Sähkön rooli? Jarmo Partanen LUT School of Energy systems Jarmo.Partanen@lut.fi
TOIMINTAYMPÄRISTÖN MUUTOKSET Sähkömarkkinat 16/03/2016 Jarmo Partanen
Sähkömarkkinat Driving Forces Sarjatuotantoon perustuva teknologia Sääriippuvainen sähkön tuotanto, jolla alhaiset käyttökustannukset
/MWh 900 800 700 600 500 400 Natural gas Coal Oil LNG 300 200 100 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
/MWh 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Natural gas Coal Oil LNG Wind Power Li-ion battery Power-to-gas Solar PV 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Aurinkosähkön kasvu on yllättänyt kaikki Tuulivoimasta on tullut edullisin (LCOE) tuotantomuoto monilla alueilla v. 2030 ydinvoimaa 5 600 MW
Sähkömarkkinat Driving Forces Kestävyys SÄÄRIIPPUVA TUOTANTO, MATALAT KÄYTTÖ- KUSTANNUKSET, SÄÄALTIS SÄHKÖNJAKELU Matala energian hinta Suuria vaihteluja Lyhyet käyttöajat nykyisille voimalaitoksille ja muuttunut ajojärjestys. Taloudellisia ongelmia Tehotasapainon hallinta, Vähenevä pyörivä massa Pitkiä verkkokatkoja Sähkön hinta Sähköjärjestelmän toiminta Käyttövarmuus
Sähkömarkkinat Spot hinta, vuosi ka.
Power Production in Germany, May 2014
Sähkömarkkinat Driving Forces Markkinamallihaaste Energy only markkinamalli Uusiutuvalla energialla pääosin alhaiset muuttuvat kustannukset (< 10 /MWh) Onko energialla hintaa, kun polttoaineella ei ole hintaa? Vesi, tuuli, aurinko ja ydin ovat aina markkinassa Merkittävillä muuttuvilla kustannuksilla toimivien laitosten kilpailukyky? Investointikustannus/watti + käyttötunnit ratkaisevat kilpailukyvyn, korkeat muuttuvat kustannukset myrkkyä Sähköverkkojen kustannukset ovat pääosin myös kapasiteettipohjaisia kiinteitä kustannuksia
Sähkömarkkinat Driving Forces Sarjatuotantoon perustuva teknologia Sääriippuvainen sähkön tuotanto, jolla alhaiset käyttökustannukset Säälle altis sähkönjakelujärjestelmä Palavatko valot; Tuuli-, aurinko-, aalto- ja ydinvoima ovat tehotasapainon hallinnan kannalta haasteellisia. Haja-asutusalueilla verkkohäiriöiden takia pitkiä katkoja. Energian varastointi Varastointi on lisäkomponentti energiajärjestelmässä investointi, jolla voidaan alentaa energiajärjestelmän kapasiteettitarpeita (resurssitehokkuus) Digitalisaatio Rajaton kustannustehokas kyky/mahdollisuus ohjata kysyntää (tehoa) on line Kapasiteetin tehokas käyttö Tehotasapainon ylläpito Keino kyberturvallisuuden hallintaan yhdessä paikallisen tuotannon ja varastoinnin kanssa
KUINKA ONGELMA RATKAISTAAN? VARASTOT KYSYNNÄN JOUSTO JOUSTAVA TUOTANTO ÄLYSÄHKÖ- VERKOT CH 4 AKTIIVINEN ASIAKAS Hinta? Ansaintamalli? Kannattavuus? Investoinnit? Markkinamekanismit, jotka kannustavat investoimaan kustannustehokkaaseen, joustavaan, käyttövarmaan ja kestävään energiajärjestelmään.
Faktoja Suomesta Älymittarit kaikilla asiakkailla Älymittareihin liitettyä ohjattavaa kuormaa > 2000 MW Maailman kärkituotteita sähköverkkoautomaatiossa ja tehoelektroniikassa Edelläkävijä joustomarkkinoiden kehittäjänä (Fingrid) Sähkömarkkinalaki, sähkön toimitusvarmuuskriteerit, 6/36 h Kahdeksan vuoden regulaatiojakso 2016-2023 sähköverkkoliiketoiminnalle
Uudet teknologiat, markkinakelpoisuus Kysynnän jousto, 0 -.. a Tehoelektroniikka sähkönjakelussa, 0-5 a Energiavarastot, 5-10 a Sähköautot, 0-10 a Hajautettu tuotanto, 0-5 a, 5-10 a CH 4
LVDC Distribution System Field Test Site 1000+ days in real life Control of power taken/supplied from/to mvnetwork, µgrid operation
Sähköverkot RoadMap 2025 Markkina- ja liiketoimintamallit, palvelut ja regulaatio Pientuotanto, kysynnänjousto, energian varastointi ja asiakasrajapinta Digitalisaatio, automaatio ja tiedonhallinta Aktiivisten resurssien hallinta älykkäässä järjestelmässä Normaali tila Kriisivalmius Verkkoteknologiat ja järjestelmäratkaisut
Sähköverkot RoadMap 2025 Palveluliiketoiminta Joustava sähkötoimialalla regulaatiomalli Varastoinnin liiketoiminta Kysynnänjouston markkinamallit Seuraavan sukupolven AMR-mittarit Asiakkaan kysyntäja joustoprofiili Markkinatoimijoiden roolit Kapasiteettipohjainen hinnoittelu Kapasiteetin riittävyyden varmistus Datahub Digitalisaatio sähkötoimialalla Kyberturvallisuus Tietoliikenne Markkina- ja liiketoimintamallit, palvelut ja regulaatio Digitalisaatio, automaatio ja tiedonhallinta Älykkään sähköjärjestelmän 16/03/2016 Jarmo suunnittelumetodiikka Partanen Aktiivisten resurssien hallinta älykkäässä järjestelmässä Normaali tila Kriisivalmius Pientuotanto, kysynnänjousto, energian varastointi ja asiakasrajapinta Verkkoteknologiat ja järjestelmäratkaisut Varastointitekniikat Microgridekosysteemit Uudet suojausratkaisut Microgridtuotekonseptit Kysynnänjoustoa edistävä rakennussääntely Sähköautot energiavarastona Älykkäät komponentit Aktiivisten resurssien vaikutukset jännitteen laatuun Tehoelektroniikka jakelujärjestelmissä Laajan kaapeloinnin haasteet
What did we agree in Paris 2015? Country pledges for 2030
What did we agree in Paris 2015? Liikenne 13,5 % Sähkö ja lämpö 24,6 % Muu poltto 9,0 % Teollisuus 10,4 % Maankäyttömuutokset 18,2 % Maanviljely 13,5 % X X
/ THE OPTIONS FOR ENERGY SOURCES
CCS NUCLEAR RENEWABLES
/ ARCHITECTURE
Current business SOLAR, WIND NEOCARBONISATION STORAGE BRIDGING New business opportunities
/ CASE BIOECONOMY+
Pulp, Paper and CO 2 Finland: By volume/mass CO 2 is the main product of our bioeconomy cluster. Pulp: 7 Mt AD Paper & board: 10 Mt Mt CO2 Fossil Biogenic Total Finland 4 17 21 Sweden 1 22 23 Norway 0.03 0.32 0.35 Form wood combustion 36 Mt Finland fossil CO 2 emissions 60 Mt
Power-to-x Excess electricity to chemicals, fuels and materials by using CO 2 Replacing crude oil, gas and gas condensates sähköpolttoaineet Source: M. Fasihi, M., Bogdanov, D., Breyer, C., 2015. Economics of global LNG trading based on hybrid PV-Wind power plants. 31st European Photovoltaic Solar Energy Conference (EU PVSEC) http://bit.ly/1oy5xcg
Sähköllä huikea historia mutta uskomaton tulevaisuus Edullinen, puhdas, rajaton energialähde Lämpöä, kylmää, työtä Sähköpolttoaineita, ruokaa