Sähkön kysyntäjouston edistäminen Sähkön kysyntäjouston roolia ja tavoitteita sähkömarkkinoilla selvittäneen työryhmän mietintö Työ- ja elinkeinoministeriön julkaisuja Energia ja ilmasto 15/2008
Sähkön kysyntäjouston edistäminen Sähkön kysyntäjouston roolia ja tavoitteita sähkömarkkinoilla selvittäneen työryhmän mietintö Työ- ja elinkeinoministeriön julkaisuja Energia ja ilmasto 15/2008
Julkaisusarjan nimi ja tunnus Käyntiosoite Postiosoite Työ- ja elinkeinoministeriön julkaisuja Aleksanterinkatu 4 PL 32 Puhelin 010 606 000 00170 HELSINKI 00023 VALTIONEUVOSTO Telekopio (09) 1606 2166 Energia ja ilmasto 15/2008 Tekijät (toimielimestä: nimi, puheenjohtaja, sihteeri) Timo Ritonummi, puheenjohtaja Mika Matikainen (EMV), sihteeri Julkaisuaika Toukokuu 2008 Toimeksiantaja(t) Työ- ja elinkeinoministeriö Toimielimen asettamispäivä 8.3.2007 Julkaisun nimi Sähkön kysyntäjouston edistäminen Tiivistelmä Sähkön kysyntäjoustolla tarkoitetaan ajoittaista sähkönkulutuksen siirron toiseen ajankohtaan pois sähkönkysynnän huippuajankohdasta ja huippuhinnoista. Kysyntäjoustolla on siten ero energian säästöön ja energiatehokkuuden lisäämiseen, mitkä vähentävät kulutusta tasaisemmin. Lisäksi kysyntäjoustolla vaikutetaan melko suoraan sähkömarkkinoiden hinnanmääräytymiseen. Etäluettavien sähkömittareiden käyttöönottoa on edellytyksenä, jos sähkön kysyntäjoustoa halutaan laajentaa sähkön pienkäyttäjiin. Etäluettava mittarointi etenee Suomessa melko ripeästi. Vuoden 2007 lopulla etäluettavia pienkuluttajien mittareita oli noin 616 000, eli noin 20 % runsaasta 3 miljoonasta pienkuluttajien mittareista. Teetetyn selvityksen mukaan vuoden 2010 lopulla käytössä olisi noin 1,4 miljoonaa etäluettavaa mittaria, eli noin 44 % pienkäyttäjien mittareista olisi etäluennan parissa. Kysyntäjouston kannalta sähkönkäyttäjät on jaettavissa kolmeen ryhmään. Suurteollisuus toimii jo sähkömarkkinoilla sisältäen tarjouksiinsa kysyntäjoustoa tilanteen mukaan. Muussa teollisuudessa sähkönkulutus on vaihtelevampaa ja kysyntäjoustomahdollisuudet ja sen tuomat hyödyt eivät usein ole tiedossa. Sähkölämmittäjät ovat kysyntäjoustomielessä selkeämpi, tasaisempi ryhmä ja lisäksi nykyinen yö-päivä-sähkön käyttötottumus on hyvä pohja laajennettaessa kysyntäjoustoa sähkölämmittäjille. Muut pienkäyttäjät ovat lukumääräisesti suuri ryhmä, mutta kulutukset ja joustomahdollisuudet ovat pienet. Työryhmä ehdotti monia etäluettavaan, tuntimittaavaan mittarointiin liittyviä ehdotuksia, mm. etäluettavan mittaroinnin laajentamista siten, että jokaisessa jakeluverkossa tulisi olla vähintään 80 % käyttöpaikoista tuntimittauksen parissa vuoden 2014 alussa. Markkinoille tarvitaan lisää kysyntäjoustoa sisältäviä tuotteita. Pienkäyttäjäpäässä tuntimittaus ja taselaskennan perustaminen sille mahdollistaa tuntihinnoitellun sähkön ja hyödyn saamisen kalliin sähkön käytön välttämisestä. Yksinkertaistaen voidaan puhua yö-päiväsähkön hinnoittelun ja siihen liittyvän lämmityskuormien ohjauksen muuttumisesta dynaamisemmaksi. Työryhmän arvion mukaan teollisuuden kysyntäjoustopotentiaali Elspot-markkinoilla on noin 500 MW (riippuu vahvasti sähkönhintatasosta ja teollisuuden tuotantotilanteesta) ja sähkölämmityksen potentiaali on noin 300 MW. Sähkölämmityksen potentiaalin arviointi on haastavaa ja riippuu monesta tekijästä. Työ- ja elinkeinoministeriön yhdyshenkilö: Energiaosasto/Timo Ritonummi, puh. 010 606 4798 Asiasanat kysyntäjousto, sähkömarkkinat ISSN 1797-3562 Kokonaissivumäärä 101 Julkaisija Työ- ja elinkeinoministeriö Kieli Suomi ISBN 978-952-227-039-9 Hinta 20 Kustantaja Edita Publishing Oy
Esipuhe Kauppa- ja teollisuusministeriö asetti 8.3.2007 työryhmän valmistelemaan toimia sähkön kysyntäjouston kehittämiseksi ja sovittamiseksi osaksi sähkömarkkinoita. Työryhmä sai tehtäväkseen kartoittaa sähkön kysyntäjouston ja siihen liittyvän muun kehityksen kuten etäluettavien sähkömittareiden mukaan tuomat mahdollisuudet käyttäen hyväksi myös aiemmin tehtyjä selvityksiä. Työryhmän puheenjohtajaksi nimettiin yli-insinööri Timo Ritonummi kauppa- ja teollisuusministeriöstä ja jäseniksi neuvotteleva virkamies Arto Rajala kauppa- ja teollisuusministeriöstä, ryhmäpäällikkö Ritva Hirvonen Energiamarkkinavirastosta, apulaisjohtaja Päivi Seppälä Kuluttajavirastosta ja johtava asiantuntija Risto Lindroos Fingrid Oyj:stä. Pysyviksi asiantuntijoiksi työryhmään nimettiin asiantuntija Riina Heinimäki Energiateollisuus ry:stä ja johtava asiantuntija Jouni Punnonen Elinkeinoelämän keskusliitto EK:sta (siirtyi toisen työnantajan palvelukseen työn aikana). Työryhmän sihteerinä toimi yli-insinööri Mika Matikainen Energiamarkkinavirastosta. Työryhmä otti nimekseen kysyntäjoustotyöryhmä. Kauppa- ja teollisuusministeriö teetti Enease Oy:llä työryhmän työtä tukevan selvityksen Sähkön pienkuluttajien etäluettavan mittaroinnin päivitetty tila. Selvityksen tuloksia on sisällytetty tähän työryhmäraporttiin. Työryhmä on kuullut seuraavia asiantuntijoita: toiminnanjohtaja Juhani Nenonen Suomen Omakotiliitto ry, energia- ja infrastruktuuripäällikkö Stefan Sundman Metsäteollisuus ry, energiajohtaja Mikko Rintamäki Outokumpu Oyj edustaen myös Suomen ElFi Oy:tä, myyntipäällikkö Pekka Agge Turku Energia Oy, toimitusjohtaja Paula Ala-Nojonen Kainuun Sähköverkko Oy, toimitusjohtaja Risto Lappi Vantaan Energia Sähköverkot Oy, tuotehallinnan johtaja Mauri Patrikainen Landis+Gyr Enermet Oy, AMR projektipäällikkö Lasse Martikainen ista Suomi Oy sekä tietosuojavaltuutettu Reijo Aarnio tietosuojavaltuutetun toimisto. Saatuaan työnsä mietinnön osalta päätökseen, jättää työryhmä mietintönsä työ- ja elinkeinoministeriölle. Helsingissä 11 päivänä maaliskuuta 2008 Timo Ritonummi Arto Rajala Risto Lindroos Riina Heinimäki Ritva Hirvonen Päivi Seppälä Mika Matikainen
Sisällys Esipuhe... 5 Sisällys... 7 Tiivistelmä... 9 1 Tehtäväksianto ja rajaukset... 13 2 Nykytilanteen kuvaus... 18 2.1 Johdanto.... 18 2.2 Sähkön kulutusvaihtelut Pohjoismaissa.... 20 2.3 Kysyntäjousto osana sähkömarkkinoiden eri osa-alueita... 21 2.4 Sähkön kysyntäjousto nykyisin sähkömarkkinoilla... 26 2.5 Sähköntuotantokapasiteetti ja sen tila.... 30 2.6 Tasehallinta... 32 2.7 Häiriöreserviksi varatut kuormat ja toiminta tehopulassa... 34 2.8 Muutosnäkymiä sähkön tuotannossa ja kulutuksessa.... 37 2.9 Pienkäyttäjien etäluennan tilanne Suomessa... 39 2.10 Pienkäyttäjien etäluennan kansainvälinen tilanne... 44 2.11 Kysyntäjouston kansainvälinen tilanne... 46 2.12 Sähkönmyyjän näkökulma... 46 2.13 Jakeluverkonhaltijoiden näkemys.... 49 3 Kysyntäjousto pienkäyttäjäsektorilla... 54 3.1 Sähkön kysyntäjousto pienkäyttäjän näkökannalta... 54 3.2 Mittaustiedon hyödyntäminen... 55 3.3 Vaihtoehdot pienkäyttäjien kuormanohjaukselle... 57 3.4 Sähkömarkkinoiden kehitys ja kysyntäjousto... 61 4 Kysyntäjousto teollisuudessa ja muilla sektoreilla... 62 4.1 Kysyntäjouston tila teollisuudessa... 62 4.2 VTT:n selvitys sähkön kysyntäjouston potentiaalista teollisuudessa.... 63 4.3 Palveluntarjoajat ja kysyntäjoustokuormien kokoojat (aggregoijat)... 66
5 Mittarointi ja muut tekniset edellytykset... 67 5.1 Etäluettavien mittarijärjestelmien ominaisuuksia.... 67 5.2 Mittausvälitarkastelua.... 70 5.3 Etäluennan kustannukset verkonhaltijalle... 71 5.4 Etäluennan tuomat hyödyt... 72 6 Työryhmän näkemys kysyntäjouston asemasta ja tarjoamista mahdollisuuksista.... 74 6.1 Kysyntäjouston asema... 74 6.2 Kysyntäjouston mahdollisuudet... 74 6.3 Sähkömarkkinoiden muutokset... 77 7 Kysyntäjouston edistämismahdollisuudet.... 78 7.1 Johdanto.... 78 7.2 Tuntimittaus ja taseselvitys... 79 7.3 Mittauslaitteiston hankkiminen... 82 7.4 Mittaustiedon hyödyntäminen ja hyödyntämisen reunaehdot.. 85 7.5 Ohjattavien kuormien syntyminen... 88 7.6 Kuormien ohjattavuus.... 89 7.7 Hinnanmuodostus ja tuotteet... 89 8 Työryhmän ehdotukset... 92 8.1 Johdanto.... 92 8.2 Tuntimittaus ja taseselvitys... 92 8.3 Mittauslaite ja tiedonsiirtojärjestelmät... 93 8.4 Mittaustiedon omistus ja hyödyntäminen.... 94 8.5 Pienkäyttäjien kuormien ohjaus.... 95 8.6 Hinnan muodostus ja tuotteet... 96 9 Ehdotusten vaikutukset... 98 Lähteet... 100
9 Tiivistelmä Kysyntäjousto-työryhmän tehtävänä oli valmistella toimia sähkön kysyntäjouston kehittämiseksi ja sovittamiseksi osaksi sähkömarkkinoita. Lisäksi työryhmän tehtävänä oli kartoittaa sähkön kysyntäjouston ja siihen liittyvän muun kehityksen kuten etäluettavien sähkömittareiden mukanaan tuomat mahdollisuudet. Työryhmä määritteli sähkön kysyntäjoustoksi ajoittaista sähkönkulutuksen siirtoa toiseen ajankohtaan pois sähkönkysynnän huippuajankohdista ja huippuhinnoista. Kysyntäjoustoa voi myös olla kulutuksen hetkittäinen poisjääminen kokonaan. Kysyntäjoustolla on kuitenkin selvä ero energian säästöön ja energiatehokkuuden lisäämiseen, mitkä vähentävät kulutusta tasaisemmin. Lisäksi kysyntäjoustolla vaikutetaan suoraan tai melko suoraan sähkömarkkinoiden hinnanmääräytymiseen, kun taas säästöllä hintakytkentä on heikompi. Kysyntäjoustossa on erotettavissa kolme pääryhmää: suurteollisuus, pieni- ja keskisuuriteollisuus sekä sähkölämmittäjät. Pienkäyttäjät, jotka eivät ole sähkölämmittäjiä, ovat kysyntäjouston kannalta laajassa mittakaavassa liian pieniä kuormia ohjattavaksi. Työryhmän arvion mukaan teollisuuden markkinoille tarjottavissa oleva kysyntäjoustopotentiaali on noin 500 MW ja sähkölämmityksen potentiaali on noin 300 MW. Potentiaalit riippuvat monista tekijöistä ja kaikkiin niihin liittyy epävarmuuksia. Sähkön tukkumarkkinoiden osalta kysyntäjousto toimii nykyisin varsin hyvin. Tukkumarkkinoilla sekä Elspot että Elbas ja säätösähkömarkkinoilla tulee vähintään säilyttää nykyiset tuotteet. Mahdollisuuksia antaa markkinoille kysyntäjoustotarjouksia tulee kuitenkin lisätä. Tasesähkön hinnan tulee olla myös riittävän reaaliaikaisesti saatavilla. Etäluettavat tuntimittaavat mittarit ja tuntikohtainen taseselvitys ovat edellytyksenä sähkön pienkäyttäjien kysyntäjoustolle. Etäluettava sähkömittarointi etenee Suomessa melko ripeästi. Vuoden 2007 lopulla etäluettavia pienkäyttäjien mittareita oli noin 616 000, eli noin 20 prosenttia runsaasta 3 miljoonasta pienkäyttäjien mittareista. Teetetyn selvityksen mukaan vuoden 2010 lopulla käytössä olisi noin 1,4 miljoonaa etäluettavaa mittaria, eli noin 44 prosenttia pienkäyttäjien mittareista olisi etäluennan parissa. Työryhmä ehdottaa siirryttäväksi pääsääntöisesti etäluettavaan tuntipohjaiseen sähkönmittaukseen asteittain vuoteen 2014 mennessä. Vuoden 2009 alun jälkeen ei enää asennettaisi ei-tuntimittaavia mittareita, vuoden 2010 alkuun mennessä jokaisella jakeluverkonhaltijalla tulee olla suunnitelma siirtymisestä etäluettaviin,
tuntimittaaviin mittareihin ja vuoden 2014 alusta lähtien jokaisen verkonhaltijan verkossa tulee käyttöpaikoista olla vähintään 80 prosenttia etäluettavan tuntimittauksen piirissä. Kaikkien yli 3 x 25 ampeerin pääsulakkeilla varustettujen käyttöpaikkojen tulee tällöin olla tuntimitattuja ja etäluettavia. Taseselvitys tulee tehdä tuntimittaustietojen perusteella vuoden 2009 alusta lähtien, jos asiakkaalla on etäluettava tuntimittaukseen pystyvä mittari ja asiakkaan käyttämä tuntipohjainen sähkötuote sitä edellyttää, ja vuoden 2012 alusta lähtien kaikkien tuntimittaukseen pystyvien mittareiden osalta. Etäluettavien mittareiden tulee täyttää järjestelmätekniset vähimmäisvaatimukset. Mittareiden tulee pystyä kahdensuuntaiseen tiedonsiirtoon ja niissä tulee olla rele kuormanohjausta varten. Etäluettavien mittauslaitteistojen määrän kasvu edellyttää jakeluverkkoon kytkettäviin mittauslaitteistoihin liittyvän rajapinnan selkeyttämistä, minkä perusteella jakeluverkkoon kytkettävän mittauslaitteiston hankintaoikeuteen ehdotetaan muutosta. Sähkönkäyttäjillä, joiden pääsulakkeen koko on yli 3 x 63 A, ei ole enää mahdollisuutta hankkia jakeluverkkoon kytkettävää mittauslaitteistoa, ellei jakeluverkonhaltija tätä salli. Olemassa olevia sähkönkäyttäjien omia mittauslaitteistoja tulee kuitenkin voida käyttää niin kauan kuin mittauslaitteisto täyttää jakeluverkonhaltijan mittauslaitteistolle asettamat vaatimukset. Tiedonsiirtojärjestelmissä käytetyn tiedonvaihdon muoto tulee standardoida. 10 Kysyntäjousto asettaa etäluettavien mittareiden tiedonsiirtonopeudelle ja luotettavuudelle laskutustiedon tiedonsiirtoa suuremmat vaatimukset. Kysyntäjouston edistämiseksi tulee selvittää käytössä olevien tiedonsiirtojärjestelmien tiedonsiirtonopeudet ja tiedonsiirtonopeuden lisäämismahdollisuudet sekä muutoksesta aiheutuvat kustannukset. Lisäksi uusissa tiedonsiirtojärjestelmäratkaisuissa ja -päätöksissä tulee kiinnittää enemmän huomiota tiedonsiirtojärjestelmä nopeuteen ja luotettavuuteen. Kysyntäjouston ja energian säästöön tähtäävien palveluiden hyödyntäminen laajamittaisesti edellyttävät voimassa olevien mittaustiedon hyödyntämiseen liittyvien säännösten uudelleen arviointia, jotta mittaustietoa pystytään jatkossa hyödyntämään laajamittaisesti kysyntäjouston sekä energiatehokkuuden edistämiseen. Tuntimittaustiedon hyödyntämistä sähkönkäyttäjän omiin tarpeisiin tulee edistää. Olennaisiin muutoksiin keskeisten periaatteiden osalta ei kuitenkaan ole tarvetta. Asiakkaan oikeus saada käyttöönsä omaa kulutustaan koskeva mittaustieto myös muuhun tarkoitukseen kuin taseselvitys- ja laskutustarkoitukseen ehdotetaan kirjattavaksi selkeästi säännöksiin. Työryhmä ehdottaa, että verkonhaltijalle säädetään velvollisuus huolehtia siitä, että laskutuksen perusteena oleva tuntimittaustieto on sähkönkäyttäjän käytettävissä samanaikaisesti kuin verkonhaltijallakin sel-
11 laisessa muodossa, joka vastaa toimialalla yleisesti ja kyseisellä verkonhaltijalla käytössä olevaa menettelytapaa. Yleisen formaatin mukaisen mittaustiedon toimittamisen tulee kuulua verkonhaltijan peruspalveluun. Tällöin siitä ei laskuteta erikseen. Tiedon jatkokäsittelyn työryhmä katsoo kuitenkin kuuluvan edelleen asiakkaan vastuulle. Tuntimittaustiedon keruun ja käsittelyn laajentuessa on henkilötietojen käsittelyyn liittyviin tietosuojavaatimuksiin kiinnitettävä entistä enemmän huomiota. Henkilötietolakiin perustuvat tietosuojan ja henkilötietojen käsittelyvaatimukset tulee ottaa huomioon tuntimittaustietoja käsiteltäessä. Tuntimittaustietojen luovuttamiseen ulkopuolisille tahoille, kuten energiapalveluja tarjoaville yrittäjille, tulee olla asiakkaan antama suostumus. Henkilöasiakkailla tulee myös aina olla oikeus kieltää mittaustietojensa luovuttaminen esimerkiksi markkinointitarkoituksiin. Sähköenergian kaksiaikahinnoittelujärjestelmästä, eli yö-päivä-hinnoittelusta ja siihen liittyvästä kuormanohjauksesta ei pidä luopua. Lisäksi on kehitettävä myös kysyntäjoustoa paremmin mahdollistavia tuotteita. Yösähkökuormien päällekytkeminen on porrastettava nykyistä paremmin. Jos porrastus ei tapahdu esimerkiksi uusien, dynaamisimpien kuluttajatuotteiden markkinoilletulon tai verkonhaltijoiden ohjaussignaalin porrastuksella, on harkittava muutosta asetukseen. Kulutushuippujen tasaamiseksi tulisi porrastaa yösähkökuorman päällekytkemistä. Työryhmä katsoo, että rakennusten sähkö- ja automaatiosuunnittelussa tulee sähkökuormien ohjaus ja siihen liittyvä tiedonsiirto ja sen yhteensopivuus ottaa paremmin huomioon. Sähkölämmitteisten talojen uudisasennuksissa tulee lämmityskuormaa ryhmitellä etäohjaukseen ja tehdä kytkentä kuormanohjaukselle valmiiksi. Rakennusten lämmöneristys ja -varaavuus luovat edellytyksiä kysyntäjoustolle sähkölämmityskohteissa. Mahdollisuutta yhdistää pienkäyttäjien kuormanohjausta taloautomaatioon ja välittää kuormanohjausviesti suoraan myyjältä taloautomaatioon tulee selvittää. Työryhmä ehdottaa, että käyttäjien kuormien ryhmittelyä kysyntäjoustoa varten pyrittäisiin edistämään sähkösuunnittelussa. Sähkön vähittäismarkkinoille tarjottavia tuotteita tulee laajentaa sekä tuntikohtaiseen markkinahintaan (sähköpörssin aluehinta) perustuviin tuotteisiin että tuotteisiin, jotka sisältävät kysyntäjoustomahdollisuuksia. Kysyntäjouston edistämisen kannalta on tärkeää, että kuluttajilla on mahdollisuus valita kysyntäjoustotuotteita. Avattaessa pohjoismaisia vähittäismarkkinoita olisivat tuntimitattavat kohteet (esimerkiksi sähkölämmittäjät) kaikissa neljässä maassa ensimmäisiä mahdollisia kohteita. Tuotteissa tulisi olla mukana Elspot-hinnoitellun tuotteen lisäksi muita kysyntäjouston mahdollistavia tuotteita.
12 Työryhmä katsoo, että sähkömarkkinalain 26 :n hintamuutosten ilmoitusmenettelyä koskeva säännös antaa mahdollisuuden tarjota myös kuluttaja-asiakkaille kysyntäjoustoon soveltuvia yrityksen määräysvallan ulkopuolella olevaan viitearvoon, kuten pörssihintaan, sidottuja tuotteita. Tässä tapauksessa hinnanmuutoksessa ei ole kyse sähkömarkkinalain 26 :n mukaisesta sopimusehtojen muutoksesta. Kysyntäjoustotuotteiden käyttöönoton edellytyksenä kuluttajasektorilla on, että kuluttajasopimusten ehdot ovat kuluttajan kannalta kohtuullisia, hinnanmuodostus on läpinäkyvää ja, että kuluttajalla on mahdollisuus tarkastaa laskutuksen oikeellisuus. Mahdollisissa epäselvyystilanteissa järjestelmän ylläpitäjällä tulee olla näyttövelvollisuus siitä, että järjestelmä toimii oikein. Kuluttajien laskutuksen muuttuessa ja otettaessa käyttöön uusia tuotteita ja luovuttaessa tutuista toiminnoista on verkonhaltijoiden ja sähkön myyjien panostettava tiedottamiseen ja ohjeistukseen. Muutoksia toteutettaessa on kiinnitettävä huomiota asiakkaan oikeudelliseen asemaan. Mahdollinen pienkäyttäjien reaaliaikainen, minuuttipohjainen sähkönkulutuksen seuranta ei ole yhteydessä kysyntäjoustoon, taseselvitykseen ja energialaskutukseen liittyvään mittaukseen. Reaaliaikainen kulutuksenseuranta palvelee ennen kaikkea energiansäästötavoitteita ja sähkönkäyttäjän tietoisuutta omasta kulutuksestaan. Tämän vuoksi työryhmä katsoo, ettei pienkäyttäjien reaaliaikaista, minuuttipohjaista sähkönkulutuksen seurantaa ole perusteltua säännellä sähkömarkkinalaissa ja sen nojalla annetuissa normeissa.
13 1 Tehtäväksianto ja rajaukset Kauppa- ja teollisuusministeriö asetti 8.3.2007 työryhmän valmistelemaan toimia sähkön kysyntäjouston kehittämiseksi ja sovittamiseksi osaksi sähkömarkkinoita. Työryhmä sai tehtäväkseen kartoittaa sähkön kysyntäjouston ja siihen liittyvän muun kehityksen kuten etäluettavien sähkömittareiden mukanaan tuomat mahdollisuudet käyttäen hyväksi myös aiemmin tehtyjä selvityksiä. Tässä työssä sähkön kysyntäjoustolla tarkoitetaan ajoittaista sähkönkulutuksen siirtoa toiseen ajankohtaan pois sähkönkysynnän huippuajankohdista ja huippuhinnoista. Kysyntäjouston ohjaus voi tulla sähkömarkkinoilta tai muualta. Kulutusajankohdan siirron lisäksi myös kulutuksen hetkittäinen poisjääminen kokonaan voidaan katsoa sähkön kysyntäjoustoksi. Karkealla jaottelulla kysyntäjoustossa käsitellään tehoja (megawatti, MW) ja energiansäästössä ja energiatehokkuudessa energiaa (megawattitunti, MWh). Energiatehokkuuden ja energiansäästön kannalta ei ole ratkaisevaa, miten huippupakkasten muutamilla tunneilla sähköenergiaa kulutetaan, vaan mikä on kulutus vuoden kaikkina tunteina. Kysyntäjouston pääkohteena ovat suurimmat kulutushuiput, mutta myös muulloin saattaa tulla sähkömarkkinoilla hetkiä, jolloin kulutuksen siirrosta tai poistosta hyötyvät sekä tuottajat, sähkönsiirtäjät ja kuluttajat eli sähkömarkkinat kokonaisuudessaan. Sähkönkulutuksen ja -tuotannon tasaantuminen vähentää huonomman hyötysuhteen huippuvoimantuotannon käyttötarvetta ja muun tuotannon vaihteluja, jolloin myös sähköntuotannon kokonaishyötysuhde paranee ja primäärienergiaa säästyy. Kysyntäjouston ja energiansäästön eroja voidaan havainnollista sähkönkulutuksen pysyvyyskäyrällä, kuva 1. Siinä on vuoden kaikkien tuntien kulutukset (tunnin keskiteho, MW tai MWh/h) asetettu suuruusjärjestykseen. Vasemmassa laidassa ovat korkeimmat sähkönkulutukset, eli Suomessa talven kylmimpien arkipäivien tunnit. Oikeassa laidassa on pienimmät kulutukset, eli tyypillisesti kesäviikonloppujen yötunnit. Pysyvyyskäyrän alle jäävä alue vastaa sähkön vuosittaista kokonaiskulutusta (esimerkiksi terawattituntia, TWh). Energiansäästön ja -tehokkuuden avulla vähennetään kulutusta melko tasaisesti joka vuoden tunnilta kuten oheisesta kuvasta 1 nähdään. Tällöin pysyvyyskäyrä alenee ja pysyvyyskäyrän alle jäävä alue, eli vuotuinen sähkönenergian kokonaiskulutus vähenee. Kysyntäjoustolla vähennetään sähkön kulutusta suurimmilla huipputunneilla ja siirretään kulutusta pienemmän kulutuksen hetkille (esimerkiksi yölle). Kuvassa 1 kysyntäjouston pysyvyyskäyrä on liioiteltu erojen osoittamiseksi, mutta periaatteessa pysyvyyskäyrän alle jäävä alue, eli kulutettu vuotuinen
14 sähköenergia ei perustapauksesta muutu, kun kulutusta vain siirretään ajallisesti. Pysyvyyskäyrää ja siinä tapahtuvia muutoksia voidaankin käyttää kysyntäjouston seurantaan. Kuva 1. Kysyntäjouston ja energian säästön vaikutus Suomen sähkönkulutuksen pysyvyyskäyrään Työryhmä rajasi tehtäväksiantonsa mukaisesti energiansäästöön liittyvät kysymykset työnsä ulkopuolelle ja käsittelee tässä työssä kulutuksen ohjaukseen liittyviä asioita vain kysyntäjouston kannalta. Yleisellä energiansäästöllä on kuitenkin liittymäkohtia kysyntäjoustoon, sillä kun kysyntäjoustossa siirretään kulutusta toiseen ajankohtaan, niin vastaavasti energiansäästössä kulutusta leikataan pysyvästi. Energiansäästö on tärkeä asia, mutta työryhmän tehtävänä on keskittyä sähkön kysyntäjoustoon sekä siihen miten kysyntäjoustoa voitaisiin edistää sähkömarkkinoilla. Lisäksi kysyntäjoustolla voidaan vaikuttaa sähkön markkinahintaan, sillä kysyntäjousto on mukana sähkömarkkinoiden hinnanmuodostusmekanismissa. Kysyntäjousto voidaan jakaa vapaaehtoiseen ja pakotettuun kysyntäjoustoon. Työryhmän työ keskittyy vapaaehtoiseen kysyntäjoustoon ja sen edistämistoimien kartoittamiseen. Vapaaehtoisessa kysyntäjoustossa kuluttaja itse vähentää sähkönkulutustaan sähkönhinnan noustessa. Kuluttajalla tulisi olla mahdollisuus sopia verkonhaltijansa ja/tai sähkönmyyjänsä kanssa, että verkonhaltija tai sähkönmyyjä voisi ohjata kulutusta, esimerkiksi lämminvesivaraajaa, sovittujen ehto-
15 jen, esimerkiksi sähkön pörssihinnan, ylittäessä ennalta sovitun arvon. Kulutuksen ohjaukseen käytettäisiin tällöin etäluettavaa sähkömittaria (kaksisuuntainen etäluettava mittari). Kysyntäjoustoa voidaan hyödyntää myös sähkön tehopulatilanteissa, mutta tällöin on kyseessä poikkeustilanne sähkömarkkinoilla, jolloin verkonhaltijat toteuttavat kulutuksenleikkauksia pakotettuna kysynnänjoustona sähkön kysynnän ja tarjonnan välisen tasapainon saavuttamiseksi. Vanhasen toisen hallituksen hallitusohjelmassa todetaan: Kansalaisten energiatehokkuustietoisuuden herättäminen on tärkeää. Sähkön ja kaukolämmön kulutuksen etämittaukseen siirtymistä on edistettävä. Sähkönkulutuksen etämittaus ja siihen liittyvät asiat ovat kysyntäjoustossa ja sen edistämisessä keskeisessä asemassa. Kysyntäjouston yhtenä osana voidaan pitää huippukulutuksen aikana sekä tehopulan uhatessa viranomaisten antamia sähkönkulutuksen säästökehotuksia. Säästökehotuksilla on mahdollista vähentää kulutusta, mutta näin säästettyjä megawatteja on vaikea arvioida. Säästökehotukset ovat tärkeä käytettävissä oleva toimenpide sähkönkulutuksen vähentämiseksi ääritilanteessa, mutta sitä voidaan käyttää vain harvoin, jottei sen vaikutus vähenisi. Lisäksi sähkömarkkinatilanteen ollessa normaali on syytä välttää viranomaiskehotusten käyttöä. Tästä johtuen viranomaisten tiedottaminen ja kulutuksen säästökehotukset jätetään tämän työn ulkopuolelle. Energiansäästöön ja energiatehokkuuden lisäämiseen on jatkuvasti panostettu. Kasvihuone-kaasupäästöjen vähentämiseksi, kohti kestävämpää kehitystä pääsemiseksi sekä energian saannin varmistamiseksi ja tuontiriippuvuuden vähentämiseksi on energiatehokkuuden edelleen parannuttava. Vuonna 2006 hyväksytyssä energiapalveludirektiivissä on lukuisia toimia energiatehokkuuden lisäämiseksi. Yhtenä kohtana on vaatimus siitä, että sähkön, kaukolämmön veden jne. laskun tulee perustua todelliseen kulutukseen ja laskutus on tehtävä riittävän usein, jotta asiakkailla on mahdollisuus säädellä kulutustaan. Sähkönkulutuksessa etäluettavat mittarit mahdollistavat nämä direktiivin vaatimat toimet. Näin etäluettavassa mittarissa sähkön kysyntäjouston ja energiatehokkuuden edistämiselle asetut vaateet kohtaavat toisensa. Komission 21.9.2007 antamassa sähkön sisämarkkinadirektiivin (2003/54/EC) muutosehdotuksessa on sen liitteessä ehdotettu toimia kuluttajan aseman parantamiseksi ( protection ). Direktiiviehdotuksen mukaan kuluttajilla täytyy olla käytettävissä oma kulutustieto ja lisäksi tulee olla mahdollisuus nimenomaisesta sopimuksesta antaa kenelle myyjälle tahansa ( any undertaking with a supply license ) pääsy tähän kulutustietoon ilman lisäkustannuksia. Jäsenmaat määrittävät tarvittava tiedonsiirtotavat ja -muodot. Toinen kysyntäjoustoon liittyvä kohta on vaatimus, että kuluttajia informoidaan asianmukaisesti kuukausittain todellisesta sähkön kulutuksesta ja kus-
16 tannuksista. Muutosehdotus voi vielä muuttua direktiiviehdotuksen käsittelyn aikana, mutta on tärkeää huomata, että se sisältää komission ehdotuksia kysyntäjouston ja etäluettavien mittareiden edistämisestä. Sähkön markkinahinta on korkeimmillaan kulutuksen ollessa suuri, eli kuvan 1 vasemman laidan tunteina ja vastaavasti alhaisimmillaan kulutuksen ollessa pientä, eli kuvan 1 oikean laidan tunteina. Kysyntäjoustossa keskitytään huippukulutuksen vähentämiseen, koska silloin saatava taloudellinen hyöty käyttämättä jäävästä sähköstä on suurin. Lisäksi tällöin helpotetaan tehotasapainon ylläpitoa. Hinta voi olla hetkittäin korkea myös alemmilla kulutuksilla ja myös tällöin kysyntäjoustosta on hyötyä. Hinnanmuodostus sähkömarkkinoilla kullekin tunnille tapahtuu edellisenä päivänä annettavien tarjonta- ja kysyntätarjousten perusteella (Elspot-markkina). Korkeammalla hinnalla kysyntää on vähemmän ja vastaavasti tuotantotarjouksia enemmän kuin alhaisemmalla hinnalla. Tarjousajan umpeuduttua verrataan tarjonta- ja kysyntätarjouksia ja tarjonta- ja kysyntätarjousten hintojen kohdatessa määräytyy hinta seuraavan päivän tunneille (järjestelmä- tai systeemihinta). Siirtorajoitukset johtavat aluehintojen muodostumiseen. Kysyntäjouston vaikutusta sähkön markkinahintaan on havainnollistettu kuvassa 2, jossa ilman kysyntäjoustoa kysyntä- ja tarjontakäyrät kohtaavat pisteessä A, jolloin hinta kyseiselle tunnille on P1 (systeemihinta) sähkön tuotannolla Q1. Jos kysyntäjousto lisääntyy (kysyntä laskee arvosta Q1 arvoon Q2), kohtaavat sähkön tarjonta- ja kysyntä pisteessä B, jolloin hinta kyseisellä tunnilla laskee arvoon P2 ja samalla tarvittava tuotanto arvoon Q2. Päivän sisäisellä markkinalla (Elbas-markkina) sekä säätösähkömarkkinoilla hoidetaan kysynnän ja tarjonnan tasapainoa Elspot-markkinan sulkeuduttua. Kysyntäjousto osana tätä markkinahinnan muodostumista (mukaan lukien säätömarkkinat) on työryhmän keskeinen tarkastelualue. Jos vapaaehtoinen, markkinalähtöinen kysyntäjousto ei riitä, niin kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj voi hyödyntää pakotettua kysynnän rajoittamista tehopulatilanteessa.
17 Kuva 2. Sähkön hinnanmuodostus sähkömarkkinoilla (Elspot) ja kysyntäjouston vaikutus hintaan
18 2 Nykytilanteen kuvaus 2.1 Johdanto Sähkön kulutus vaihtelee vuorokauden aikana merkittävästi ja vuodenajasta riippuen tämä päivittäinen vaihtelu eroaa myös profiililtaan ja suuruudeltaan. Kuvassa 3 on esitetty esimerkkinä talven 2006 2007 huippukulutuspäivän ja sitä seuraavan päivän (keskiviikko 7.2.2007 ja torstai 8.2.2007) kulutusprofiilit. Myös muutaman paikkakunnan lämpötiloista laskettu keskilämpötila on esitetty kuvassa 3, josta on nähtävissä auringon lämpötilaa nostava vaikutus iltapäivisin helmikuussa. Kuvassa 3 on alempana vertailun vuoksi hieman lämpimämmän päivän, keskiviikon 17.1.2007 kulutusprofiili ja lämpötila. Kuva 3. Ylemmässä kuvassa 2006 2007 talven kulutushuippupäivän (7.2.2007) ja sitä seuraavan päivän (8.2.2007) kulutusprofiili (MW, paksumpi viiva, vasen pystyakseli) ja muutaman paikkakunnan lämpötiloista laskettu keskilämpötila ( C, ohuempi viiva, oikea pystyakseli). Alemmassa kuvassa on kulutus ja lämpötila hieman lämpimämmälle päivälle (17.1.2007). (Fingrid Oyj)
19 Kuvassa 3 on esitetty tyypillinen talviarkipäivän kulutusprofiili Suomessa. Aamulla kulutus nousee nopeasti ja huippu saavutetaan noin kello 8 paikkeilla. Tämän jälkeen kulutus laskee puoltapäivää kohden ja päiväkulutuksen minimi saavutetaan iltapäivällä. Päivän pimeneminen ja ihmisten siirtyminen koteihin ja palveluiden ääreen lisää kulutusta iltaa kohden. Kulutus alkaa taas laskea noin kello 20 paikkeilla, mutta kello 22 lähtien yösähkön ohjaukset kytkevät lämmityskuormia päälle ja myöhäisiltaan tulee kolmas kulutushuippu, ennen kuin kulutus laskee yöksi. Kulutuksen vuorokausivaihtelua voidaan tasoittaa siirtämällä sähkölämmittäjien sähkönkulutusta tapahtuvaksi yöaikaan. Tässä kysyntäjoustotyyppisessä ohjaamisessa (siirretään kulutusta suuremman kulutuksen ajalta pienemmän kulutuksen ajalle) käytetään apuna kaksiaikahinnoittelua ja talojen rakenteiden varaavuutta. Tämän ansiosta sähkölämmittäjien kannattaa siirtää sähkönkulutustaan hinnoittelultaan edulliselle yöajalle ja samalla pienentää vuorokautista kulutusvaihtelua Suomessa. Tältä osin ero muihin Pohjoismaihin on merkittävä. Kuva 4. Suomen sähkönkulutuksen (MWh/h, eli tuntikeskiarvo) riippuvuus keskilämpötilasta arkiaamuna klo 7 8. (Fingrid Oyj) Kuvassa 4 on esitetty Suomen sähkökulutuksen tuntikeskiarvon (MWh/h) riippuvuus keskilämpötilasta arkiaamuna kello 7 8 välillä. Tiedot ovat Fingrid Oyj:n käytönvalvonnasta. Kuvasta nähdään, että keskilämpötilan alentuessa kasvaa kulutus melko lineaarisesti siten, että jokainen asteen kylmeneminen lisää sähkön kulutusta noin 110 MW.
20 2.2 Sähkön kulutusvaihtelut Pohjoismaissa Pohjoismaissa sähköenergian osuus energian loppukulutuksesta ja kotitalouksien energiankulutuksesta on suurempi kuin esimerkiksi Saksassa, Englannissa tai Alankomaissa, joissa maakaasua käytetään paljon kotitalouksissa lämmitykseen ja ruuan valmistukseen. Ruotsin, Norjan ja erityisesti Tanskan päivä- ja yöenergian kulutuksen suhteellinen ero on suurempi kuin Suomen. Kuvassa 5 on esitetty neljän Pohjoismaan sähköenergian kulutus talviarkipäivänä ja kuvassa 6 on esitetty sama sähköenergian kulutus suhteutettuna kunkin maan huippukulutukseen (paikallista aikaa). Kuvasta 6 nähdään, että loppuillasta ja aamuyöstä Suomen kulutus laskee vähiten. Tanskan kulutusprofiilin vaihtelu poikkeaa eniten muista Pohjoismaista. Tanskan kulutushuippu on noin 10 prosenttia, Suomen 20 prosenttia, Norjan 30 prosenttia ja Ruotsin 40 % näiden maiden kokonaishuippukulutuksesta. MW 30000 25000 20000 15000 10000 5000 Ruotsi Norja Suomi Tanska 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Kuva 5. Pohjoismaiden sähkönkulutus (MW) talviarkipäivänä (tammikuun 3. keskiviikko, tunneittainen keskiarvo vuosista 2004 2006). (Nordel)
21 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 Suomi Norja Ruotsi Tanska 0,20 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Kuva 6. Pohjoismaiden normalisoitu sähkönkulutus talviarkipäivänä (tammikuun 3. keskiviikko, tunneittainen keskiarvo vuosista 2004 2006). (Nordel) 2.3 Kysyntäjousto osana sähkömarkkinoiden eri osa-alueita Luvussa 1 esitettiin hinnan muodostus sähkömarkkinoilla ja kysyntäjouston vaikutus hinnanmuodostukseen. Siirtorajoitukset eri alueiden välillä voivat eriyttää jonkin tarjousalueen esimerkiksi Suomen omaksi hinta-alueeksi joinakin vuorokauden tunteina. Tällöin suurempi jousto kysyntätarjouksissa voisi alentaa yksittäisiä korkeita tuntihintoja (kuten kuvassa 2 on esitetty) tai jopa kokonaan poistaa ne. Kysyntäjoustoa voidaan pääasiassa käyttää sähkömarkkinoilla silloin, kun sähkön kysyntä kasvaa tarjontaa enemmän ja markkinoilla ollaan tarjonnan osalta siirtymässä kantaverkkoyhtiön sopimuksin hoitamien tehoreservien ja järjestelmäreservien käyttöön. Kysyntäjousto vaikuttaa myös Elspot-markkinoihin ja finanssimarkkinoihin, kun kysyntäjousto ja sen vaikutukset ovat markkinaosapuolten tiedossa. Lisäksi, jos joudutaan tehopulan alueelle, on vielä hyödyntämättömästä kysyntäjoustosta apua.
22 SÄHKÖMARKKINAT Järjestelmäreservit KANTAVERKKO- YHTIÖN SOPIMUKSET KANTAVERKKOYHTIÖN TOIMENPITEET JÄRJES- TELMÄVASTAAVANA Tehoreservi Finanssimarkkinat Elbasmarkkina Spotmarkkina Säätösähkömarkkina Tehopula Kysyntäjousto Kuva 7. Kysyntäjousto osana sähkömarkkinakehystä Kuvassa 7 on havainnollistettu vapaaehtoisen sähkön kysyntäjouston vaikuttavuutta osana sähkömarkkinoita ja kantaverkkoyhtiöiden sopimuksia. Tehopulan aikana järjestelmävastaava rajoittaa kulutusta tasapainottaakseen sähkön tuotannon ja kulutuksen. Vapaaehtoista kysyntäjoustoa on mahdollista hyödyntää sähkömarkkinoilla osana Elspot-, Elbas- ja säätösähkömarkkinaa sekä myös osana sähköyhtiöiden omaa tasehallintaa. Pohjoismaisella Elspot-markkinalla seuraavan vuorokauden tunteja koskevat osto- ja myyntitarjoukset on jätettävä viimeistään klo 13 Suomen aikaa. Tarjoukset annetaan vuorokauden jokaiselle tunnille muodossa hinta ja määrä, joka kyseisellä hinnalla tarjotaan. Tarjoukset annetaan ilmoittamalla kullekin tunnille joukko eri hintatasoja ja kyseisellä hintatasolla ostettava määrä positiivisena lukuna ja myytävä määrä negatiivisena lukuna. Pienin vaihdettava yksikkö on 0,1 MWh/h ja pienin hintatasojen ero 0,1 /MWh. Tarjouksessa määrän voi muuttaa positiivisesta negatiiviseksi, mikä tarkoittaa, että osapuoli, kuten sähkön käyttäjä, ostaa sähköä hinnan ollessa alhainen ja myy sitä hinnan ollessa korkea. Elspot-markkinoilla voidaan tehdä tarjouksia koskien yksittäistä tiettyä tuntia tai useampaa peräkkäistä tuntia (vähintään 3 tunnin blokkitarjous), jolloin blokki toteutetaan joko kokonaan tai ei ollenkaan. Tarjous yksittäiselle tunnille energian myynnistä voidaan myös jättää siten, että toimitustuntia ei määritellä vielä tarjousvaiheessa, vaan tarjouksessa annetaan vain hinta- ja määrätiedot. Tämä joustava tarjous toteutetaan sinä tuntina, jona systeemihinta on korkein olettaen, että tunnin