SÄHKÖN KYSYNTÄJOUSTOPOTENTIAALIN KARTOITUS SUOMESSA, VAIHE 2: YRITYSKOHTAISET ANALYYSIT Raporttiluonnos 52X165248
SISÄLTÖ JOHDANTO JUNTIN PUUTARHA SAPPI RAUTARUUKKI JOHTOPÄÄTÖKSET 52X165248 2
JOHDANTO Fingridin tavoitteena on saada sähkömarkkinoille lisää kysyntäjoustoa sähkön tuotannon ja kulutuksen tasapainottamiseen. Kysyntäjouston aktivoimiseksi Fingrid käynnisti Pöyryn kanssa viime syksynä projektin, jonka tavoitteena on löytää suomalaisten sähkönkäyttäjien joukosta potentiaalisimmat kohteet kysyntäjouston toteutukseen, kehittää toimintatapoja yhdessä heidän kanssaan ja toteuttaa hankkeita joiden seurauksena markkinoille saadaan kysyntäjoustoa erityisesti taajuusohjattuihin reserveihin. Työn ensimmäisessä vaiheessa kartoitettiin Suomen suurimmat sähkönkäyttäjät eri aloilta perustuen julkisiin tietolähteisiin ja Pöyryn tuntemukseen eri teollisuuden aloista. Heidän potentiaaliaan kysyntäjouston toteutukseen selvitettiin lyhyillä haastatteluilla valikoiduissa yrityksissä. Fingrid ja Pöyry valikoivat ensimmäisen vaiheen perusteella kolme yritystä, joille tehtiin työn toisessa vaiheessa tarkemmat yrityskohtaiset analyysit kysyntäjoustopotentiaalin selvittämiseksi. Toiseen vaiheeseen valittiin seuraavat yritykset: Juntin Puutarha, Sappi ja Rautaruukki. Lisäksi Neste Oil:n kanssa käytiin keskusteluja kysyntäjoustopotentiaalin selvittämisestä, mutta Neste Oil:n tämänhetkisen resurssipulan takia, keskusteluja päätettiin siirtää ensi syksyyn. Tämä raportti kuvaa projektin toisen vaiheen tuloksia. Raporttiin on liitetty yrityksille lähetetyt raportit, joissa analysoidaan yrityskohtaisesti kysyntäjoustopotentiaali eri kysyntäjoustokohteissa, soveltuvat kysyntäjoustomarkkinat, kysyntäjoustosta saatavat korvaukset ja kysyntäjouston toteuttamiseen vaadittavat toimet sekä kustannukset. Lisäksi raportin lopussa on kuvattu yritysanalyyseissä esiin nousseet kehityskohteet Fingridin tuotteisiin ja toimintaan liittyen. 52X165248 3
SISÄLTÖ JOHDANTO JUNTIN PUUTARHA SAPPI RAUTARUUKKI JOHTOPÄÄTÖKSET 52X165248 4
YLEISESITTELY Selvityksessä tutkittiin Juntin Puutarhan mahdollisuuksia osallistua eri kysyntäjoustomarkkinoille. Juntin Puutarha on Piikkiössä sijaitseva kasvihuonepuutarha, jossa viljellään kurkkuja ympäri vuoden. Juntin Puutarha sijaitsee Caruna Oy:n verkkoalueella. Juntin Puutarha kuluttaa noin 12 GWh sähköä vuodessa ja sähkön hankinta on selvästi isoin kuluerä yritykselle. Puutarhan sähkö hankitaan tällä hetkellä kiinteähintaisena sopimuksena (vuosituote) Energia Suomelta. Hankintasopimus on voimassa seuraavan viiden vuoden ajan. Puutarhan valaisimet vievät noin 95 % koko yrityksen sähkönkulutuksesta. Lisäksi valaistuksella hoidetaan myös suurimmaksi osaksi puutarhan lämmitys (lisänä kaasulämmitys). Juntin puutarha ei usko, että kasvihuoneen valaisimia tullaan muuttamaan LED-valaisimiksi ainakaan ennen vuotta 2020. Suurimpana syynä tähän on se, että LED-valot eivät lämmitä puutarhaa samalla tavalla kuin nykyiset valaisimet, niiden valon ominaisuudet eivät vastaa täysin kasvien vaatimuksia eivätkä ne vähennä sähkönkulutusta oleellisesti verrattuna nykyisiin valaisimiin. Juntin Puutarha on perheyritys, jonka toiminnasta vastaa Tero Juntti. Hän on mukana myös Kauppapuutarhaliiton johtokunnassa ja olisi valmis puhumaan muiden puutarhaomistajien kanssa kysyntäjoustoasioista, mikäli kysyntäjousto on toteutettavissa ja se on kannattavaa. 52X165248 5
JUNTIN PUUTARHAN TUNNISTETUT KYSYNTÄJOUSTOKOHTEET JA NIIDEN OMINAISUUDET Juntin Puutarhan ainut potentiaalinen kysyntäjoustokohde on kasvihuoneen valaistus. Puutarhan valoteho on tällä hetkellä hieman alle 3 MW. Jos uusi investointisuunnitelma toteutuu ja puutarhan toimintaa laajennetaan, valoteho kasvaa 4 MW:n tasolle vuoden 2014 syksyllä. Valaistusteho on jaettu kolmelle eri ryhmälle: Kolmasosa lampuista (250 W/lamppu) on kurkkujen alaosassa Kaksi kolmasosaa lampuista (600 W/lamppu) on kurkkujen yläpuolella Valaisimista voidaan sammuttaa joka toinen rivi tarvittaessa Valaistuksen käyttö riippuu säästä ja lopputuotteen hinnasta. Yhden kolmasosan tiputtaminen valaistustehosta (alle 1 MW) onnistuu kasvien päiväsaikaan helposti. Kun valot sammutetaan, niiden tulee olla pois päältä vähintään puoli tuntia, jotta vältytään valaisimien ylikuumenemiselta. Valaisimia ohjataan tällä hetkellä säätötietokoneella. Ohjausta olisi mahdollista tehdä myös päävirtakytkimen kautta. 52X165248 6
JUNTIN PUUTARHAN VUOSITTAINEN VAIHTELU VALAISTUKSESSA JA KASVIEN ASETTAMAT RAJOITUKSET Vuosittainen vaihtelu Noin kaksi kolmasosaa valaistuksesta (alle 2 MW) on pidettävä jatkuvasti päällä talvella. Valot ovat pois päältä talvella klo 16.00 20.00 tai 17.00 21.00. Tämä on kokonaiskulutuksen kannalta paras aika kasvien tarvitsemalle yöajalle. Valaistusta on helppo kontrolloida alkuillasta, minkä lisäksi yöllä tarvitaan lämpöä ja päivällä valoa. Tehoa lasketaan portaittain keväällä ja vastaavasti nostetaan portaittain syksyllä. Kesällä valaistusta käytetään sään ja kurkun kysynnän mukaan. Kasvien valotusaikaa on mahdollista siirtää tunnilla tai kahdella tunnilla. Kolmasosa valotehosta (alle 1 MW) voidaan tiputtaa tunnin ajaksi ja maksimissaan jopa viideksi tunniksi kaikkina vuoden aikoina. Kesällä puutarha ei kuitenkaan käytä 1 MW:n edestä valaistusta kuin satunnaisesti. Sähkönkäyttöprofiili Kuvaajassa on esitetty Caruna Oy:ltä saatu puutarhan tuntikohtainen sähkötehon käyttö vuonna 2013. Datasta nähdään, että valaistusta käytetään epäsäännöllisesti kesäkuukausina. Datan perusteella sähkötehot eivät ole myöskään säännöllisiä huhti-, touko- ja syyskuussa, vaikka tätä ei pysty havaitsemaan kuvaajan perusteella. 52X165248 7
VALAISTUKSEN SOVELTUVUUS KYSYNTÄJOUSTON ERI MARKKINAPAIKOILLE Kysyntäjoustoon soveltumattomat markkinapaikat on merkitty harmaalla. Markkinapaikka Minimisäätö Aktivoitumisvaade Aktivoituu Kysyntäjoustokohteen soveltuvuus markkinapaikalle Taajuusohjattu käyttöreservi 0,1 MW 3 min, kun taajuus poikkeaa 49,95-50,05 Hz:stä Useita kertoja tunnissa molempiin suuntiin Valaisimien teknisistä rajoituksista johtuen kysyntäjoustopotentiaali ei sovellu taajuusohjattuun käyttöreserviin, joka vaatisi jatkuvaa tehon säätelyä. Taajuusohjattu 1 MW 5 s / 50 % ja 30 s / 100 Muutamia kertoja Valaisimet soveltuvat häiriöreservi %, kun taajuus on 30 s vuodessa alle 49,7 Hz (kulutukselle) kysyntäjoustokuormaksi sillä reunaehdolla, että valaisimien tulee olla pois päältä vähintään puoli tuntia niiden sammuttamisen jälkeen. Taajuusohjattu häiriöreservi (on-off-malli) 10 MW Välittömästi, kun taajuus alle 49,5 Hz Noin kerran vuodessa Kysyntäjoustokuorma riittämätön Nopea häiriöreservi Tehoreservi (EMV) Säätösähkömarkkinat 10 MW 15 min Noin kerran vuodessa Kysyntäjoustokuorma riittämätön 10 MW 15 min kulutukselle 12 h tuotannolle Harvoin (1-2 kertaa talvikaudella) 10 MW 15 min Tarjousten mukaan, useita kertoja vuorokaudessa Kysyntäjoustokuorma riittämätön Osallistuminen mahdollista palveluntarjoajan välityksellä tehtävällä aggregaattori-mallilla. 52X165248 8
JUNTIN PUUTARHA: ARVIO SÄÄTÖSÄHKÖMARKKINOILTA SAATAVISTA KORVAUKSISTA Osallistuminen edellyttäisi kysynnän aggregointia. Riittävä kuorma saataisiin noin 10 vastaavasta kohteesta ja tulevaisuudessa ehkä vain viidestä kohteesta. Juntin Puutarhalle olisi mielekästä tarjota tiettyä hintaa säätösähkömarkkinoille jatkuvasti ja vetää tarjous pois tilanteissa, jossa joustoa ei voidakaan toteuttaa. Näin yritys voisi jatkaa nykyisillä resursseilla. (Tero Juntti hoitaisi itse) Seuraavassa taulukossa esitetään säätösähkömarkkinoilta ylössäädöstä saatavat korvaukset seuraavilla oletuksilla: 1) Tarjottu ylössäätöteho on 1 MW. 2) Ylössäätötehoa tarjotaan säätösähkömarkkinoille kaikkina muina vuoden aikoina paitsi kesällä (toukokuu-elokuu). 3) Juntin Puutarha ei tarjoa ylössäätötehoa markkinoille kasvien yöaikaan (klo 16.00-20.00). 4) Koska yöaikaa ei ole mahdollista lyhentää, ei toteutunutta säätöä korvata siirtämällä kulutusta toiseen hetkeen vaan sähkön kokonaiskäyttö vähenee hieman. Edellytyksenä on, ettei säätö toteudu liian usein eikä liian tiheään vuoden aikana. Pitämällä aktivoinnin hintaraja riittävän korkealla näin ei tapahdu. Tarjouksen rajahinta 100 /MWh 200 /MWh 500 /MWh Toteutuneet tarjoukset (h/vuosi) 2011 77 22 8 2012 256 86 21 2013 123 32 5 Keskiarvohinta tarjouksille ( /MWh) 2011 215 427 725 2012 234 440 1008 2013 178 315 800 Saatu korvaus ( /vuodessa) 2011 17 000 9 000 6 000 2012 60 000 38 000 21 000 2013 22 000 10 000 4 000 Laskelmissa on esitetty kolme eri rajahintaa ylössäädölle: 100 /MWh, 200 /MWh ja 500 /MWh. Laskelmat perustuvat vuosien 2011, 2012 ja 2013 säätösähkömarkkinoiden toteutuneisiin tarjouksiin. Säätösähkömarkkinoilla toteutuneiden tarjousten määrät ja hinnat vaihtelevat huomattavasti vuosittain. 52X165248 9
JUNTIN PUUTARHA: KYSYNTÄJOUSTON TOTEUTUS JA KUSTANNUKSET SÄÄTÖSÄHKÖMARKKINOILLA Toteutus Säätösähkömarkkinoille osallistuminen vaatii yhteistyömallin palveluntarjoajan kanssa, joka aggregoisi suuremman kysyntäjoustokapasiteetin useasta kohteesta. Juntin Puutarha tarjoaisi palveluntarjoajan kautta tiettyinä aikoina vakiohintaista tarjousta säätösähkömarkkinoille ja vetäisi tarjouksen pois tilanteissa joissa kysyntäjoustoa ei halutakaan tehdä. Yksinkertaisimmillaan kysyntäjouston aktivointi tehtäisiin manuaalisesti palveluntarjoajan välityksellä. Palveluntarjoaja ilmoittaisi Juntin Puutarhalle tilanteissa, joissa ylössäätötarjous aktivoidaan, minkä jälkeen puutarhasta sammutettaisiin valot manuaalisesti. Tehonmuutos tulee toteuttaa 15 minuutin kuluttua tarjouksen aktivoinnista. Manuaalinen toteutus vaatii aina läsnäoloa työntekijältä, joka osaa käyttää säätötietokonetta. Vaihtoehtoisesti ratkaisun automatisointia on mahdollista tutkia tarkemmin. Kustannukset Säätösähkömarkkinoille osallistuminen vaatii yhteistyötä palveluntarjoajan kanssa, jonka palveluista syntyy kustannuksia. (palveluntarjoajan pitää maksaa myös vuosimaksu, 1200 euroa, säätösähkömarkkinoille osallistumisesta) Lisäksi jos ratkaisua ei automatisoida, osallistuminen vaatii yhden työntekijän jatkuvaa läsnäoloa säätötietokoneen läheisyydessä sinä aikana kun tarjouksia jätetään markkinalle. Tämä ei ole kuitenkaan mahdollista yöllä. 200 /MWh rajahinnalla säätö tapahtuu kuitenkin lähes poikkeuksetta klo 7.00-24.00 välisenä aikana. 52X165248 10
JUNTIN PUUTARHA: ARVIO TAAJUUSOHJATUILLA HÄIRIÖRESERVIMARKKINOILLA SAATAVISTA KORVAUKSISTA: VUOSIMARKKINAT Taajuusohjatusta häiriöreservistä saatavat korvaukset vuosimarkkinoilla on laskettu Caruna Oy:ltä saadun sähkötehon tuntidatan perusteella. Datan perusteella 1 MW:n (taajuusohjatun häiriöreservin minimivaatimus) sähkötehon ylittäviä tunteja oli 5221 vuonna 2013. Kesäaikana valotehon käyttöä on kuitenkin haastavaa suunnitella seuraavalle vuorokaudelle, joten reserviin tarjottavien tuntien määrän oletetaan olevan hieman alhaisempi (10 %). Reserviin tarjottavia tunteja arvioidaan olevan noin 4914 vuodessa. Laskelmat perustuvat taajuusohjatun häiriöreservi n vuosimarkkinoiden korvaustasoon, joka on 4,03 /MW,h vuonna 2014. Taajuusohjatun häiriöreservin korvaustaso nousi 20% vuodelle 2014 (vuoden 2013 korvaustaso oli 3,36 /MW,h). Saatu korvaus: 1 MW * 4,03 /MW,h * 4914 h = 19 803 /vuodessa 52X165248 11
JUNTIN PUUTARHA: ARVIO TAAJUUSOHJATUILLA HÄIRIÖRESERVIMARKKINOILLA SAATAVISTA KORVAUKSISTA - TUNTIMARKKINAT Taajuusohjatun häiriöreservin tuntimarkkinoilta saadut korvaukset on laskettu sähkötehon tuntidatan perusteella ja esitetty seuraavassa taulukossa. Tuntimarkkinoilta saatavat korvaukset on laskettu seuraavilla oletuksilla: 1) Juntin Puutarha tarjoaa 1 MW:n tehoa taajuusohjattuun häiriöreserviin. 2) Juntin Puutarha tarjoaa kuormaa reserviin 3,36 /MW, h rajahinnalla (vuoden 2013 vuosimarkkinahinta). 3) Kaikkia kesän tunteja ei pystytä tarjoamaan reserviin, minkä takia korvaukset laskevat 10 %. Laskelmissa on etsitty tunnit, joina Juntin Puutarhan sähköteho ylitti taajuusohjatun häiriöreservin minimivaatimuksen, 1 MW, ja joina taajuusohjatun häiriöreservin hinta tuntimarkkinoilla ylitti vuoden 2013 vuosimarkkinahinnan (3,36 /MW, h). Korvaukset eri vuosille ja keskimääräinen korvaus vuodessa on arvioitu tarjoustuntien ja niille lasketun keskiarvohinnan perusteella. Laskelmat perustuvat vuosien 2011, 2012 ja 2013 taajuusohjatun häiriöreservin toteutuneisiin tarjouksiin. Tarjouksen rajahinta 3,36 /MW, h Toteutuneet tarjoukset (h/vuosi) 2011 2007 2012 1482 2013 3562 Keskiarvohinta tarjouksille ( /MW, h) 2011 47 2012 21 2013 31 Arvioitu korvaus ( /vuodessa) 2011 101 000 2012 27 000 2013 84 000 Keskimääräinen korvaus vuodessa 71 000 Tuntimarkkinoilta saatavat korvaukset ovat todennäköisiä vain jos reserveihin tarjotaan pientä määrää kapasiteettia. 52X165248 12
JUNTIN PUUTARHA: KYSYNTÄJOUSTON TOTEUTUS TAAJUUSOHJATUILLA HÄIRIÖRESERVIMARKKINOILLA Taajuusohjattuun häiriöreserviin tarjottava kuorma on ilmoitettava edellisenä päivänä klo 18.00 mennessä Fingridille. Suunnitelmat tulee toimittaa Fingridille EDI-sanomana käyttäen DELFORsanomamuotoa. Tietojen toimittaminen Fingridille olisi tehtävä todennäköisimmin palveluntarjoajan välityksellä. Jos reserviin tarjotaan jatkuvasti saman suuruista kuormaa, samaan kellon aikaan, tarjouksen jättäminen on helppoa. Mikäli tarjousta halutaan muuttaa, tämä vaatii enemmän suunnittelua ja tiedonvaihtoa puutarhan, palveluntarjoajan ja Fingridin välillä. Taajuusohjattuun häiriöreserviin tarjottavan kuorman aktivoitumisvaade on 5 sekuntia tai 30 sekuntia riippuen sähköverkon taajuuden tasosta. Teknisten rajoitusten takia valaisimien on oltava pois päältä vähintään puoli tuntia sammuttamisen jälkeen. Toteutuksen automatisointi vaatii järjestelmää, joka sisältää taajuusreleen ja erillisen ohjelmoitua logiikkaa sisältävän ohjauskomponentin. Toteutuksessa taajuusrele tunnistaa kun taajuus laskee alle 49,7 tai 49,5 Hz:n ja lähettää signaalin ohjauskomponentille. Tämä jälkeen ohjauskomponentti kytkee pois päältä 1 MW:n valotehoa, jos kuormaa on tarjottu reserviin kyseisellä tunnilla. Ohjauskomponentti tekee ohjaukset sähkökeskuksen kautta. 52X165248 13
JUNTIN PUUTARHA: KYSYNTÄJOUSTON KUSTANNUKSET TAAJUUSOHJATUILLA HÄIRIÖRESERVIMARKKINOILLA Automaatiojärjestelmän investoinnit: 1) Taajuusrele: noin 2 000 euroa 2) Ohjelmoidun logiikan sisältävä komponentti: noin 2000 euroa 3) Toteutukseen liittyvä työ (kaapeloinnit jne.): noin 2000-4000 euroa 4) Muut kustannukset (Palveluntarjoajan osuus ja muut järjestelyt): alhaiset Kokonaiskustannusten arvioidaan olevan 10 000 euron tasolla tai alle tämän. Lisäksi palveluntarjoajalle tulee maksaa vuosittain tiedonsiirrosta aiheutuvat kustannukset. Näiden kustannusten arvioidaan olevan alhaisella tasolla. 52X165248 14
SUOSITUKSET JATKOSTA Taajuusohjatusta häiriöreservistä saatavat kustannukset ovat huomattavasti suurempia kuin säätösähkömarkkinoilta saatavat kustannukset. Investoinnit taajuusohjattuun häiriöreserviin ovat suhteellisen alhaiset, joten sijoitus tähän vaikuttaa kannattavalta. Takaisinmaksuaika taajuusohjatun häiriöreservin vuosimarkkinoilla on noin puoli vuotta ja tuntimarkkinoilla noin kaksi kuukautta. Taajuusohjatun häiriöreservin tuntimarkkina vs vuosimarkkina: Tällä hetkellä tuntimarkkinalta saatavat korvaukset ovat huomattavasti suurempia kuin vuosimarkkinoilta saatavat korvaukset. Markkinat näyttävät olevan epätasapainossa. Tulevaisuuden hintakehitystä on vaikea arvioida. Taajuusohjattuun häiriöreserviin liittyviä kuorman aktivoitumisia on ollut viime vuosina noin 5-10 kertaa vuodessa. Tällä hetkellä 1 MW:n valoteho on yli 1/3 puutarhan kokonaisvalotehosta. Mikäli edelliset rajaehdot eivät ole liian vaativia, kysyntäjousto vaikuttaa kannattavalta taajuusohjatuilla häiriöreservimarkkinoilla. Kysyntäjoustoa olisi myös mahdollista toteuttaa säätösähkömarkkinoilla. Säätösähkömarkkinoille osallistuminen vaatisi yhteistyösopimusta aggregaattorin kanssa. Fingrid tutkii tällä hetkellä palveluntarjoajien kanssa aggregointi-mahdollisuuksia Suomessa. Seuraavaksi Pöyry raportoi Fingridille Juntin Puutarhan kysyntäjoustopotentiaalista ja pilotointiin osallistumisesta keskustellaan 52X165248 15
SISÄLTÖ JOHDANTO JUNTIN PUUTARHA SAPPI RAUTARUUKKI JOHTOPÄÄTÖKSET 52X165248 16
YLEISESITTELY Selvityksessä tutkittiin Sapin Kirkniemen tehtaan mahdollisuuksia osallistua eri kysyntäjoustomarkkinoille. Sappi tuottaa tällä hetkellä omasta sähkötehontarpeestaan noin 70 % omalla kaasuturbiinilla. Sähkön hankinnasta noin 30% tehdään Empowerin kautta, joka ostaa sähkön Nord Poolista. Sappi pyrkii hyödyntämään aktiivisesti halvempaa yö- ja päiväsähköä kustannusten minimoimiseksi. Sapin Kirkniemen tehdas on osallistunut säätösähkömarkkinoille viimeisen puolentoista vuoden ajan. Lisäksi nopeaan häiriöreserviin osallistuu tällä hetkellä 30 MW sähkönkulutusta, joka voidaan ottaa eri puolilta Kirkniemen tehdasta. Ensisijaisesti nopean häiriöreservin kuorma otetaan mekaanisen massan valmistukseen käytettävistä hiomakoneista. Käytännössä Empower hoitaa sähkön hankinnan täysin. Sappi tekee tilauksen seuraavalle vuorokaudelle, ja käyttöä seurataan jatkuvasti. Kun tuotantoon tulee muutoksia ja tehon tarve putoaa, käyttöinsinööri informoi tästä suoraan Empowerille, joka reagoi tilanteeseen. Mekaanisen massan valmistuksen osuus kokonaissähkönkulutuksesta on noin 50 %. Sappi on tehnyt paljon töitä sähkön ominaiskulutuksen laskemiseksi. Sapilla on tällä hetkellä vuoden takaisinmaksuvaatimus investoinneille. Jotta kysyntäjouston toteutus kiinnostaisi Sappia, tulisi siitä saatavien tulojen olla riittävän suuret (noin 30-50 000 /vuosi). 52X165248 17
TUNNISTETUT KYSYNTÄJOUSTOKOHTEET JA NIIDEN OMINAISUUDET KIRKNIEMESSÄ 1) Raakavesitornin pumppaamo Raakavesitornin jatkuva pumppausteho on 900 kw, josta säädettävää moottoritehoa on noin 500 kw. Pumpuilla säädetään raakavesitornin pinnantasoa. Kuorman normaalivaihtelu on noin 400-600 kw, josta 100 kw:n arvioidaan pystyvän osallistumaan kysyntäjoustoon. 2) Jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamossa on yhteensä 7 kompressoria, joiden kokonaisteho on noin 500-600 kw Puhdistusprosessissa veteen puhalletaan ilmaa ruuvikompressoreilla. Tämän hetken asennetut kompressorit pystyvät vain portaittaiseen säätöön. Kompressoreiden mahdolliseen kysyntäjoustoon osallistuvan kuorman arvioidaan olevan noin 100 kw. 3) Mekaanisen massan valmistus Mekaanisen massan valmistukseen käytetään kymmentä 2 MW:n hiomakonetta. Hiomakoneet voisivat osallistua kysyntäjoustoon tuotannonsäädöllä, jolloin potentiaalia on 100-200 kw/hiomakone tai sammuttamalla hiomakoneen, jolloin potentiaalia on 1-2 MW/hiomakone. Mahdollinen kysyntäjoustoon osallistuvan kapasiteetin määrä riippuu toteutuksesta, vaikutuksista prosessiin ja kysyntäjoustosta saatavista korvauksista. 52X165248 18
TARKEMPIA TIETOJA KYSYNTÄJOUSTOKOHTEISTA Raakavesitornin pinnansäätö 0,1 400-600 kw Säätöventtiili Jätevedenpuhdistamo ilmastus Hiomakoneen sammutus Teho MW Kuorman normaali vaihtelu Käyttötunnit vuodessa Sähkönkäyttökohde Reagointiaika (s/min) (täysi / osittainen tehonpudot us) Alhaallaoloaikarajoite Uudelleen käynnistyksen ja uudelleen aktivoinnin rajoitukset Vaikutukset tuotantoon Ohjaus (manuaalinen/aut omaattinen, rajoitteet) 8760 1s 60 min ei ei Automaattinen. Pinnansäädön min asetettava, jolloin säätö poistuu 0,1 500 kw 8760 1s 120 min ei ei Happianturin perässä. Min. happisaturaatio asetettava Hiomakoneen tuotantomuutos 0,1-0,2 1-2 2 MW/kone 7500 Alle 3 min, alle 1 min 60 min Vaikutus massan laatuun 1,2 MW/antura Laatu/tuotanto t/h vaikutus Automaattinen. Koneen hyötysuhde laskee tuotannon laskiessa. 7500 Alle 3 min 60 min ei Tuotanto t/h Ei mahdollinen tilanteessa, jossa massaa vähän tarjolla. Nyt tehdään päivä/yö säätöä. 52X165248 19
KIRKNIEMEN KYSYNTÄJOUSTOKOHTEIDEN SOVELTUVUUS MARKKINAPAIKOILLE Markkinapaikka Taajuusohjattu käyttöreservi Minimisäätö Aktivoitumisvaade Aktivoituu Kysyntäjoustokohde Soveltuvuus markkinapaikalle 0,1 MW 3 min, kun Useita kertoja Raakavesitorni Soveltuu markkinapaikalle, koska taajuus tunnissa nopea säätö mahdollista. poikkeaa 49,95- molempiin 50,05 Hz:stä suuntiin Jätevedenpuhdistamo Soveltuminen epävarmaa, selvitetty tarkemmin tässä työssä. Taajuusohjattu häiriöreservi Taajuusohjattu häiriöreservi (on-off-malli) 1 MW 5 s / 50 % ja 30 s / 100 %, kun taajuus on 30 s alle 49,7 Hz (kulutukselle) 10 MW Välittömästi, kun taajuus alle 49,5 Hz Muutamia kertoja vuodessa Noin kerran vuodessa Hiomakoneet Hiomakoneet Soveltuu markkinapaikalle, koska nopea säätö mahdollista. Saattaa häiritä tuotantoprosessia. Soveltuminen epävarmaa, selvitetty tarkemmin tässä työssä. Markkinapaikka ei ole kiinnostava, koska yritys osallistuu jo nopeaan häiriöreserviin. Nopea häiriöreservi Tehoreservi (EMV) Säätösähkömarkkinat 10 MW 15 min Noin kerran vuodessa 10 MW 15 min kulutukselle Harvoin (1-2 kertaa 12 h tuotannolle talvikaudella) 10 MW 15 min Tarjousten mukaan, useita kertoja vuorokaudessa Hiomakoneet Hiomakoneet Osallistuu jo. Markkina vielä liian uusi, korvaustasoista epävarmuutta. Osallistuu jo. 52X165248 20
ARVIOIDUT KORVAUKSET KIRKNIEMESSÄ: TAAJUUSOHJATTU KÄYTTÖRESERVI - VUOSIMARKKINAT Taajuusohjatusta käyttöreservistä saadut korvaukset vuosimarkkinoilla perustuvat seuraaviin oletuksiin: 1) Laskelmissa tarkastellaan raakavesitornin pinnansäädöstä 0,1 MW, jätevedenpuhdistamon kompressoreista 0,1 MW ja hiomakoneiden tuotannonsäädöstä 0,1-0,2 MW saatavaa kuormaa. 2) Raakavesitornin ja jätevedenpuhdistamon kuormaa tarjotaan reserviin jatkuvasti kaikkina vuoden tunteina Reserviin tarjottavia tunteja on vuodessa 8760. 3) Hiomakoneiden kuormaa tarjotaan reserviin 7500 tuntia vuodessa. Laskelmat perustuvat taajuusohjatun käyttöreservi n vuosimarkkinoiden korvaustasoon, joka on 15,8 /MW,h vuonna 2014. Taajuusohjatun käyttöreservin korvaustaso nousi 10% vuodelle 2014 (vuoden 2013 hinta oli 14,36 /MW,h). Kysyntäjoustokuorma, MW Tarjotut tunnit, h Korvaus, /vuodessa Raakavesitornin pinnansäätö 0,1 8760 14 000 Jätevedenpuhdistamon kompressorit 0,1 8760 14 000 Hiomakoneiden tuotannonsäätö 0,1 tai 0,2 7500 12 000 tai 24 000 52X165248 21
ARVIOIDUT KORVAUKSET KIRKNIEMESSÄ: TAAJUUSOHJATTU KÄYTTÖRESERVI - TUNTIMARKKINAT Taajuusohjatusta käyttöreservistä saadut korvaukset tuntimarkkinoilla perustuvat seuraaviin oletuksiin: 1) Laskelmissa tarkastellaan raakavesitornin pinnansäädöstä 0,1 MW, jätevedenpuhdistamon kompressoreista 0,1 MW ja hiomakoneiden tuotannonsäädöstä 0,1-0,2 MW, saatavaa kuormaa. 2) Raakavesitornin ja jätevedenpuhdistamon kuormaa tarjotaan reserviin jatkuvasti kaikkina vuoden tunteina Reserviin tarjottavia tunteja on vuodessa 8760. 3) Hiomakoneiden kuormaa tarjotaan reserviin 7500 tuntia vuodessa. 4) Kuormia tarjotaan reserviin yli vuoden 2013 vuosimarkkinahinnalla (14,36 /MW, h) Laskelmissa on etsitty tunnit, joina taajuusohjatun käyttöreservin hinta tuntimarkkinoilla ylitti vuoden 2013 vuosimarkkinahinnan (14,36 /MW, h). Tämän jälkeen korvaukset eri vuosille ja keskimääräinen korvaus vuodessa on arvioitu tarjoustuntien ja niille lasketun keskiarvohinnan perusteella. Tarjouksen rajahinta Toteutuneet tarjoukset (h/vuosi) 14,36 /MW, h 2011 5812 2012 4962 2013 1619 Keskiarvohinta tarjouksille ( /MW, h) 2011 54 2012 52 2013 78 Arvioitu korvaus ( /vuodessa) 2011 31 000 2012 26 000 2013 13 000 Keskimääräinen korvaus vuodessa, vesitorni ja kompressorit (0,1 MW) 23 000 Keskimääräinen korvaus vuodessa, hiomakoneet (0,1-0,2 MW) 20 000 tai 40 000 Hiomakoneista saatavien korvausten arvioidaan olevan noin 14 prosenttia matalammat kuin muille kysyntäjoustokohteille, koska reserviin tarjottavia tunteja on vähemmän. Laskelmat perustuvat vuosien 2011, 2012 ja 2013 taajuusohjatun käyttöreservin toteutuneisiin tarjouksiin 52X165248 22
ARVIOIDUT KORVAUKSET KIRKNIEMESSÄ: TAAJUUSOHJATTU HÄIRIÖRESERVI - VUOSIMARKKINAT Taajuusohjatusta häiriöreservistä saadut korvaukset vuosimarkkinoilla perustuvat seuraaviin oletuksiin: 1) Laskelmissa tarkastellaan hiomakoneiden sammuttamisesta saatavaa kuormaa 1-2 MW/hiomakone. 2) Hiomakoneiden kuormaa tarjotaan reserviin 7500 tuntia vuodessa. Laskelmat perustuvat taajuusohjatun häiriöreservi n vuosimarkkinoiden korvaustasoon, joka on 4,03 /MW,h vuonna 2014. Taajuusohjatun häiriöreservin korvaustaso nousi 20% vuodelle 2014 (vuoden 2013 korvaustaso oli 3,36 /MW,h). Saatu korvaus: 1-2 MW 4,03 /MW,h 7500 h = 30 000 60 000 /vuodessa 52X165248 23
ARVIOIDUT KORVAUKSET KIRKNIEMESSÄ: TAAJUUSOHJATTU HÄIRIÖRESERVI - TUNTIMARKKINAT Taajuusohjatusta häiriöreservistä saadut korvaukset tuntimarkkinoilla perustuvat seuraaviin oletuksiin: 1) Laskelmissa tarkastellaan hiomakoneiden sammuttamisesta saatavaa kuormaa, 1-2 MW/hiomakone. 2) Hiomakoneiden kuormaa tarjotaan reserviin 7500 tuntia vuodessa. 3) Kuormia tarjotaan reserviin yli 3,36 /MW, h rajahinnalla (vuoden 2013 vuosimarkkinahinta). Laskelmissa on etsitty tunnit, joina taajuusohjatun häiriöreservin hinta tuntimarkkinoilla ylitti vuoden 2013 vuosimarkkinahinnan (3,36 /MW, h). Tämän jälkeen korvaukset eri vuosille ja keskimääräinen korvaus vuodessa on arvioitu tarjoustuntien ja niille lasketun keskiarvohinnan perusteella. Hiomakoneista saatavien korvausten arvioidaan laskevan noin 14 prosenttia koska kapasiteettia ei tarjota reserviin koko vuoden ajalta. Tarjouksen rajahinta Toteutuneet tarjoukset (h/vuosi) 3,36 /MW, h 2011 5971 2012 2073 2013 2930 Keskiarvohinta tarjouksille ( /MW, h) 2011 34 2012 25 2013 50 Arvioitu korvaus ( /vuodessa) 2011 204 000 2012 51 000 2013 145 000 Keskimääräinen korvaus vuodessa, 1 tai 2 MW ( /vuodessa) 115 000 tai 230 000 Laskelmat perustuvat vuosien 2011, 2012 ja 2013 taajuusohjatun häiriöreservin toteutuneisiin tarjouksiin Tuntimarkkinoilla käytettävän kapasiteetin volyymit ovat alhaisella tasolla, minkä takia korvausten saaminen ei ole taattua etenkään jos markkinalle tarjotaan suurta kapasiteettia. 52X165248 24
KYSYNTÄJOUSTON TOTEUTUS: TAAJUUSOHJATUT RESERVIT Taajuusohjattuun reserviin tarjottava kuorma on ilmoitettava edellisenä päivänä klo 18.00 (vuosimarkkinat) tai 18.30 (tuntimarkkinat) mennessä Fingridille. Suunnitelmat tulee toimittaa Fingridille EDI-sanomana käyttäen DELFOR-sanomamuotoa. Tietojen toimittaminen Fingridille olisi tehtävä todennäköisimmin palveluntarjoajan välityksellä. Jos reserviin tarjotaan jatkuvasti saman suuruista kuormaa, samaan kellon aikaan, tarjouksen jättäminen on helppoa. Mikäli tarjousta halutaan muuttaa, tämä vaatii enemmän suunnittelua ja tiedonvaihtoa Sapin, palveluntarjoajan ja Fingridin välillä. Sappi pystyy mittaamaan taajuuden muutokset paikallisesti Kirkniemen tehtaalla tällä hetkellä. Taajuusohjattuihin reserveihin tarvitaan seuraavat sopimukset: Reservimarkkinoilla toimimiseen tarvitaan vuosimarkkina-, tuntimarkkina- tai pitkäaikainen sopimus Fingridin kanssa jokaiselle reservilajille erikseen. Lisäksi tarvitaan sopimus avoimen sähköntoimittajan kanssa, jossa sovitaan tasevastuusta. 52X165248 25
KYSYNTÄJOUSTON TOTEUTUS JA KUSTANNUKSET: RAAKAVESITORNIN PUMPPAAMO Raakavesitornin pintaa säädetään tällä hetkellä automaattisesti. Pinnansäätöä ei voida kuitenkaan ohjata taajuuden muutoksien mukaan. Raakavesitornin pumppaustehon tarjoaminen taajuusohjattuun käyttöreserviin vaatisi investointeja taajuusmuuttajaan, jolla voitaisiin ohjata pumppuja taajuuden vaihteluiden mukaan. Kysyntäjouston toteutukseen vaadittavat investoinnit: 1) Taajuusmuuttaja: noin 50 000 euroa (noin 100 euroa/kw säädettävää moottoritehoa) 2) Toteutukseen liittyvä työ: noin 20 000 euroa 3) Tiedonvaihdon kustannukset palveluntarjoajan kautta: alhaiset 52X165248 26
KYSYNTÄJOUSTON TOTEUTUS JA KUSTANNUKSET: JÄTEVEDENPUHDISTAMO Jätevedenpuhdistamon kompressorien hyödyntämisen kysyntäjoustomarkkinoilla arvioidaan olevan toteutettavissa ilman häiriöitä jätevedenpuhdistamon prosesseihin. Nykyisiä jätevedenpuhdistamon ruuvikompressoreja ei voida säätää taajuusmuuntimien avulla. Tämän takia ainoa vaihtoehto säätöön on yksittäisten kompressoreiden päälle kytkeminen/sammuttaminen. Tämä on kuitenkin erittäin kuluttavaa kompressoreille ja lyhentää niiden elinikää. Taajuuden muutoksiin reagoiva järjestelmä vaatii ohjelmiston asentamista, joka säätää kompressoreja automaattisesti. Kysyntäjouston toteutukseen vaadittavat investoinnit: 1) Ohjelmistoinvestointi: noin 2000 5000 euroa. 2) Tiedonvaihdon kustannukset palveluntarjoajan kautta: alhaiset. Taajuusohjatun käyttöreservin tekniset vaatimukset ovat todennäköisesti liian tiukat, jotta kompressoreja voitaisiin hyödyntää tässä reservissä. Vaatimus portaattomasta säädöstä ei kuitenkaan ole yksiselitteinen. 52X165248 27
KYSYNTÄJOUSTON TOTEUTUS JA KUSTANNUKSET: HIOMAKONEET Hiomakoneen tuotannonsäätöä voidaan tarjota taajuusohjattuun käyttöreserviin. Jos kuormaa tarjotaan taajuusohjattuun käyttöreserviin tämä tarkoittaa jatkuvaa säätöä, joka saattaa sotkea liikaa mekaanisen massan valmistusprosessia. Kysyntäjouston toteutuksen aiheuttamat vahingot tuotantoprosessiin tulisi tutkia tarkemmin. Hiomakoneiden sammuttamisesta saatavan kuorman tarjoaminen taajuusohjattuun häiriöreserviin ei ole mahdollista reservin nykyisillä teknisillä vaatimuksilla. Mekaniikan ja automaation viiveistä johtuen säädön nopeus on arviolta noin 15 sekuntia. Tehon pudotus ei onnistu kuitenkaan viidessä sekunnissa, joka on vaatimus tälle reserville. Taajuuden muutoksiin reagoiva järjestelmä vaatii ohjelmiston asentamista, joka säätää hiomakoneita automaattisesti. Kysyntäjouston toteutukseen vaadittavat investoinnit: 1) Ohjelmistoinvestointi ja suunnittelu: noin 5000 10 000 euroa. 2) Tiedonvaihdon kustannukset palveluntarjoajan kautta: alhaiset 52X165248 28
JOHTOPÄÄTÖKSET Raakavesitornin hyödyntäminen kysyntäjoustokohteena näyttää tällä hetkellä kannattamattomalta liian pitkän, noin 3-4 vuoden takaisinmaksuajan takia (taajuusmuuntajan investoinnit). Jätevedenpuhdistamon kompressorien porrastettu säätö ei täytä todennäköisesti taajuusohjatun käyttöreservin tiukkoja tämänhetkisiä teknisiä vaatimuksia, joten tämä kohde ei sovellu kyseiseen reserviin. Jos kompressorit vaihdetaan tulevaisuudessa ja ne tehtäisiin yhteensopiviksi taajuusmuuttajan kanssa, osallistuminen taajuusohjattuun käyttöreserviin olisi mahdollista. Tällöin saatavat korvaukset olisivat noin 15 000 25 000 euroa/vuodessa riippuen osallistuuko kohde vuosivai tuntimarkkinoille. Hiomakoneiden tuotannonmuutoksesta saatavan kapasiteetin tarjoaminen taajuusohjattuun häiriöreserviin ei vaikuta kannattavalta, koska vaikutukset tuotannon laatuun ovat suuret ja korvaustasot vastaavasti suhteellisen alhaisella tasolla. Hiomakoneiden sammuttamisesta saatavaa kuormaa ei voida tarjota taajuusohjattuun häiriöreserviin nykyisten tiukkojen teknisten vaatimusten takia. Tälle kohteelle selvitetyt korvaustasot ovat korkealla tasolla vuosimarkkinoilla ja tuntimarkkinoilla. Taajuusohjattujen reservien tiukkojen teknisten vaatimusten takia ainut toteuttava kysyntäjoustokohde olisi raakavesitornin pinnansäätö, jonka takaisinmaksuaika nähdään liian pitkäksi taajuusmuuttajan investointien takia. Muiden kysyntäjoustokohteiden tarjoaminen taajuusohjattuihin reserveihin vaatisi muutoksia reservien teknisissä vaatimuksissa. Yhtenä tuloksena tästä työstä Fingridille suositellaan reservien vaatimusten uudelleenarviointia. 52X165248 29