Olen jo pidemmän aikaa halunnut saada käsiini mutu-väitteiden ja pehmeiden puheiden tilalle oikeaa tietoa tuulivoiman tuotantoluvuista. Bonneville power administration (BPA) on ystävällisesti laittanut verkkoon heidän tuotantolukunsa (luoteis USA:ssa) viiden minuutin välein päivitettyinä. Heinäkuusta 2008 eteenpäin he myös esittävät ennustetun tuulivoimatehon (en tiedä mitä se tarkkaan ottaen tarkoittaa), joka on luonnollisesti keskeinen tekijä arvioitaessa sitä kuinka paljon toisaalta tuulivoimaan voi heidän kaltaisessaan tilanteessa luottaa, ja toisaalta kuinka suuria Co2 päästövähennyksiä sillä voi saavuttaa. En ole tyytyväinen suurimpaan osaan julkisuudessa esitetyistä päästövähennysväitteistä, koska niissä tuulivoimaa käsitellään muusta infrastruktuurista irrallisena palana, jonka tuottama sähköteho automaattisesti implikoisi alhaisempia päästöjä jossain toisessa voimalaitoksessa. Näinhän ei välttämättä ole.

BPA:lla oli vuoden 2009 loppuun mennessä tuulivoimaloita asennettuna noin 2500 MW:n edestä. Karttaa katselemalla vaikuttaa siltä, että heidän tuulipuistonsa sijoittuvat noin 40000 km^2 alueelle. Vuonna 2009 BVA saavutti noin 25%:n kapasiteetin tuulivoimaloistaan. Tutkitaanpa nyt heidän antamiaan tuotantotietoja vuodelle 2009.

Ensimmäisessä kuvassa näytän toteutuneen tuulivoimatehon yhdessä BPA:n kokonaistehon kanssa, sekä (kuvan alin osa) erotuksen toteutuneen ja ennustetun tuulitehon välillä. Se ettei tuulivoiman tuotanto vastaa sähkön kulutusta on tietenkin itsestään selvää, mutta näkyy myös tuotantoluvuista ja erityisen selvästi osassa, jossa näytän tarkemmin vuoden 2009 lopun tuotannon. Kokonaistuotanto selvästi seuraa päivärytmiä ja nousee olosuhteiden muuttuessa (oliko siellä erityisen kylmää tuohon aikaan?), mutta tuulivoiman tuotanto pikemminkin katosi silloin, kun kulutus oli korkeimmillaan. Tuulitehon ennustevirhe taas näyttää olevan suuruudeltaan merkittävä osa asennetusta tuulitehosta ja yli 500 Mw:n ennustevirheitä esiintyy vuoden aikana usein.

Toisessa kuvassa tarkastelen hiukan huolellisemmin BPA:n tuulivoimatuotannon ominaisuuksia. Ylempi kuva näyttää tuotetun tehon jakauman ja alempi ennustevirheen jakauman. Muutamat asiat hyppäävät heti silmään (… tai no, ehkä tuo kolmas pointti ei varsinaisesti hyppää silmille, mutta on ilmeistä joka tapauksessa).

1) Kumpikaan jakaumista ei ole normaalijakauma. Tämä on erityisen selvää tuotantotehossa, mutta on ilmeistä myös ennustevirheen jakaumassa. (Piirsin kuvaan katkoviivalla normaalijakauman, jonka keskiarvo ja varianssi olivat samoja kuin oikeassa datasetissä.) Tästä voimme oppia sen, että lähteet, jotka antavat arvioita tuulivoiman toimintavarmuudesta olettaen normaalijakauman ilman perusteluja, ovat todennäköisyysarvioissaan epäluotettavia. (Suomessa julkisessa keskustelussa usein siteeratut esim. VTT lähteet tekevät paikka paikoin liian hätäisen normaalijakauma oletuksen.) Ennustevirheiden jakaumassa on “häntä”, joka ulottuu huomattavasti normaalijakaumaa kauemmas ja oletus normaalijakaumasta antaa dramaattisesti pienempiä todennäköisyyksiä äärimmäisille tapahtumille kuin todellisuus.

2) Tuotantotehon jakauma on piikittynyt alhaisille tehoille. Tuotantoteho on alle 5% asennetusta tehosta noin 35% ajasta! Keskimääräinen noin 25% kapasiteetti kertoo siis hyvin vähän todellisesta tehosta kullakin ajan hetkellä. Jos meillä olisi käytössä toinen vastaava, mutta tilastollisesti riippumaton tuulivoiman lähde jossain kauempana, tässä kombinaatiossa olisi vielä noin 10% todennäköisyys sille, että teho jää alle 5 prosenttiin asennetusta tehosta. Tuulivoima nyky tavalla rakennettuna tarvitsee siis rinnalleen aina luotettavan voimanlähteen, jonka teho on liki sama kuin tuulivoiman asennettu teho. (Moni tuntuu muuten uskovan, että näin ei ole ja siteeraavat mm. VTT:n tutkimuksia asiasta. VTT:n tulokset eivät kuitenkaan ole tältä osin ristiriidassa yllä olevan kanssa, koska niissä oletetaan, että tuulivoiman rinnalla toimii massiivinen nykyisen kaltainen energiainfrastruktuuri, jonka voimalat voivat taata tuulivoiman teknisen toimivuuden. Ei se infrastruktuuri ole olemassa ilman siihen tehtäviä investointeja.)

3) Ennustevirhe tuotantotehossa oli yli 20% asennetusta tehosta noin 0.6% ajasta (2 päivää), yli 15% 2% ajasta ja yli 10% noin 8.5% ajasta. Suurin negatiivinen ennustevirhe oli -790 MW eli noin 30% asennetusta tehosta. Tämä antanee jonkinlaista karkeaa viitettä sen tehon suuruudesta, jonka täytyy olla valmiudessa (spinning mode on ehkä termi tälle?) tuulitilanteesta riippumatta, koska ennusteisiin ei voi tämän enempää luottaa. Jos tuulee, tämä teho on tyhjäkäynnillä (ja tupruttaa CO2:sta siitä huolimatta). Jos ei tuule, se tuottaa tuulivoimaloilta tuottamatta jääneen tehon.

Olisi kiva oppia kaikki ne asiat, joissa yllä oleva analyysini menee pieleen. Varmasti sellaisiakin kohtia on.

Advertisements