Olen aikaisemmin viitannut siihen, etten usko sähkönvarastoinnin olevan lähitulevaisuudessa missään määrin realistinen vaihtoehto esimerkiksi tuulivoimatuotannon tasoittamiseen kulutusta vastaavaksi.  En kuitenkaan perustellut tätä sen laajemmin, koska pidin asiaa melko itsestäänselvänä. Olen kuitenkin huomannut, että monelle tämä EI ole itsestäänselvyys joten päätin kirjoittaa asiasta hiukan tarkemmin.

Tekemättä mitään kummallisia oletuksia saan tuulivoiman kustannukseksi noin 10 senttiä/kWh. Kapasiteettikertoimen oletin kuitenkin optimistisesti olevan 30%. Tähän lisäsin rinnalle akun, johon voidaan varastoida 10% vuosituotannosta. Tämä on taso mitä vaaditaan rajusti hajautetun tuulivoimatuotannon tasoittamiseen kulutusta vastaavaksi. Totesin sen itse täällä raportoiduissa leikeissäni, mutta saman suuntaiseen (hiukan korkeampaan tosin) lukuun on päädytty myös oikeissa julkaisuissa (Heide et al.). Oletan optimistisesti, ettei mistään hukkaprosesseista tarvitse välittää, ja että akun elinikä on vähintään 20 vuotta. Saan näin laskettua arvion sähkön hinnalle varastoinnin kanssa ja esitän sen oheisessa kuvassa.

Kuva 1: Sähkön hinta tuulivoimalla ilman varastointia (sininen) ja varastoinnin kanssa (punainen) varaston kustannusten funktiona. (Oletin 20 vuoden takaisinmaksuajan ja 7.5% diskonttokoron.)

Tällä hetkellä maksamme sähköstä joitain prosenttiyksiköitä BKT:sta ja jos asetamme kipurajan 10% tasolle niin uusiutuviin nojaavan verkon sähkövarasto ei saisi maksaa enempää kuin noin 10$/kWh. (En sano, että 10% taso olisi mitenkään suotavaa. Koska sähkö on niin keskeisessä roolissa lähes kaikkialla, on sen merkitys taloudessa paljon suurempi kuin sen osuus BKT:sta. 10% taso tarkoittaisi taloudellista katastrofia.) Kuten kuvasta käy ilmi mahdollisten varastointiratkaisujen kustannukset ovat rajusti tätä tasoa korkeampia.  En merkinnyt kuvaan paineilmavarastoinnin kustannuksia, mutta ne ovat ilmeisesti korkeampia kuin veden pumppaamisen kustannukset ja lisäksi järjestelmät toimivat maakaasulla mikä on ilmastosyin ikävämpi asia. Samoin energian varastoiminen elektrolyysillä tuotettavaan vetyyn ei muuta mitään olennaista. Sähkönvarastointi on vanha ongelma ja jos se olisi helppoa ja halpaa, laajamittaista sähkönvarastointia harrastettaisiin jo nyt.

Usein törmään ihmisiin, jotka hehkuttavat milloin mitäkin varastointiteknologiaa ja perustelevat intoaan sillä, että tavalla x varastoinnin hinta on vain tämä kolminumeroinen luku eikä suinkaan tämä vaihtoehtoinen kolminumeroinen luku. Mikäli varastoinnilla voisi olla olennaista roolia poistamaan satunnaisten uusiutuvien riippuvuuden fossiilisista polttoaineista täytyy sen kustannuksen olla YKSInumeroinen luku. Mikään esitetty vaihtoehto ei pääse tätä edes lähelle. Pelkät akkujen  materiaalikustannukset ovat merkittävästi korkeampia kuin yllä esitetty kipukynnys. Ei siis vaadi suuria ennustajanlahjoja nähdä, että näitä ratkaisuja ei tulla tekemään muuten kuin suurin kustannuksin pienessä mittakaavassa. Olen kuitenkin melko varma, että näitä yhdentekevyyksiä tullaan hehkuttamaan paljon. Niille on ideologiaan sopiva tilaus ja siksi moni mieluummin sulkee silmänsä niiden yhdentekevyydelle ja fantasoi niille maailman missä ne ovat merkittävämpiä.

On myös hyvä huomata mitä nuo materiaalivaatimukset voivat käytännössä tarkoittaa. Jos maailma tuottaa satunnaisilla uusiutuvilla keskimääräisen 5000GWe tehon ja varastoimme siitä 10%, on akkujen kyettävä varastoimaan reilut 4 petawattituntia. Nopea (ja kenties huolimaton) googlaus antaa ymmärtää, että lyijyä vaadittaisiin ehkä noin 800 kertaa maailman lyijyreservien verran, litiumia ehkä 140 kertaa reservien verran ja vanadiumia noin 500 kertaa enemmän kuin reservien koko….ja tämä siis omana elinaikanani. Akkujen olisi kyettävä tuottamaan koko yhteiskunnan kuluttuma sähköteho mikä tarkoittaa, että esimerkiksi kaikki vesivoimalat eivät missään nimessä voi riittää, koska niiden kapasiteetti on riittämätön.

Liikenteen kohdalla sähkönvarastointi ei ole aivan näin epärealistista (aika epärealistista kuitenkin nykytilanteessa). Liikenteessä riittää noin 1% varasto, joten varastoidun kWh:n hinta voi olla korkeampi ennen kuin kipukynnys ylittyy. (Jos tankkaat auton pari kertaa viikossa, niin tankki vastaa noin 1% vuotuisesta kulutuksesta.) Tämä mittakaavaero myös indikoi, että (toisin kuin jotkut hypettävät) sähköverkon tarvitsemaa varastointia ei voi rakentaa järkevästi auton akkujen varaan. Jos liikenne sähköistyy, niin auton akkujen sisältämä energiamäärä on pieni osa siitä sähkövaraston määrästä mitä esimerkiksi tuuleen pohjaava verkko tarvitsisi. Monien muiden hankaluuksien lisäksi nuo aiemmin jo mainitut materiaalivaatimukset ovat selvänä esteenä, kuten myös se, että autojen akut luultavimmin ladattaisiin yöllä ja ne eivät ole samalla tavalla käytettävissä päivällä, kun sähkönkulutus on korkeampaa. Liikenteen sähköistys nostaisi sähkönkulutusta nimenomaan yöllä eli se pienentäisi kulutushuipun ja -minimin välistä eroa. Sen seurauksena verkkoon mahtuu enemmän aina päällä olevaa perusvoimaa ja maailmassa missä fossiilisia polttoaineita ei enää hyväksytä, se perusvoima on, piti siitä tai ei,  ydinvoimaa. Laajamittaisen sähkönvarastoinnin hankaluus ja kustannukset pitävät tästä huolta. On tavallaan hauskaa huomata kuinka vaikeaa tämän itsestäänselvyyden toteaminen voi olla silloin, kun vastaus on määritelty vääräksi ennen kysymystä.

Aiheeseen liittyen:

Advertisements