. Onkin odotettavissa merkittävä ja inspiroiva tekninen ja liiketoiminnallinen muutos energiajärjestelmissä. Ei ole odotettavissa, että jokin yksittäinen teknologia olisi ylivoimainen ja ainoa ratkaisu todettuihin ongelmiin. Päinvastoin on odotettavissa tiukka markkinatalouteen perustuva kilpailu esim. olemassa olevaan tuotantojärjestelmään kehitettävien uusien joustojen ja energian varastoinnin kesken, (Kuva 2.3).

8 Kuva 2.3. Menetelmiä ohjaamattoman ja satunnaisesti vaihtelevan sähköntuotannon aikaansaamien haasteiden ratkaisemiseksi; energiavarastot, kysynnän jousto, joustavan tuotannon lisäys ja verkkojen siirtokapasiteetin lisäys Energian varastointitekniikoiden kehitystä vauhdittavat kasvava tarve energiajärjestelmissä ja sähköistyvän liikenteen ja työkoneiden nähtävissä oleva vahva kasvu. Energian varastointiin liittyvät tarpeet ja ratkaisut (superkondensaattorit, akut, vauhtipyörät, lämpö- ja kylmäakut, pumppuvoimalaitokset, E to Gas) alkavat toiminnallisesti millisekunneista ja jatkuvat kuukausitasolle. Varastojen taloudellinen kilpailukyky on nykyisin pääsääntöisesti heikko. Esimerkiksi yhden kwh lataaminen akkuun ja purkaminen takaisin käyttöön aiheuttaa noin 10 snt/kwh lisäkustannuksen. Toisaalta energiavarastojen käyttö on nykyisin minimaalista tarpeisiin verrattuna ja jos aurinkosähköjärjestelmien mukainen oppimiskäyrä toteutuu akkujen osalta, on kustannustaso 1-2 snt/varastoitu kwh realistinen. Tällöin akkuja tulee ns. joka paikaan. Kysymys kuuluu, koska tämä tapahtuu ja mitä liiketoimintavaikutuksia on seurauksena. Kysynnän jousto on laaja termi sisältäen kuormien lisäksi myös paikallisen tuotannon ja energian varastoinnin. Kysynnän jouston keskeiset kysymykset liittyvät liiketoimintamalleihin, asiakaskäyttäytymisen ymmärtämiseen ja teknologisiin ratkaisuihin. Kysynnän jouston merkittävä erityispiirre on sen nopeus, jousto on toteutettavissa nopeimmillaan millisekunneissa. Tällä on erityisen suuri arvo energiajärjestelmässä, jossa on

9 vain vähän liike-energiaa. Tällöin suuret kuormituksen tai tuotannon vaihtelut aiheuttavat nopeita ja suuria taajuusmuutoksia, jos säätövoimana on vain perinteisiä voimalaitoksia, joiden tuotannon lisäyksen aikavakiot ovat sekuntiluokassa. Ohjattavan eli joustavan tuotannon arvo kasvaa joustotarpeiden lisääntyessä. Kysymys on ansaintalogiikassa, onko lyhyen tuotantoajan aikana saavutettava liikevaihto riittävä myös pääomakustannusten kattamiseen. Jouston arvon lisääntyminen on käynnistänyt monia kehityshankkeita olemassa olevien tuotantolaitosten jouston lisäämiseksi. Energiamarkkinamallit (Market Design) ovat keskeisessä roolissa edellä olevien haasteiden ja kehitysaskeleiden ratkaisemisessa ja etenemisessä. Sähkö-, lämpö- ja kaasumarkkinoiden markkinamallit ja keskinäisvaikutukset luovat pohjan liiketoiminnan suunnittelulle ja toteuttamiselle. Euroopassa tavoitteeksi asetettu yhtenäinen sähkömarkkina-alue ja Energy only markkinamalli ovat kohdanneet edellä kuvattuja ongelmia. Laaja-alaisen analyysityön tulokset ovat toistaiseksi kuitenkin edelleen olleet vaatimattomia, selkeää tulevaisuuskuvaa ei ole hahmotettavissa. Pahimmillaan kehitys vie kohti järjestelmää, jossa kaikki tuotantomuodot ovat rankasti tuettuja, kapasiteettia on ylen määrin ja energian kokonaishinta kilpailukyvyn kannalta kestämätön. Tässäkin kauhuskenaariossa on tärkeätä ymmärtää oman liiketoiminnan kannalta keskeiset muutostekijät ja trendit. Markkinoille on tullut viime vuosina energiamarkkinan (Spot-kauppa) rinnalle myös uusia joustomarkkinatuotteita (taajuuden säätö, säätösähkö, reservimarkkinat), joilla on keskeinen vaikutus energiavarastojen, kysynnän jouston ja ohjattavan tuotannon liiketoimintamalleihin. Markkinamallit kiihdyttävät joustoon kykenevien tekniikoiden käyttöönottoa ja uudet tekniset mahdollisuudet luovat mahdollisuuksia uusille joustotuotteille. Joustotuotteita tarjoavat pääosin kansalliset siirtoverkkoyhtiöt (TSO), mutta on nähtävissä, että vastaaville tuotteille on tarpeita myös jakeluverkkotasolla ruuhkien ehkäisemiseksi ja alueellisten mikroverkkojen toiminnan mahdollistamiseksi. Sähkö-, lämpö- ja kaasuverkot (Transmission and Distribution) yhdistävät eri markkinoilla olevat tuotanto- ja kulutusresurssit, verkot toimivat markkinapaikkana aktiivisille resursseille ja ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Ideaalisissa verkoissa ei ole pullonkauloja (congestion), toiminta on keskeytymätöntä ja tehotasapainon hallinta on verkoista riippumatonta. Käytännössä näin ei ole vaan verkot asettavat reunaehtoja tehojen ja energioiden siirrolle, tehotasapainon hallinnalle ja käytön varmuudelle. Verkkojen merkitys energian kokonaishinnassa on merkittävä, etenkin jakeluverkkojen rooli investoinneissa on suuri.

10 Luotettavuudella ja energiajärjestelmän kokonaistilanteen seurannalla, hallinnalla ja automaatiolla on verkoissa ja niiden käytössä keskeinen rooli ja merkitys. Suurjännitteisten sähkönsiirtojohtojen rakentamiseen liittyvä vaikea lupaprosessi on useassa maassa todellinen pullonkaula optimaalisten verkkoratkaisujen kehittämiselle. Energiajärjestelmien toiminnan kokonaisymmärryksen merkitys korostuu perinteisen kolminaisuuden tuotanto, siirto ja jakelu sekä kulutus ja niihin liittyvien markkinamallien keskinäisvaikutusten lisääntyessä merkittävästi. Esimerkiksi tuotantojärjestelmien jouston lisäämiseen liittyvissä kehityshankkeissa on tärkeätä ymmärtää energiajärjestelmän tulevat tarpeet ja uusien kulutuspuolelle kehittyvien joustomahdollisuuksien vaikutus markkinamalleihin eli liiketoimintamalleihin. Vastaavasti kysynnän joustotuotteita kehittävien toimijoiden on ymmärrettävä ohjattavan tuotannon jouston kehitysmahdollisuudet ja joustomarkkinatuotteiden kehitysnäkymät sekä niiden vaikutukset omaan liiketoimintaan. EU:n sekä kansallisen tason määräykset korostavat energiatehokkuuden, pientuotannon sekä kysyntäjouston roolia energia- ja ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. Näiden toteuttamisessa loppukuluttajalla on keskeisin rooli, ja sähkömarkkinaosapuolet ovat toiminnassa lähinnä mahdollistajia, mutta eivät niinkään toteuttajia. Siten markkinaosapuolille asetetaan tyypillisesti velvoitteita verkkoonliittämisen ja markkinoillepääsyn osalta. Nämä velvoitteet tulevat jatkossakin korostumaan, eli verkkoyhtiön ja sähkön myyjän tulee mahdollistaa pientuotannon ja kysyntäjouston pääsy verkkoon ja markkinoille, sekä edistää (esim. yleisellä informaatiolla ja mittaustiedolla) asiakkaiden energiatehokkuutta. Nämä asiat ovat Suomessa jo varsin hyvällä mallilla; pientuotannon verkkoon liittämisestä on ohjeistus, useat yhtiöt ostavat asiakkaan verkkoon syöttämän sähkön, ja AMR-mittarit sekä verkkopalvelut mahdollistavat kulutuksen tunneittaisen mittaamisen, mittaustiedon välittämisen asiakkaille sekä kysyntäjoustotuotteiden tarjoamisen.

11 3 Sähkön vähittäismarkkinat Pohjoismaissa on työskennelty noin 10 vuoden ajan edellytysten luomiseksi yhteispohjoismaiselle sähkön vähittäismarkkinalle. Osa työstä on liittynyt asiakasrajapinnan prosessien (esim. myyjänvaihto) yhtenäistämiseen. Vuonna 2010 NordREG päätti, että asiakasrajapinnan tulisi perustua ns. myyjävetoiseen malliin (NordREG 2010), mikä poikkesi kaikkien Pohjoismaiden vallitsevasta käytännöstä. Tanskassa päätettiin yhden laskun malliin siirtymisestä kesällä 2012 (Energinet.dk). Alun perin malli oli tarkoitus ottaa käyttöön syksyllä 2014, mutta aikataulua on sittemmin muokattu ja tämänhetkinen tavoite on 1.3.2016 (Klima-, energi- og bygninsministeriet 2014). Myös Ruotsissa Energimarknadsinspektionen (2013) on ehdottanut pakolliseen yhteislaskutukseen siirtymistä. Norjassa regulaattori on ehdottanut läpilaskutusmallin käyttöönottoa vuoden 2016 alussa (NVE 2015). Mallissa yhden laskun tarjoaminen asiakkaalle olisi myyjälle vapaaehtoista. Verkkoyhtiön olisi kohdeltava myyjiä tasavertaisesti, eli jos se tarjoaa yhteislaskutusmahdollisuutta yhdelle myyjälle, sen on tarjottava sitä kaikille. Ehdotus on tällä hetkellä yhtiöiden kommentoitavana (kommentit ennen 27.4.2015). Myös Suomessa on selvitetty yhden laskun malliin siirtymistä. On kuitenkin vielä epäselvää, miten asiassa edetään. Marraskuussa 2014 Pohjoismaiden ministerineuvosto totesi tavoitteen yhteispohjoismaisesta vähittäismarkkinasta olleen liian kunnianhimoinen (Pohjoismaiden ministerineuvosto 2014). Vähittäismarkkinoiden integrointi pysynee kuitenkin pinnalla riippumatta siitä, kuinka pitkälle pohjoismaisten markkinoiden harmonisointi viedään. Syksyllä 2014 ACER:n julkaisemassa Energy Regulation: A Bridge to 2025 raportissa ehdotettiin vähittäismarkkinaintegraation tutkimista alueellisella ja Euroopan tasolla (ACER 2014). Helmikuussa 2015 julkaistussa Euroopan komission Energiaunionistrategiassa (European Commission 2015) todettiin, että kuluttajien pitäisi pystyä ostamaan energiaa vapaasti mistä tahansa jäsenmaasta. Euroopan tasolla mahdollinen integraatio toteutuu kuitenkin todennäköisesti hitaammin, sillä erot markkinoiden välillä ovat suurempia. Lisäksi strategiassa korostetaan kysyntäjouston ja älykkäiden teknologioiden (smart meters, smart appliances, smart grids) tärkeyttä. Suomessa valtaosalla asiakkaista on jo nyt etäluettavat ja tuntirekisteröivät mittarit. Tunneittainen mittaustieto mahdollistaa sopimustyypit, joissa hinta vaihtelee käyttöajan mukaan nykyistä päivä-/yöjaottelua monipuolisemmin. Päivä-/yötariffi on esimerkki time of use hinnoittelusta (TOU). TOU-hinnoittelussa vuorokausi on jaettu ainakin kahteen hintaportaaseen (peak/off peak), joiden aikana sovelletaan eri hintoja. Hintaportaita voi olla myös useampia. Hinnat ja niiden soveltamisajat on määritelty etukäteen. Critical peak pricing

12 hinnoittelussa (CPP) voidaan soveltaa ennalta määriteltyä, perustariffia huomattavasti korkeampaa hintaa esimerkiksi korkeiden tukkumarkkinahintojen aikana tai siirtokapasiteettirajoitteiden tai muiden sähköntoimituksen luotettavuuteen vaikuttavien ongelmien vallitessa. Tapahtumapäivien tai -tuntien enimmäismäärä, jolloin korkeampaa hintaa voidaan soveltaa, on rajattu. Muuna aikana (suurin osa päivistä) voidaan soveltaa TOUtariffia. Real time pricing hinnoittelussa (RTP) hinnat muuttuvat tyypillisesti tunneittain tukkumarkkinahintaan perustuen. Tällaiset tuotteet voivat edistää tuotanto- ja verkkoinfrastruktuurin tehokasta käyttöä ja uusiutuvan energian hyödyntämistä. Asiakkaiden kiinnostus uusien tuotetyyppien valintaa kohtaan lienee jatkossakin haasteellista (vrt. nykyinen myyjänvaihtoaktiivisuus). Ajan suhteen muuttuvien tariffien asettamista oletustariffiksi asiakkaille, jotka eivät aktiivisesti valitse muuta, on myös ehdotettu (esim. Faruqui et al. 2014). Osassa maista, joissa älykkäät mittarit on otettu käyttöön, on jo muutettu säänneltyjen tariffien rakennetta. Italiassa kaikkiin älykkäillä mittareilla varustettuihin kotitalouksiin, jotka eivät ole valinneet sopimusta vapaalta markkinalta, on sovellettu kaksiportaista TOU-tariffia kesästä 2010 lähtien (Autorità per l energia elettrica e il gas 2010). Ontariossa lähes kaikki säännellyillä hinnoilla sähköä ostavat asiakkaat (kotitaloudet ja pienet yritykset, jotka ostavat sähköä paikalliselta sähkölaitokselta) ovat kolmiportaisen TOUhinnoittelun piirissä (Ontario Energy Board 2014). Irlannissa älykkäiden sähkömittarien asennuksen on suunniteltu alkavan vuonna 2018 (CER 2014a). Sähkön vähittäishintojen sääntely lopetettiin huhtikuussa 2011 (ACER ja CEER 2013). Irlannin regulaattori (CER) on kuitenkin päättänyt, että jokaisen myyjän pitää kehittää CER:n määräysten mukainen TOUtariffi, jolle kotitaloudet siirretään oletusarvoisesti sopivan ajan kuluttua älykkään mittarin asentamisesta (CER 2014b). Oletustariffien kohdalla vaikutukset sähkönkulutukseen tuskin ovat yhtä suuria kuin piloteissa, joihin osallistujat ovat ilmoittautuneet vapaaehtoisesti, koska pilotteihin todennäköisesti hakeutuu energia-asioista keskivertokuluttajaa kiinnostuneempia osallistujia. Toisaalta vapaaehtoisissa ohjelmissa on mahdollista, että niihin ilmoittautuvat lähinnä kuluttajat, joiden ei tarvitse tehdä muutoksia kulutuksessaan hyötyäkseen tariffista (Broberg et al. 2014). Ajan suhteen muuttuvat tariffirakenteet ovat osittain ristiriidassa asiakkaiden toivoman helppouden ja hintojen ennustettavuuden kanssa. Esimerkiksi Dütschke ja Paetz (2013) tutkivat miten hinnoittelun dynamiikka, sovellettava hintaväli ja kysyntäjouston toteutustapa vaikuttavat hinnoitteluohjelman kokonaisarvioon. Dynamiikasta esitettiin kolme vaihtoehtoa: kolmiportainen TOU-tariffi, tunneittain vaihtuva hinta, jossa sovelletaan kolmea hintatasoa,

13 sekä määritellyn vaihteluvälin sisällä tunneittain vaihtuva hinta. Hinnan vaihteluvälille oli kaksi vaihtoehtoa: matala (15 25 snt/kwh) ja korkea (10 35 snt/kwh). Kysyntäjouston toteutustavalle oli myös kaksi vaihtoehtoa: manuaalinen laitteiden ohjaus (hintatieto kotinäytöllä) tai automaattinen ohjaus, jossa älykkäät laitteet reagoivat hintatietoon automaattisesti. Tutkimuksen osallistujat suosivat TOU-tariffia, matalaa hintaväliä ja automatisoitua kysyntäjoustoa. Kokonaisarvion kannalta merkittävin tekijä oli hinnoittelun dynamiikka. Toisaalta laitteiden etäohjaus tai käytön siirron suositteleminen voidaan nähdä myös nähdä negatiivisena kodin ja yksilön määräysvaltaan puuttumisena (Rodden et al. 2013). Uusilla tuoterakenteilla (ajan suhteen muuttuvat tariffit, etäohjaus) tuotteen tarjoajan hyvän maineen ja luotettavuuden tärkeys tulee entistä tärkeämmäksi. Myös Pakkasen ja Tuurin (2014a) Suomessa tehdyssä kyselytutkimuksessa korostui hintojen ennustettavuuden tärkeys. Hieman yli puolet vastaajista piti mieluisimpana sopimustyyppinä määräaikaista kiinteähintaista sopimusta. Toistaiseksi voimassa olevan sopimuksen valitsisi vajaa 15 % vastaajista, spot-hinnan kuukausikeskiarvoon perustuvan 10 % ja spottuntihintoihin perustuvan noin 6 %. Ariu et al. (2012) arvioivat, että noin 15 % suomalaisasiakkaista ostaa sähköä kiinteähintaisella sopimuksella, mutta noin puolet asiakkaista, jotka vaihtavat myyjää tai tariffia, valitsevat kiinteähintaisen sopimuksen. Suomalaiset kuluttajat vaikuttavatkin olevan haluttomampia ottamaan hinnan suhteen riskiä kuin esim. ruotsalaiset kotitaloudet. Ruotsissa pörssihintaan sidottu sopimus on yleisin sopimustyyppi (reilu 40 % asiakkaista) (Energimarknadsinspektionen 2015). Tuntihintaan perustuvat sopimukset ovat kuitenkin harvinaisia (Energimarknadsinspektionen 2014). Broberg et al. (2014) laskivat tuntihinnoilla sähköä ostavan ruotsalaisen kotitalouden säästöä kulutuksen siirtämisestä helmikuussa arkipäivänä ja totesivat, että melko epärealistisella kulutuksen siirtämisellä seitsemällä tunnilla eteenpäin hyöty mediaanikäyttäjälle on vain noin kaksi prosenttia päivän sähkökustannuksista. Pienten hyötyjen takia tuntihintojen valitsemista pidettiin epätodennäköisenä. Kuluttajien halukkuus siirtää laitteiden käyttöä itse tai sallia niiden etäohjaus vaihtelee laitteittain. Lämmitys ja ilmastointi nähdään tyypillisesti parhaiten kysyntäjoustoon soveltuvina laitteina (Broberg et al. 2014, Pakkanen ja Tuuri 2014a, Scala et al. 2010). Pyykinpesukoneen, kuivausrummun/-kaapin ja astianpesukoneen käytön siirtämisestä aiheutuu suurempaa vaivaa, jolloin myös vaadittava rahallinen hyöty on suurempi (Broberg et

14 al. 2014, Scala et al. 2010). Ruuanvalmistukseen ja viihteeseen liittyvää sähkönkäyttöä sen sijaan ei tyypillisesti olla valmiita siirtämään (Pakkanen ja Tuuri 2014a, Scala et al. 2010). Rahallisten kannustimien lisäksi kuluttajan asenteet ja arvot, esim. ympäristöasenteet vaikuttavat siihen, miten kuluttajat suhtautuvat erilaisiin tariffirakenteisiin, kulutuksen ohjaukseen ja sähkön pientuotantoon. Fenrick et al. (2014) huomasivat CPP-pilotin vaikutuksia analysoidessaan, että osallistujan vihreät asenteet vaikuttivat kulutuksen vähennykseen kriittisillä tunneilla enemmän kuin kodin laitekanta. Suhtautumiseen pientuotantoa kohtaan vaikuttavat mm. ympäristöasenteet, kiinnostus tekniikkaa kohtaan ja halu vähentää riippuvuutta energiayhtiöistä (Pakkanen ja Tuuri 2014b, Grönberg 2014). Taloudelliset motiivit vaikuttaisivat kuitenkin olevan tärkeimpiä laajassa mittakaavassa, joten pientuotantotekniikkojen hinnan lasku lisännee myös sähköä itse tuottavien kotitalouksien määrää. Esim. Pakkasen ja Tuurin (2014b) kyselytutkimuksessa suurin osa vastaajista piti korkeintaan kymmentä vuotta sopivana takaisinmaksuaikana pientuotantoinvestoinnille.

15 4 Sähkön käyttö/markkinoille (verkko, sähkökauppa) näkyvä teho ja energia Sähkön käytössä ja tuotannossa on tapahtumassa merkittäviä muutoksia, jotka vaikuttavat sähköenergian loppukäyttöön, jakeluverkon kautta siirretyn ja myyntiyhtiöiden myymän energian määrään sekä verkon huipputehoihin ja kuormitusprofiileihin. Muutoksia tulee myös kuormituksen ennustettavuuteen ja ohjattavuuteen. Energiatehokkuuden parantuminen pienentää energian loppukäyttöä ja siten myös verkossa siirretyn energian määrää. Asiakkaiden oma pientuotanto puolestaan ei vaikuta loppukäyttöön, mutta pienentää verkossa siirretyn energian määrää ja muuttaa kuormitusprofiilia ja ennustettavuutta, vaikkakaan ei pienennä huipputehoa. Energiatehokkuuden lisääminen voi tarkoittaa myös muiden energiamuotojen korvaamista sähköllä, kuten öljyn korvaaminen lämpöpumpuilla ja sähköautoilla. Sähköautot kasvattavat siirretyn energian määrää, lämpöpumput korvaavat öljyn ohella myös sähkölämmitystä, jolloin kokonaisvaikutus on siirrettävää energiaa pienentävä. Verkkoyhtiöiden kannalta keskeistä on tehon ja energian suhde; kustannukset riippuvat huipputehoista ja tulot nykyisellä hinnoittelurakenteella energiasta. Useat ennakoitavat muutokset pienentävät siirretyn energian määrää, mutta eivät vaikuta huipputehoihin, ainakaan niitä pienentävästi. Siten tarve kustannusvastaavalle tehopohjaiselle hinnoittelulle kasvaa, koska tällainen hinnoittelumalli turvaa verkkoyhtiön liikevaihdon energiapohjaista hinnoittelua paremmin, ja kannustaa asiakkaita pienentämään huipputehojaan, esimerkiksi kysyntäjouston keinoin. Sähkön myynnin näkökulmasta myydyn energian määrän pienentyminen pienentää liikevaihtoa ja kuormitus- ja tuotantoprofiilien sekä ennustettavuuden muutokset lisäävät toiminnan riskejä, erityisesti profiili- ja volyymiriskiä. Hintariski puolestaan kasvaa uusiutuvan tuotannon kasvattaessa tukkuhinnan volatiliteettiä. Johdannaissuojauksen ohella riskien hallintaan voidaan jatkossa käyttää tuntimittauksen mahdollistamia uudenlaisia hinnoittelumalleja sekä asiakkaiden ohjattavien kuormien ja energiavarastojen ohjauksia. Mikäli verkkoyhtiö edistää jatkossa tehokaistahinnoittelua, syntyy markkinoille kannusteet pyrkiä pienentämään kulutushuippuja. Kysynnänjousto tarjoaa tähän uusia mahdollisuuksia ja sen potentiaalin valjastaminen tarjoaa myös merkittävää liiketoimintapotentiaalia. Tässä

16 kohtaa on mm. nykyisillä sähkökauppiailla mahdollisuus saada korvaavaa liiketoimintaa pienenevän sähkön myynnin tilalle tarjoamalla asiakkaille uudentyyppisiä palveluita esim. juuri huippukuorman leikkausta varten. Alla olevassa kuvassa on hahmoteltu karkeasti erilaisten toimenpiteiden keskimääräisiä vaikutuksia jakeluverkon kautta siirrettävään tehoon ja energiaan. Kuva perustuu vuonna 2011 pidetyn asiantuntijatyöpajan näkemyksiin. Toimenpiteet, jotka pienentävät siirretyn energian määrää ja kasvattavat tai pienentävät vain vähän tehon tarvetta ovat ongelmallisempia nykyisen pääosin siirrettyyn energiaan pohjautuvan tariffirakenteen kannalta. Teho E. A. sähkönkäyttökojeiden (esim. LED-lamput) energiatehokkuus B. sähkönkäyttökojeiden määrä K. A. D1. C. I. J. H. G. B. D3. D2. F. Energia C. energiansäästö elämän asenteena D1. lämpöpumput sähkölämmityskohteessa D2. lämpöpumput muissa kuin sähkölämmityskohteissa D3. sähkön käyttö muulla tavoin lämmityksessä E. sähköautot; ohjaamaton lataus F. sähköautot; älykäs lataus G. asiakkaan energiavarastot H. kuorman ohjaus myyjän/aggregaattorin toimesta I. kuorman ohjaus asiakkaan toimesta J. kuorman ohjaus verkkoyhtiön toimesta K. asiakkaiden oma sähkön tuotanto Kuva 4.1. Erilaisten toimenpiteiden vaikutukset jakeluverkossa siirrettyyn tehoon ja energiaan (Partanen et al. 2012). 4.1 Sähköautot Sähköautojen osuus kokonaisautokannasta kasvaa pikkuhiljaa. Kuitenkaan lähivuosina Suomessa ei ole nähtävissä voimakasta osuuden kasvua kuten esimerkiksi Norjassa on tapahtunut. Suomessa ei todennäköisesti ole tulossa vastaavanlaisia sähköautojen tukimekanismeja, jotka laskisivat niiden nykyisin melko korkeita kuluttajahintoja lähemmäs

17 tai alle perinteisten polttomoottoriautojen hintoja. Lisäksi toistaiseksi akut rajoittavat suurinta ajomatkaa siten, että pitkiä matkoja ajettaessa sähköautot eivät ole varteenotettava vaihtoehto. Suomen kokonaisautokanta on n. 3.2 miljoonaa autoa ja keskimääräinen vuotuinen ajomatka 15 000 km. Skenaariossa, jossa sähköautojen osuus autokannasta olisi 10 %, tulisi sähköautojen lukumääräksi 320 000 kappaletta. Keskimääräisellä 0.2 kwh/km energian kulutuksella sähköautojen päivittäiseksi sähköenergian kulutukseksi tulee tällöin 2630 MWh. Vuoden energiaksi muutettuna kulutus on 960 GWh, joka olisi noin prosentti vuoden 2014 Suomen kokonaissähkönkulutuksesta (83.3 TWh). Kuitenkin suurin paine sähköautojen myötä kohdistuu 400 V pienjänniteverkkoihin, joiden kautta siirrettiin 36 TWh sähköä vuonna 2013. Sähköautojen lataus kasvattaisi siten pj-verkon kautta siirrettävää energiaa 3 %. Sähköautojen vaikutukset riippuvat huomattavasti siitä, millä logiikalla niiden latausta ohjataan. Sähköautojen yleistyessä niiden tarvitsema sähköenergia on kokonaan lisäystä sähköjärjestelmän aiempaan kuormaan. Mikäli niitä ladataan ohjaamattomasti siten, että autojen lataus aloitetaan välittömästi auton saavuttua kotiin, kasvavat verkon kuormat. Simulointien perusteella tämä ei kuitenkaan vaikuttaisi merkittävästi olemassa olevan jakeluverkon mitoitukseen. Älykkyyden tuominen lataustapahtumaan tekee sähköautosta parhaimmillaan joustavan kuluttajan sähköjärjestelmän näkökulmasta, joka tasapainottaa järjestelmän käyttäytymistä. Tällöin lataus voidaan ajoittaa sopivaan ajan hetkeen. Sähköautojen älykäs lataus onkin yksi tulevaisuuden keskeisistä kysynnän joustoresursseista. Kuluttajan kiinnostus sähköauton tarjoamiseen kysynnänjoustoresurssina tulee taloudellisen kannustimen kautta, joka voi syntyä esim. erillisen aggregaattorin toiminnalla tarjoamalla mm. ohjattavaa kuormaa säätösähkömarkkinoille tai spot-hinta ohjattua latauspalvelua. Sähköautojen latausta on mahdollista ohjata mm. Suomessakin käytössä olevilla etäluettavilla AMR-mittareilla tai ns. sähköautonlataustolppien tukemaa OCPP (Open Charge Point Protocol) hyödyntäen, jota myös useat kaupalliset toimijat tukevat. OCPP tarjoaa mm. standardimuotoisen rajapinnan lataustolppaan sekä niiden aggregoinnin esimerkiksi 3G yhteyden yli. Sähköautot tarjoavat yksittäisenä sähkönkysyntään osallistuvana ryhmänä samoja mahdollisuuksia kuin muukin kysynnän jousto tai esimerkiksi energiavarastot. Ne sisältävät suuren potentiaalin mm. verkon huipputehon leikkauksessa, uusiutuvan energian tuotannon tasapainottamisessa, taajuussäädössä, tasehallinnassa sekä jopa keskeytysten hallinnassa. Kuitenkin osassa näistä ns. tehon verkkoon syöttö (V2G, vehicle-to-grid) olisi merkittävässä