JESSE RUOTSALAINEN KYSYNTÄJOUSTO SÄHKÖMARKKINOILLA

JESSE RUOTSALAINEN KYSYNTÄJOUSTO SÄHKÖMARKKINOILLA Projektityö Tarkastaja: tutkija Sami Repo

2

3 TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Sähkötekniikan koulutusohjelma RUOTSALAINEN, JESSE: Kysyntäjousto sähkömarkkinoilla Projektityö, 30 sivua Maaliskuu 2007 Pääaine: Sähkömarkkinat Tarkastaja: tutkija Sami Repo Työssäni selvitin kysyntäjouston potentiaalia ja toteutustapoja. Sähkön kulutus nousee koko ajan, mikä on herättänyt mielenkiintoa joustoa kohtaan. Kysyntäjoustoa käytetään tilanteissa, joista sähkömarkkinat eivät välttämättä selviä. Näissä tilanteissa kysyntä ja tarjonta eivät kohtaa ja tulee todella korkeita hintapiikkejä. Pohjoismaissa hintasignaali on helposti saatavissa elspot-markkinoilta. Kysyntäjoustosta hyötyy moni markkinaosapuoli, mutta tietoisuus on tällä hetkellä aika pieni. Kulutukseen vaikuttamisen keinoja on useita kuten tariffit, hinnoittelu ja suora kuormien ohjaus. Näiden kehittämiselle ja muutoksilla voitaisiin saada aikaan merkittäviä potentiaalin lisäyksiä. Kulutukseen vaikuttamiseen tarvittavat teknologiset ratkaisut (tuntipohjaiset mittarit ja tiedonsiirto) ovat jo olemassa, mutta ne ovat vasta yleistymässä. Yleistymiseen vaikuttaa epätietoisuus vaadittavien alkuinvestointien kannattavuudesta. Pääkohta kysyntäjoustoon vaikuttavissa tekijöissä pienasiakkaiden kohdalla on hyötyjen ymmärtämättömyys ja vaadittavien palvelujen puute. Energia intensiivisellä teollisuudella on parhaat edellytykset osallistua kysyntäjoustoon, sillä he ovat tottuneet ajattelemaan toimintaansa taloudellisista näkökulmista ja heillä on suuria ohjattavia kuormia. Suomessa sähkömarkkinoille tarjottavaa teollisuuden potentiaalia on tutkimusten mukaan noin 900 MW:a(vuonna 2004). Joustosta maksettava hinta vaikuttaa eniten tarjottavaan potentiaaliin ja jouston kestoon. Tämä on totta myös pienasiakkaiden ja muiden toimijoiden kohdalla. Raha ratkaisee! Nordel alueella kysyntäjoustopotentiaalia on kokonaisuudessaan pessimististen arvioiden mukaan vähintään 12000 MW:a. Tällä hetkellä kuitenkin jotenkin huomioitua joustoa on noin 3500 MW:a. Muiden Pohjoismaiden teollisuuden tarjoama potentiaali on myös suuri, varsinkin Norjassa ja Ruotsissa (Suomen lisäksi). Viranomaisten ja järjestelmävastaavien pitäisi voimakkaasti osallistua tiedotukseen sekä tukea kehitystyötä, jota tehdään kysyntäjouston mahdollistavan tekniikan parissa. Markkinoiden rakenteesta pitäisi tehdä kuluttajille ymmärrettävämpi, jotta kiinnostus kysyntäjoustoa kohtaan kasvaisi. Tämä on saavutettavissa muuttamalla määräyksiä ja lainsäädäntöä kysyntäjoustoa tukevaan suuntaan ja spesifioimalla erilaisille kuluttajille erilaiset tarjousehdot.

4 Alkusanat Sähkövoimatekniikan projektityö sisältyy opiskeluihini. Laitoksen henkilökunta ehdotti suuren määrän valmiita aiheita, joista oli mahdollisuus valita oma aihe tai vaihtoehtoisesti pystyi ehdottamaan aivan omaa aihettaan. Valitsin projektityöni aiheeksi valmiiksi annetuista aiheista kysyntäjouston sähkömarkkinoilla, sillä se tukee haluani oppia ymmärtämään sähkömarkkinoiden toimintaa. Tämän lisäksi aiemmat opiskeluni tukevat valintaani. Toivon samalla, että saavuttamani tietämys kyseisestä aihepiiristä hyödyttää minua myöhemmässä vaiheessa työelämässä.

5 SISÄLLYS 1. Johdanto...6 2. Sähkön käyttö...7 2.1 Kokonaiskulutus...7 2.2 Teho...8 3. Säätösähkökauppa...9 4. Mitä on kysyntäjousto?...10 4.1 Kysyntäjouston vaikutus sähkön hintaan...10 4.2 Kuka tarvitsee kysyntäjoustoa ja miksi?...11 5. Kulutukseen vaikuttaminen...13 5.1 Kulutukseen vaikuttamisen keinot...13 5.1.1 Tariffit...13 5.1.2 Hinnoittelu...13 5.1.3 Suora kuormien ohjaus...13 5.1.4 Kuormien saaminen markkinoille tuotannon ohella...14 5.1.5 Kuluttajainformaatio ja palaute...14 5.2 Kulutukseen vaikuttamiseen tarvittava teknologia...14 5.2.1 Tiedonsiirto...14 5.2.2 AMR...16 5.3 Kysyntäjoustoon vaikuttavat tekijät pienasiakkailla...17 6. Teollisuuden kysyntäjouston tekninen potentiaali Suomessa...19 6.1 Yleistä...19 6.2 Potentiaali toimialoittain...19 6.2.1 Massa- ja paperiteollisuus...19 6.2.2 Metallien jalostus...20 6.2.3 Peruskemikaalien valmistus...20 6.2.4 Muu teollisuus...21 6.2.5 Prosessiteollisuus yhteensä...21 7. Kysyntäjoustoon vaikuttavat tekijät teollisuudessa...23 7.1 Sähkön hinta...23 7.2 Tuotantoprosesseihin liittyvät tekijät...24 7.3 Organisatoriset ja henkilöstöön liittyvät tekijät...24 8. Nordel-alueen kysyntäjoustopotentiaali kokonaisuudessaan...26 8.3 Nordel alueen kysyntäjoustopotentiaali teollisuudessa...26 9. Suosituksia kysyntäjouston parantamiseen...28 9.1 Mitä järjestelmävastaavat voisi tehdä?...28 9.2 Muita mahdollisia tapoja toimia...28 10. Johtopäätökset...29 Lähteet:...30

6 1. Johdanto Sähkön joka hetkistä tarvetta ei voida koskaan täysin ennakoida. Tästä syystä tuotannon ja kulutuksen välillä pitää olla jonkinlaista joustavuutta. Yleensä tavoite on saada sähkönkulutus jakautumaan mahdollisimman tasaisesti. Tähän päästään joko leikkaamalla huipun aikaista kulutusta tai siirtämällä kulutusta huipun aikaisesta johonkin muuhun ajankohtaan kuten vähäisen kuorman aikaan. Kysyntään vaikuttamisesta käytetään nimitystä kysynnän jousto. Sähkön kysynnän joustolla pyritään myötävaikuttamaan kysynnän ja tarjonnan välisen tasapainon säilymiseen tiukoissa kuormitustilanteissa sekä hinnanmuodostukseen sähkömarkkinoilla. Tästä syystä kysyntäjousto on keskeinen tekijä pohjoismaisten sähkömarkkinoiden toimivuuden kannalta ja sen edistäminen on priorisoitu kaikissa Pohjoismaissa korkealle. Sähkölle noteerataan tuntienergiahinta eri markkinapaikoilla. Nämä paikat ovat Elspot sekä Elbas. Hinta muodostuu sen mukaan millä hinnalla myyjät suostuvat milläkin hetkellä sähköä myymään ja minkä hinnan ostajat ovat sillä hetkellä valmiit siitä maksamaan. Kaupankäynti hinta on korkein myyntitarjous joka hyväksytään. Käyttötunnin sisällä on myös pohjoismaiset säätösähkömarkkinat, joille Suomessa voi tarjota yli 10 megawatin kuormia. Useimmissa kohteissa sähköä käytetään silloin kun sille on tarvetta. Jos kuluttaja suostuu siirtämään sähkön kulutustaan toiseen ajankohtaan, puhutaan kysyntäjoustosta. Kuluttaja hyötyy tästä energiakustannusten säästönä sekä hän voi käyttää sitä keinona hintariskien hallinnassa. Kysyntäjousto vaikuttaa sähkön markkinahintaan. Itse sähköjärjestelmän kannalta kysyntäjousto myötävaikuttaa kysynnän ja tarjonnan tasapainon säilymiseen huippukuormitustilanteissa. Kysyntäjouston mahdollisuuksia käytetään myös nopeina häiriöreserveinä. Järjestelmävastaava Fingrid on tehnyt sopimukset yhteensä 1000 MW:n kulutuskuormista, joita voidaan häiriötilanteissa kytkeä pois päältä. Häiriöreserveillä pyritään ylläpitämään verkon tehotasapainoa tilanteissa, joissa sähkön tuotannossa tai kulutuksessa tapahtuu äkillinen muutos. Sen sijaan kuormien osallistuminen spot- ja säätösähkömarkkinoille on nykykäsityksen mukaan vähäistä. Kuormia, joita ei ole sidottu häiriöreserviin, voidaan tarjota sähkömarkkinoille.

7 2. Sähkön käyttö 2.1 Kokonaiskulutus Suomen sähkönkulutus oli vuonna 2004 86,8 TWh, vuonna 2005 84,9 TWh ja viime vuonna noin 90 TWh. Kasvua tapahtui siis noin 6,5 prosenttia kokonaiskulutuksessa. Suuri kulutuksen kasvu tänä vuonna johtui suurelta osin toissavuoden paperiteollisuuden kuuden viikon työnselkkauksesta, joka vähensi vuoden 2005 kulutusta. Normaalisti kasvu on noin 2 prosenttia vuodessa. Kuten kuvasta 1 näemme, teollisuuden osuus kokonaiskulutuksesta on noin 54 prosenttia, maa- ja kotitalouksien 24 prosenttia, palveluiden ja julkisen sektorin osuus oli 19 prosenttia. Siirto- ja kantaverkkojen häviöihin kului n. 4 % kokonaiskulutuksesta. Teollisuuden sähköntarve kasvoi viime vuonna 9,5 prosenttia. Huima kasvuprosentti johtui jo aiemmin mainitusta paperiteollisuuden työselkkauksesta. [2;3] Häviöt 4 % Teollisuus 54 % Julkinen 6 % Kotitalous 21 % Palvelu 12 % Maatalous 3 % Kuva 1. Kokonaiskulutuksen jakautuminen kulutusryhmittäin [4]

8 2.2 Teho Vuonna 2006 energiankulutuksen huippu saavutettiin kireänä pakkaspäivänä 20. tammikuuta, jolloin tehoksi mitattiin 14 860 MW(tuntiteho). Se oli kaikkien aikojen ennätys ja 820 megawattia suurempi kuin edellinen huipputeho ennätys. Kovimpina pakkasina Venäjä vähensi sähkön vientiään muutamia satoja megawatteja ja Ruotsi vähän myöhemmin, mutta silti sähköä riitti. [3] MW 20 000 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 Statistics Forecasts 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Kuva 2. Sähkön kulutushuiput (suurin tuntiteho) [4]

9 3. Säätösähkökauppa Myöhemmin raportissa puhutaan säätösähkömarkkinoista, joten käsittelen kyseisten markkinoiden toimintaa tässä vaiheessa. Suomessa säätösähkökauppaa käydään Fingrid Oyj:n ylläpitämillä säätösähkömarkkinoilla, jotka ovat osa pohjoismaisia säätösähkömarkkinoita. Kaikki säätökykyisen kapasiteetin haltijat voivat tehdä tarjouksia kapasiteetistaan, mikäli kohteessa on käytössä reaaliaikainen tehomittaus. Tarjouksia voi jättää aikaisintaan 24 tuntia ennen kohteena olevan käyttötunnin alkua. Tarjoukset muuttuvat sitoviksi puoli tuntia ennen käyttötunnin alkua. Tarjousten tulee sisältää tieto kapasiteetin määrästä(mw) ja hinnasta(eur/mwh). Yhden tarjouksen minimikoko on 10 MW:a. Tarjottu säätö tulee olla käytettävissä koko käyttötunnin ajan ja se pitää olla käytettävissä 10 minuutin päästä tilauksesta. Jokaista käyttötuntia varten muodostetaan pohjoismainen säätösähkökäyrä. Ylössäätötarjoukset lajitellaan periaatteella halvin ensin ja alassäätöhinnat periaatteella kallein ensin. Samanhintaiset tarjoukset otetaan huomioon tapauskohtaisesti järjestyksessä, jossa otetaan huomioon kapasiteetin sijainti ja koko. Kuva 3. Säätö- ja tasesähkön hinnanmuodostus [14] Säätösähkömarkkinoilla ylössäätöhinta on kallein käyttötunnille tilatun tuotannon lisäyksen tai kulutuksen vähennyksen hinta, mutta kuitenkin vähintään Nord Poolin aluehinta kuten kuvasta 3 voimme havaita. Alassäätöhinnaksi muodostuu halvin käyttötunnille tilattu alassäätöhinta. Säätösähkön hinnat käyttötunnille julkaistaan kaksi tuntia ko. käyttötunnin jälkeen. [13]

10 4. Mitä on kysyntäjousto? Ennen puhuttiin kysynnän hallinnasta, DSM(Demand-Side Management), joka viittasi ylhäältä päin ohjattuun sähkön käyttöön. Kysynnän hallinnalla tarkoitetaan perinteisesti niitä tavallisesti energiayhtiön tai valtiovallan (joskus kolmannen osapuolen) toimenpiteitä, joilla pyritään vaikuttamaan sähkön käyttäjien sähkön kulutukseen (tasoon ja/tai ajalliseen vaihteluun) siten, että se on kokonaisuuden kannalta järkevää. Uudempi termi Kysynnän jousto, DR(Demand Response), on markkinalähtöisempi lähestyminen. Kysyntäjoustolla tarkoitetaan sähkön kulutuksen kykyä reagoida vaihteleviin sähkön hintoihin tai muihin ulkoisiin signaaleihin tai toimia aktiivisesti sähkömarkkinoihin hyödyntäen hajautettuja resursseja. Hajautettuja resursseja ovat hajautettu tuotanto, energiavarastot ja ohjattavat sähkökuormat. [5] 4.1 Kysyntäjouston vaikutus sähkön hintaan Elspot-markkinoilla käydään kauppaa 0,1 MWh:n ja sen kerrannaisten kiinteistä sähköntoimituksista koskien seuraavan päivän toimitustunteja 01-24. Samalle tunnille voi tehdä ainoastaan myynti- tai ostotarjouksia. Tunneittaiset systeemihinnat saadaan yhdistämällä käyttötuntikohtaiset osto- ja myyntitarjoukset kullekin vuorokauden käyttötunnille. Systeemihinnaksi muodostuu näiden kysyntä- ja tarjontakäyrien leikkauspiste. Niin kuin jo johdannossa mainitsin, kysyntäjousto vaikuttaa sähkön markkinahintaan. Vaikutusta voi havainnoida seuraavasta kuvasta.

11 Kuva 4. Kysyntäjouston vaikutus sähkön markkinahintaan Kuvan 1 kaltainen tilanne (piste A) tulee vastaan kun kysyntä ei jousta, koko tuotantokapasiteetti on käytössä ja on tuotantohäiriöitä. Kysyntä ja tarjonta ei siis kohtaa ja sähkön hinta nousee todella korkeaksi. Kysyntäjouston avulla käyrien kohtauspaikkaa saadaan siirrettyä pisteestä A, pisteeseen B. Tämä laskee markkinahintaa. [14] 4.2 Kuka tarvitsee kysyntäjoustoa ja miksi? Viranomaiset ja regulaattorit tarvitsevat kysyntäjoustoa sähköjärjestelmän toimitusvarmuuden ylläpitämiseksi. Nämä toimijat ovat kiinnostuneet kysyntäjoustolla saavutettavasta energian säästöstä sekä ympäristövaikutusten pienentämisestä. Markkinaoperaattorit tarvitsevat sitä koska sillä voidaan vaikuttaa markkinahintoihin ja sillä voidaan pienentää markkinavoimien vaikutusta. Järjestelmävastaava tarvitsee sitä tehotaseen ylläpitoon(säätösähkömarkkinat), häiriöiden hallintaan tuotannossa ja siirtoverkossa sekä suurhäiriöiden välttämiseen ja niistä toipumiseen. Näiden lisäksi järjestelmävastaava tarvitsee kysyntäjoustoa siirtoverkon pullonkaulojen hallintaan sekä käyttääkseen tuotanto- ja siirtokapasiteettia tehokkaammin.

12 Jakeluverkon operaattori tai haltija tarvitsee sitä myös verkon pullonkaulojen käsittelyyn, verkkokapasiteetin tehokkaaseen hyödyntämiseen ja hajautetun tuotannon aiheuttamien ongelmien pienentämiseen. Hajautettua tuotantoa on tuulisähkö, aurinkovoima ja yhdistetty lämmön- ja sähköntuotanto. Näistä tuotantomuodoista saatava sähkö riippuu kulloisenkin hetken olosuhteista, joten kysyntäjoustolla saadaan tasoitettua kysynnän ja tarjonnan jakautumista. Tällä tavoin sähkön syötön laatua saadaan parannettua. Vähittäismyyjät ja välittäjät käyttävät kysyntäjoustoa riskien hallinnassa ja se myös avaa uusia liiketoimintamahdollisuuksia(voi toimia aggregaattoreina). Loppukäyttäjät voivat saada kysyntäjoustosta taloudellista hyötyä jos he siirtävät sähkön käyttöään hintaan perustuen tai käyvät kauppaa ohjattavilla kuormillaan. Jos he siirtävät sähkön käyttöään ajalta, jolla hinta on korkea, jolloin yleensä myös lähes koko tuotantokapasiteetti on käytössä, he pienentävät ympäristövaikutuksia, koska ei tarvitse käynnistää huippuvoimaloita, jotka aiheuttavat paljon päästöjä. Verkon käyttövarmuus paranee samanaikaisesti. [6]

13 5. Kulutukseen vaikuttaminen 5.1 Kulutukseen vaikuttamisen keinot 5.1.1 Tariffit Tariffeilla ja hinnoittelulla voidaan vaikuttaa kulutuskäyttäytymiseen. Tariffilla tarkoitetaan sähkön hinnoittelujärjestelmää. Sähköyhtiöt laskuttavat kuluttajia sähkön siirrosta ja energiantuotannosta erilaisten tariffien mukaan. Tariffeihin sisällytetään yleensä kiinteä perusmaksu, kulutusmaksuja ja tehomaksuja. Aikatariffeilla pyritään ohjaamaan helposti siirrettäviä sähkölämmityskuormia (käyttöveden lämmitys, varaava sähkölämmitys) yölle, jolloin muu sähkönkulutus on vähäisempää. Aikatariffissa sähköllä on yleensä kaksi hintaa, päivällä hinta on korkeampi. Halvempi yösähkön hinta on yleensä käytössä klo 22-7 välillä yöllä. Tehotariffi soveltuu hinnoittelultaan parhaiten suurille teollisuus- ja kerrostalokiinteistöille. Tehotariffin hinta määräytyy suurimman keskitehon mukaan. Keskiteho määritetään sähköyhtiöstä riippuen vuodenaikana tapahtuvan suurimman 15 minuutin tai yhden tunnin keskitehon mukaan. Tehotariffin maksut muodostuvat perusmaksusta(euroa/kk), kulutusmaksuista(sentti/kwh) ja tehomaksusta(euroa/kw,kk). Mikäli tehomaksun osuus olisi sidottuna jotenkin markkinahintaan, se kannustaisi siirtämään kulutuksen ajankohtaa. 5.1.2 Hinnoittelu Vähittäishinnoittelulla pyritään myös vaikuttamaan kulutuskäyttäytymiseen. Hinnoittelussa voitaisiin käyttää kustannuksia heijastavaa läpinäkyvää hinnoittelua. Tällöin hinta määräytyisi aina sen mukaan, millä tavalla energia tuotettaisiin. Jos tehontarve verkossa on suuri, joudutaan ottamaan käyttöön huippukuormalaitoksia ja tuotetun sähkön hinta on korkeampi. Jos tämä vaikuttaisi hinnoitteluun, se kannustaisi siirtämään kulutusta halvempiin ajankohtiin. Reaaliaikahinnoittelulla olisi samankaltaiset vaikutukset. Dynaaminen hinnoittelu tarkoittaisi sitä, että kun kulutus on korkeimmillaan ja tehontarve suuri, hinta olisi korkeampi. Ohjattavien kuormien oikeanlaisella hinnoittelulla voitaisiin saada enemmän kysyntäjousto potentiaalia käyttöön. 5.1.3 Suora kuormien ohjaus Suoralla kuormien ohjauksella voitaisiin kuormia tiputtaa pois päältä tehon tarpeen ollessa suuri. Tähän tarvitaan erityissopimuksia, jotka ovat yleensä kahdenkeskisiä sähköyhtiön ja loppukäyttäjän kanssa. Voidaan soveltaa tietyntyyppisiin kuormiin kuten lämmitys, lämmin vesi, ilmastointi, katu- ja ulkovalaistus. Asuintilojen ja veden lämmityksessä on käytössä myös järjestelmiä, joissa lämmitys voidaan hoitaa öljyllä(tai

14 jollakin muulla polttoaineella) ja sähköllä. Kun sähkön kulutus on korkealla, voidaan järjestelmä ohjata käyttämään vaihtoehtoista polttoainetta lämmitykseen. 5.1.4 Kuormien saaminen markkinoille tuotannon ohella Tämänkaltaisesta toiminnasta puhuttaessa käytetään termiä Demand-sidebidding(DSB). Se on osa kysynnän joustoa ja siinä yritetään saada ohjattavat kuormat markkinoille tasavertaisesti tuotannon ohella. Eli ohjattavilla kuormilla saataisiin pienennettyä sähkön kulutusta, mikä ajaa vastaavan asian kuin sähkön tuotantoa lisättäisiin. Tämä kasvattaisi kysyntäjoustopotentiaalia ja kuorman tarjoaja voisi hyötyä siitä taloudellisesti. 5.1.5 Kuluttajainformaatio ja palaute Sopii erityisesti pienkuluttajille. Toiminta voi olla esimerkiksi seuraavanlaista: yhtiö antaa palautteen mitatusta kulutuksesta, sitten kulutusta analysoidaan ja verrataan toisiin kuluttajiin ja annetaan sähkönkäyttövinkkejä. 5.2 Kulutukseen vaikuttamiseen tarvittava teknologia Edellisessä kappaleessa mainitut tavat vaikuttaa kulutukseen vaatii teknisiä ratkaisuja ja uusia tapoja toimia. Innovatiivinen hinnoittelu vaatii vastaavaa mittarointia(tuntimittaus, AMR) ja usein kaksisuuntaista tiedonsiirtoa. Mikäli hintoihin reagointi ei ole automaattista, kuluttajan pitää jollakin tavalla saada tieto vallitsevasta sähkön hinnasta. Automaattinen hintoihin reagointi taas vaatii rakennus- tai prosessiautomaatiota ja ohjattavissa olevia kuormia tai hajautettua tuotantoa. Yleisesti tarvitaan siis uusia tiedonsiirto- ja mittaustekniikoita tai muita ohjauksen todentavia ratkaisuja. [6] 5.2.1 Tiedonsiirto Tiedonsiirtotekniikat tulevat olemaan avainasemassa kilpailluilla sähkömarkkinoilla tarjottaessa loppukäyttäjille uusia palveluita ja tuotteita. Ainakin pidemmällä tähtäyksellä kyseeseen tulee kaksisuuntainen tiedonsiirto sähkön myyjän ja asiakkaan välillä. Isommilta asiakkailta vaadittava tuntipohjainen ja kaukoluettava energian kulutuksen mittaus tukee tätä kehitystä. Asiakkaiden erilaiset energianhallintajärjestelmät tarjoavat mahdollisuuden kytkeä nämä tiedonsiirron välityksellä sähköyhtiön järjestelmään ja näin saadaan aikaiseksi uudenlaisia palveluja. Tällä hetkellä tällaisia palveluja on vielä rajoitetusti saatavilla.

15 Seuraavaksi käyn läpi erilaisia tiedonsiirtotekniikoita. Sähköverkkoa hyväksikäyttäviä tapoja ovat verkkokäskyohjaus(vko), jakeluverkkokantoaaltojärjestelmät(dlc), pienjänniteverkkokantoaaltojärjestelmä(lv-dlc) ja laajakaistaiset pienjänniteverkkoa hyödyntävät järjestelmät. Lankapuhelinverkkoa hyödyntäviä tapoja on käyttää valinnaisia puhelinverkkoja, kuten modeemeja tai ISDN yhteyksiä, tai kiinteitä puhelinverkkoja. Radiopuhelinjärjestelmiä, joita voi käyttää tiedonsiirtoon, ovat GSMja GPRS-verkot. Suljettuja digitaalisia radioverkkojakin voidaan hyödyntää(tetra). Sähköyhtiön on myös mahdollisuus rakentaa omia tiedonsiirtoverkkoja tähän käyttöön. Näissä yhteyksissä on käytettävissä parikaapelia tai valokuitua. Yksi mahdollisuus on käyttää muiden palveluntarjoajien verkkoja. Muita palveluntarjoajia ovat muun muassa telepalveluiden tarjoajat, kaapeli-tv-verkko ja internet-palvelut. [6] Uusissa mittarinlukujärjestelmissä(amr) yksittäisiä mittareita luetaan yleisesti GPRSmatkapuhelinverkolla. GSM-verkon SMS viestejä voidaan käyttää varmistuksena. Matkapuhelinverkkojen uusiin modeemeihin on yleensä sisään rakennettu antennit useille eri taajuuksille. Yleisesti GPRS-verkolla luetaan tiedot keskittimistä, joihin se on haettu mittareilta esimerkiksi sähköverkon tiedonsiirtoa käyttäen. Tällainen tapa tulee ainakin alkuvaiheessa halvemmaksi kuin jokaisen mittarin luenta erikseen, mutta GPRS:llä jokaisen mittarin yksittäinen luenta yleistyy muun muassa seuraavista syistä. Ei haluta sitoutua moneen eri tiedonsiirtotekniikkaan vaan voidaan hankkia tiedonsiirto joltakin operaattorilta, jolla on tähän jo valmis verkko ja operaattori huolehtii teknisistä yksityiskohdista. GPRS-verkko tukee kaikkia IP-pohjaisia protokollia ja verkon arvioidaan olevan käytettävissä koko mittareiden eliniän. GPRS-verkko on suoraviivainen tapa siirtää tietoa ja luotettavampi kuin sähköverkon tiedonsiirto ja ei julkiset radioyhteydet. GPRS:llä saavutetaan tiedonsiirtoinfrastruktuuri, joka ei estä uusien palvelujen kehittämistä. Joissakin paikoissa GPRS-verkon kuuluvuus on heikko, jolloin joudutaan käyttämään lisäantenneja tai tietojen keskittämistä esimerkiksi paikallisverkon(lan) avulla. Näistä keskittimistä eteenpäin tieto siirretään taas GPRS:n välityksellä. Laajakaistaisten matkapuhelin- ym. verkkojen (UMTS tai 3G, Wimax) laajamittainen käyttö on kallista ja lisäksi ne käyttävät paljon tehoa. Tehonkulutuksesta johtuen niiden tiedonsiirto lakkaa toimimasta pian sen jälkeen kun sähköverkossa on keskeytyksiä. Tästä seuraa ettei ole odotettavissa, että ne yleisesti syrjäyttäisivät GPRS-verkon käytön mittareiden luvussa, hälytysten kaltaisten tietojen siirrossa tai turvapalveluissa. [13]

16 5.2.2 AMR Sähköverkosta kerättävän tiedon määrä kasvaa valtavasti. Tietoa halutaan kulutetusta energiasta, sähkön laadusta ja häiriöistä. Tähän tarkoitettujen laitteiden ominaisuudet kehittyvät koko ajan, jolloin uudet toiminnot tulevat teknisesti mahdollisiksi. Näiden laitteiden hintakin tulee laskemaan, joka johtaa siihen, että uudet toiminnot tulevat taloudellisesti kannattaviksi. AMR on laite, jota käytetään kaukoluettavana energiamittarina, mutta tämä ominaisuus ei pelkästään riitä. Sähköyhtiöiden kustannustietoisuus on kasvanut, joten investoinnit eivät ole enää puhtaasti teknologiavetoisia vaan ne pitää pystyä perustelemaan myös taloudellisesti. Tästä johtuen hyötyjä haetaan myös toisaalta, kuten verkon käyttötoiminnan ja verkostosuunnittelun kehittämisestä sekä toisaalta myynnin toiminnoista. Esimerkki tällaisesta myynnin toiminnasta on reaaliaikainen hinnoittelu, mistä jo kappaleessa 4.1.2 kerrottiin. Sähköyhtiöiden liiketoimintaympäristö ja toimintamallit ovat muuttumassa ja AMR avaa tähän uusia mahdollisuuksia. AMR antaa verkkoyhtiölle mahdollisuuden laajentaa valvonnan pienjänniteverkkoon, kun aiemmin sähkönjakeluautomaatio on keskittynyt lähinnä keskijänniteverkkoon. AMR:n avulla saadaan tietoa jännitetasoista asiakkaiden liityntäpisteessä, saadaan lisäksi paikallistettua vikojen aiheuttajia ja saadaan vähennettyä asiakasyhteydenottoja. AMR tarjoaa lisäksi valtavan määrän asiakaskohtaisia tuntimittauksia reaaliajassa, mikä on erittäin hyödyllistä kysyntäjouston näkökulmasta. AMR avaa siis mahdollisuuden erilaisiin reaaliaikaisiin tuntihinnoitteluihin. Kuorman ohjaus on avautuneiden sähkömarkkinoiden myötä unohdettu energian- ja erityisesti tehon säästöpotentiaali. Kasvava energiankulutus ja lisääntynyt sähkötehon tarve luo paineita huipputehon aikaisiin tehonrajoituksiin. Tämä luo tarpeen tuntipohjaiseen hinnoitteluun, jolloin tarvitaan tuntipohjaista mittausta. AMR ja uudet liiketoimintamallit mahdollistavat kuorman ohjaus- palvelun uudelleen määrittelyn niin teknisesti kuin taloudellisesti. [7]

17 Kuva 4. Laaja ja suppea AMR [8] Kuten kuvasta 4 voimme havaita AMR:n voi ajatella suppeasti ja laajasti. Suppeassa AMR:n käytössä mittari on kytketty luentajärjestelmään ja saatuja tietoja käytetään vain taseselvitykseen ja laskutukseen. Laajassa AMR:ssä mittareita käytetään lisäksi laadun ja sähkön jakelun hallinnassa(qms ja DMS) sekä omaisuuden hallinnassa. Laajaan versioon kuuluu myös mittaustietojen soveltaminen uusia palveluja luotaessa. [8] 5.3 Kysyntäjoustoon vaikuttavat tekijät pienasiakkailla Perusedellytyksinä voidaan pitää sitä, että reaaliaikainen hintasignaali tavoittaa loppukäyttäjät ja kysyntäjouston hyödyt voidaan mitata rahassa. Tällä tavoin saadaan pienasiakkaatkin kiinnostumaan kysyntäjoustosta. Ennustettavien tulojen pitää kattaa alkuinvestoinnit, jotka voivat olla välttämättömiä(mittarit ja ohjaustekniikka) osallistuttaessa kysyntäjoustoon. Ennakoitavien tulojen nykyarvon, myös joustosta aiheutuvat mahdolliset haitat tulee ottaa huomioon, pitää olla suurempi kuin investointien, ennen kuin kuluttajat ovat kiinnostuneita kysyntäjoustosta. Kyse on myös siitä kuka alkuinvestoinnit maksaa. Viime aikoina verkkoyhtiöt ovat alkaneet sijoittaa AMR-laitteisiin, sillä sähkön laadusta on tulossa tärkeä tekijä sähkömarkkinoilla ja keskeytyksiä sekä jännitekuoppia on alettu arvostaa rahallisesti. Raha ratkaisee. Kuluttajia pitää myös informoida käytännön mahdollisuuksista ja taloudellisista mahdollisuuksista, jotta he ymmärtävät jouston hyödyt. Käyttäjien pitäisi saada tietoonsa, mitä heidän tarvitsee tehdä, jotta he voivat hyötyä joustosta. Mitä välttämättömiä välineitä tarvitaan(mittari) ja kuinka kommunikaatio sähkön toimittajan kanssa hoidetaan.

18 Myös hyödyt on saatava enemmän esille ja ymmärrettäviksi. Tällä hetkellä riskien jako ja velvollisuudet toimijoiden kesken ei ole tarpeeksi ymmärrettävissä. Selvennykset toimintatavoista ja parantunut tietoisuus riskeistä selkeyttäisi myös jouston arvoa. Myöskään hintasignaali ei nykyään tavoita loppukäyttäjiä. Norjaa lukuun ottamatta, suurimmalla osalla kuluttajista Pohjoismaissa on kiinteä hintainen sähkösopimus, jossa muutama tai ei ollenkaan määrä rajoitusta. Tämä on pääsyy siihen, miksei Nordel alueella ole lähes ollenkaan hintaan sidoksissa olevaa kysyntäjoustopotentiaalia pienasiakkailta. Jotta pienasiakkaat haluaisivat lähteä kysyntäjoustoa tarjoamaan, vaatii se sähköntoimittajilta uudenlaisia palveluita, sillä tämän hetken säätösähkömarkkinoille voi tarjota vain 10 MW:n kuormia. Sähköyhtiön pitäisi toimia aktiivisena osapuolena ja esittää asiakkailleen joustosta saatavat hyödyt. Tämä edellyttää tietenkin, että sähköyhtiöllä on mielenkiintoa lähteä tällaiseen toimintaan. Toisin sanoen sähköyhtiön saaman hyödyn pitää myös olla selkeä. Pienasiakkaalla voisi olla automaattisesti ohjattavia kuormia(lämmitys, ilmastointi), joita sähkön toimittaja voisi säädellä. On vaikea uskoa sitä, että asiakas itse kävisi katselemassa mittaria, josta selviäisi sähkön tämän hetkinen hinta ja tämän perusteella muuttaisi kulutustaan. [9; 11]

19 6. Teollisuuden kysyntäjouston tekninen potentiaali Suomessa 6.1 Yleistä Kuten hyvin voi ymmärtää, energia intensiivisellä teollisuudella on parhaat edellytykset toteuttaa kysyntäjoustoa. Teollisuudesta löytyy suuria yksittäisiä sekä pienissä ryhmissä olevia sähkökuormia tai tuotantolinjoja, joiden käyttöajankohtaa voidaan siirtää tai niiden vaatimia tehoja laskea. Yritykset voivat saavuttaa tällä toiminnalla taloudellista hyötyä, mikä varmasti herättää mielenkiintoa. Lisäksi yritykset ovat tottuneet arvioimaan toimintojansa rahallisesti ja heillä on kysyntäjoustoon vaadittavat tuntimittarit. VTT on tehnyt kysyntäjouston potentiaalikartoituksen teollisuudessa. Tutkimuksessa selvitettiin sähkön kysynnänjouston teknistä potentiaalia toimialoittain sekä siihen vaikuttavia tekijöitä kirjallisen kyselyn ja yrityksissä tehtyjen haastattelujen avulla. Teknillisellä potentiaalilla tarkoitetaan kaikkia kyseisessä kartoituksessa löydettyjä sähkökuormia, joita voidaan lyhytaikaisesti(1-24 tuntia) tapahtuvaa joustoa varten tarjota sähkömarkkinoille, tekniset rajoitukset huomioon ottaen. Näiden kuormien sähköteho on sellainen teho, joka tekniset rajoitukset(joustamaton pohjateho ja kappaleessa 6.2 käsiteltävät asiat) huomioon ottaen on ohjattavissa pois käytöstä joustoajaksi ilmoitettujen valmisteluaikojen puitteissa. Tämä teho ei sisällä häiriöreserviin varattua tehoa. [1; 9] 6.2 Potentiaali toimialoittain 6.2.1 Massa- ja paperiteollisuus Vuonna 2004 massa- ja paperiteollisuudessa oli yhteensä noin 790 MW joustavaa sähkökuormaa. Tästä määrästä häiriöreserviin on varattu 326 MW, joten sähkömarkkinoille tarjottavaa kysyntäjoustopotentiaalia jää vielä näiden erotus eli 464 MW. Tämä potentiaali muodostuu hiertämöistä ja hiomoista, joissa jousto saadaan aikaiseksi varastokapasiteetilla. Potentiaali voidaan aktivoida nopeasti, mutta korkeintaan kolmen tunnin ajaksi. Jos aika tästä pitenee, on koko paperintuotantolinja vaarassa pysähtyä. Jouston ajalliseen pituuteen vaikuttaa varaston tila(varasto ei varmastikaan ole aina täynnä) jouston ohjausajankohtana. Pituuteen vaikuttaa myös tuotetun paperin laatu, sillä se vaikuttaa massan kulutukseen. [1]

20 vuosi 2004 Massa- ja paperiteollisuuden kokonaishuipputeho 3180 MW Joustavien kuormien huipputeho 790 MW häiriöreserviin varattu teho (-) 326 MW maksimi sähkömarkkinoille tarjottavissa oleva teho 464 MW Joustavien sähkökuormien huipunkäyttöaika h/a 7000 Taulukko 1. Massa- ja paperituotannon kysyntäjoustopotentiaali [1] 6.2.2 Metallien jalostus Vuonna 2004 metallien jalostusteollisuudessa oli yhteensä 410 MW joustavaa kuormaa. Häiriöreserviin oli varattu 75 MW ja joustamaton pohjateho oli 77 MW. Joustamaton pohjateho on teho, jonka tietyt kuormat vaativat pysyäkseen toimintavalmiina. Tällaisia kuormia voivat olla mm. teräsuunit, joita ei saa kytkeä pois päältä pitkäksi ajaksi, koska uunissa oleva sula metalli voisi jämähtää. Näin ollen sähkömarkkinoille tarjottavaa sähköjoustopotentiaalia on noin 260 MW. Tästä suurin osa on nopeasti ilman pitkiä valmisteluaikoja aktivoitavaa tehoa. Suurimmat joustavat kuormat muodostuvat elektrolyyseistä ja valokaariuunista. [1] vuosi 2004 Metallien jalostusteollisuuden kokonaishuipputeho 680 MW Joustavien kuormien huipputeho 410 MW häiriöreserviin varattu teho (-) 75 MW maksimi sähkömarkkinoille tarjottavissa oleva teho 258 MW joustavien sähkökuormien joustamaton pohjateho 77 MW Joustavien sähkökuormien huipunkäyttöaika h/a 8100 Taulukko 2. Metallien jalostusteollisuuden kysyntäjoustopotentiaali[1] 6.2.3 Peruskemikaalien valmistus Vuonna 2004 peruskemikaalien valmistusteollisuudessa joustavien kuormien huipputeho oli 410 MW. Tästä määrästä sähkökuormien joustamaton pohjateho on 198 MW, joten sähkömarkkinoille tarjottavaa kysyntäjoustopotentiaalia jää jäljelle 161 MW. Potentiaalisin joustoryhmä muodostuu toimialalla käytettävistä elektrolyysiprosesseista. Suuri osa potentiaalista on tarjottavissa sähkömarkkinoille alle kahden tunnin varoitusajalla. Osa potentiaalista on jo tarjottu spot-markkinoille. [1]