Luin äskettäin Satu Hassilta, että 40% Suomen sähköstä voitaisiin tuottaa aurinkosähköllä, jos vain käytössä olisi muutama kWh sähkövarastoa kutakin kapasiteetin kilowattia kohden. (Tai siis näin tulkitsen hiukan epäselvää lausetta.) Näitä varastointiratkaisuja taas voi tarjota Hassin mukaan Tesla (30). Tuttuun tapaan vertailu vaihtoehtoihin puuttui (1) joten täydennetään sitä hiukan. Mallinsin Suomen aurinkosähköntuotantoa perustuen Alaskan insolaatioprofiiliin ja kulutusprofiili on napattu Tanskasta. Linkki dataan jolla voi leikkiä on tässä. Oletin ettei varastoinnissa ole mitään hukkia (optimistista) ja sen määräksi 3kWh/kW. Tätä varastoa sitten ladataan, kun on ylituotantoa ja puretaan muuten.
varastoinnista. (Varoitus: huomaa, että tuo linkattu kertomus perustuu artikkeliin, jossa akkujen kustannuksia on kerätty mm. googlaamalla uutisia netistä ja teollisuuden väitteitä. What could go wrong?)
No mitä opimme? Rakentamalla liki 40 GW paneeleita ja varastot voimme todellakin kattaa 38% kulutuksestamme (Kuva 1)! Tässä kohdin on yleistä ilmaista innostumista ja antaa tunnelinäön vahvistua. Katsotaan nyt kuitenkin mitä tuo oikeasti tarkoittaa.
Hyvältä näyttää!
Ensinnäkin maksaisimme paneeleista (siis paneeleista asennettuna) noin 56 miljardia ja 22 miljardia varastoinnista. (Jos unohdamme varaston, osuus jää 26% tasolle koska reilu 10TWh hukataan kirkkaina kesäpäivinä jolloin tuotanto ylittää kysynnän moninkertaisesti.) Lisäksi jäljelle jäävä 62% kulutuksesta näyttää kuvan 2 mukaiselta. Kolossaalinen aurinkosähkön rakentaminen jätti edelleen tarpeen kapasiteetille, joka voi kattaa kaiken kulutuksen. Sitten kukin voi miettiä mikä on se hiiletön energianlähde, joka on taloudellinen tuollaisella tuotantoprofiililla? Vesivoimaa ei ole tarpeeksi ja biomassa ei ole ilmastoneutraalia (eikä sitä ole tarpeeksi). Ydinvoimaa taas ei kannata ajaa tuollaisella profiililla, koska se voi aivan yhtä hyvin olla päällä 24/7.
Kuva 2: Se osa kulutuksesta jota aurinkosähkö ja varasto eivät kata. Vaadittu teho on sama kuin ilman aurinkosähköä.
No mitä jos päätämmekin kattaa 40% kulutuksestamme ydinvoimalla? Tulos on kuvan 3 mukainen. Pääomakustannukset ovat rajusti alhaisemmat, varastoa ei tarvita ja jäljelle jäävä kulutusprofiili on merkittävästi helpompaa dekarbonisoida. Jos paneeleiden elinikä on 30 vuotta, akkujen 15 vuotta (optimismia) ja ydinvoimalan 60 vuotta, aurinkosähköviritelmä vaatii pääomia noin 3350 miljoonaa/vuosi. Ydinvoimalla 270 miljoonaa/vuosi riittää. Toinen on toista suurempi tekijällä 12. Just sayin. Minusta on käsittämätöntä, että näin triviaalia asiaa tarvitsee edes erikseen sanoa yhä uudelleen ja uudelleen ja uudelleen…Huokaus.
Kuva 3: Tuotetaankin 40% ydinvoimalla. Varastoja ei tarvita. (Oletin 4000 €/kW pääomakustannukset). Alla jäljelle jäävä osa kulutuksesta, joka pitäisi vielä putsata. Vaadittu teho on pienentynyt noin 4 GW eli saman verran kuin ydinvoimaa rakennettiin.
P.S. Voimme muuten hullutella kuvittelemalla, että katamme 100% kulutuksestamme aurinkosähköllä. Tarvitsisimme 28TWh varastoja siirtämään kesäajan tuotantoa talveksi. Tesla lähettäisi meille tästä laskun joka olisi noin 30 kertaa bruttokansantuotteemme suuruinen.
Lisätty 15.4.2015: Unohdin mainita, että voimme toki leikkiä samalla tavalla, että rakennamme ydinvoimaloita tuottamaan kaiken kulutuksemme ja varastoimaan ylijäämätuotannon korkean kulutuksen hetkiä varten. Kuinka paljon varastoa tarvitsisimme? Aurinkosähköllä arvio oli 28 TWh ja osoittautuu, että ydinvoimalla 1.8TWh riittää. Kustannukset olisivat siis varastojen osalta alle kymmenesosa. Tämä on edelleen hullua ja on halvempaa rakentaa kapasiteettia kattamaan myös huippukulutus. Ydinvoimalla sen voi tehdä eikä varastointi ole pakollista.
12 comments
Comments feed for this article
17/04/2015 at 11:22 AM
Teppo
“No mitä opimme? Rakentamalla liki 40 GW paneeleita ja…” yksiköistä lienee jäänyt h pois (40 GWh?)
17/04/2015 at 11:26 AM
Teppo
“No mitä opimme? Rakentamalla liki 40 GW paneeleita ja…” yksiköistä lienee jäänyt h pois (40 GWh?) Hyvää vertailua kuitenkin. (y)
17/04/2015 at 11:33 AM
Jani-Petri Martikainen
Ei vaan nimenomaan kapasiteettia 40GW, joka tuottaa vuodessa n. 35 TWh sähköä.
17/04/2015 at 6:24 PM
isoT
Metodologia on huono, pitäis laskea system levelized cost.
Täällä on EIA/DEO laskelmia, kandee tutustua.
http://www.eia.gov/forecasts/aeo/pdf/electricity_generation.pdf
17/04/2015 at 11:07 PM
Jari Torvelainen
No, pikkujuttuja, mutta ei kannattaisi tuhota hyvää argumenttia pikkuvirheillä:
Paneelit oli oletettu aivan liian kalliiksi.
– monopaneelien kustannus on kertoimella 2 … 3 liian suuri, niitä saa Kiinasta noin hintaan 500 usd / kWh, siihen isossa mittakaavassa asennus ei nosta hintaa 3-kertaiseksi. Ja tuo oli luokkaa muutamalle kymmenelle paneelille, ei miljoonille, tai nykyisin yleisimpien tehojen mukaan laskien kymmenille miljoonille. Mikä määrä muuten vastaa melko lähelle koko maailman vuotuista tuotantokapasiteettia – osoittaa ettei tämä ihan helposti onnistuisi.
– monopaneelit kestää helposti 30 v ja yli (ja sekin raja on enemmän oletetun ekonomisen iän mukaan ja olettaa että tuossa ajassa teknologia tarjoaa tehokkaampaa niin halvalla että kannattaa vaihtaa), polypaneeleille luvataan n 80% tuotanto vielä 20 … 25 v päästä ja monopaneeleilla ajan voi tuplata.
》suoraan käyttöön tuotettu, ilman varastointia -paneelisähkö on noiden tulemana hyvinkin kilpailukykyinen, kun pääoman hinta laitetaan samaksi kuin esim ydinvoimalla, ja erityisesti kun otetaan huomioon alempi huoltotarve, panelistossa ei ole liikkuvia osia.
Varastointi puolestaan ei ole niin simppeli kuin on laskettu:
– akut ei millään kestä 15 vuotta, ennemmin max 7-10 v, mikä kompensoi liian suurta hintaa, mutta kokonaisuutena niitä ei kannattaisi käyttää juuri heikon keston vuoksi muutenkaan.
– tässä mittakaavassa käytännössä ainoa pitkän aikaa toimivaksi – yli 60 v – ja suhteellisen huoltovapaaksi testattu varasto olisi veden pumppaus kun aurinko tuottaa ja siitä vesivoima kun ei tuota. Hukka syklissä noin 20%. Mutta olisipa mielenkiintoista kuulla, mihin se vuodenkierron varastoallas rakennetaan, sillä paneelit ei paljoa tuota marraskuusta tammikuuhun. Toki Suomessa yllättäen toukokuu on jo parhaita tuotantokuukausia
– Toinen testattu tapa olisi tehdä vetyä ja siitä taas polttokennolla sähköä – hukka noin 60%, ja melko dyyristä, sanoisin.
Järkeä olisi rakentaa alkuun sen verran kuin voidaan vuorokauden sisällä varastoida, tämä jo vaikuttaisi päivän huipun hintaan eli toisi dynaamisia säästöjä.
Muuten Hassin juttu on haihattelua tai märkä (sic!) uni.
18/04/2015 at 5:22 AM
Jani-Petri Martikainen
Tuo antamani hinta-arvio on nähdäkseni aika kohdallaan. Olet oikeassa, että paneelien hinta on alhaisempi kuin 1500/kW, mutta PV:n hinnassa paneelien osuus on nykyään alle puolet. Tuo on se mihin Saksassa on päästy asentamalla kymmeniä gigoja (lähde Fraunhoferin läpyskä) ja siellä hinnat eivät ole enää laskeneet noin vuoden 2012 puolivälin jälkeen. Patterien eliniän oletin tarkoituksella yläkanttiin, että en ole vahingossa epäreilu Hassin haaveelle.
18/04/2015 at 5:33 AM
Jani-Petri Martikainen
Nyt kun luen itseäni uudelleen niin huomaan kirjoittaneeni tuon sillä tavalla, että siitä ei välttämättä tajua tarkoittaneeni kokonaiskustannuksia. Korjailen hiukan. Kiitos!
18/04/2015 at 5:25 AM
Jani-Petri Martikainen
Kalvo sivulla 39 http://www.slideshare.net/mobile/ashishverma061/photovoltaics-39887778
22/04/2015 at 2:00 AM
puuheppa
Yksi ratkaiseva virhe tuossa on että unohdetaan että pääosa akuista ja aurinkopaneeleista on hajautettuja järjestelmiä, jolloin sähkön siirtokulut jäävät pois. Esimerkiksi Helsingissä on noin 18 km² kattopinta-alaa, joka yhdistettynä parkkipaikkojen kattamiseen ja väylien pientareiden paneloimiseen ja muun hukkatilan hyödyntämiseen, tuottaa noin 4 gigawattia aurinkosähköä. Mikä tarkoittaa noin 3 TWh:n sähkön tuotantoa.
Jos oletetaan, että aurinkosähkön syrjäyttämä verkkosähkö maksaa noin 70 euroa per MWh, niin 3 TWh:n aurinkosähkön tuotannon arvo on noin 200 miljoonaa euroa vuodessa.
Jos oletetaan että akut kestää 10 vuotta ja aurinkopaneeleille lasketaan 30 vuoden investointiaika. Lisäksi jos oletetaan että EKP rahoittaa investoinnin nollakorolla osana elvytyspolitiikkaa, niin saadaan paneelien hinnaksi noin 2 miljarida euroa. Jos oletetaan että akut maksaa 200 euroa per kWh ja tarvitaan noin 3,5×2 GWh akkuja, niin hintaa tulee 6 miljardia euroa 30 vuodelle. Eli yhteensä hintaa tulee noin 9 miljardia euroa jyvitettynä 30 vuodelle eli 300 miljoonaa euroa vuodessa. Eli huomataan, että paneelien syrjäyttämän verkkosähkön arvo on virherajojen puitteissa suunnilleen samaa luokkaa kuin että asennettaisiin Helsinkiin 4 gigawattia aurinkosähköä.
Toki täytyy huomata, että hanke tarvitsee tukea eli nollakorkoisen elvytys-luoton sekä valtio ja kunta maksaa paneelien asennuskulut. Mutta koska nämä työllistävät lähinnä työttömiä, joten kyse on puhtaasta paikallistalouden nettotyöpaikkojen lisäyksestä.
Eli huomataan että jos käytetään kustannusarvioiden tekemiseen smart grid teknologian ymmärrykseen perustuvaa metodia, niin huomataan, että aurinkosähkö on varsin kannattavaa, Suomessakin. Systeemiä voidaan optimoida jos yhdistetään yhtälöön maalämpö, lämminvesivaraajat, sähköautot ja muu kulutusjousto. Lisäksi oletus että teknologian kehitys pysähtyisi tänään on naïvi.
Kannattaa huomata myös että 4 gigawattia aurinkosähköä Helsingissä romahduttaa sähkön keskimääräisen pörssihinnan, joten käytännössä kaikki aurinkosähkön tukina maksetut rahat saadaan takaisin siten että teollisuus saa halvempaa sähköä. Esimerkiksi Saksassa on vasta noin 6 % aurinkosähköä ja 13 % tuulivoimaa ja tämä on painanut sähkön markkinahintaa jo noin 30 % alaspäin sillä seurauksella että Saksassa on euroalueen halvinta teollisuussähköä (kulutus > 100 GWh) ja siten osaltaan euroalueen kilpailukykyisin raskas teollisuus.
Tästä huomataan, että luulen että putkinäöstä kärsii ihan muut tahot kuin satuhassit.
Ps. OL3:n myöhästyminen on tulee maksamaan suomen teollisuudelle noin 5 miljardia euroa koska sähkön hinta on myöhästymisen takia noin 5 % liian korkea. Tämänkin voi tulkita ydinvoiman tueksi. Samoin kuin että Areva tuki OL3:sta noin 5 miljardilla eurolla, joka kääntynee Arevan konkurssin myötä Ranskan veronmaksajien tappioksi. Niitä vaikutuksia en edes lähde arvioimaan että OL3:n kapasiteetin puuttuminen on tehnyt makrotaloudelle, koska se on korvattu sähkön tuonnilla Ruotsista ja Venäjältä. Toisin kuin aurinkopaneelien asennukseen liittyvät paikallistalouden työpaikat, tämä on kansantaloudelle puhdasta nettotappiota.
22/04/2015 at 4:09 PM
Jani-Petri Martikainen
Et taaskaan viitsinyt tehdä oikeaa laskua. Muun muassa jos olisit tehnyt, niin olisit huomannut ettei tuo ehdottamasi varasto riitä 75% osuudelle vaan vain n. 52% osuudelle. 150 kWh varastoa per asennettu kW antaisi 72% osuuden ja maksaisi yli 100 miljardia. Nämä ovat oikeasti hyvin helppoja laskuja ja suosittelen joskus niiden tekemistä.
22/04/2015 at 9:00 PM
puuheppa
Halvempaa käyttää lämpövoimaa kuin akkuja pidempään varastoon kuin kaksi tuntia. Luultavasti kaksikin tuntia on ylimitoitettu varastokapasiteetti, jos oletetaan lämminvesivaraajat ja sähköautot. Ja muu kehittynyt kulutusjousto. Sinä esimerkiksi et oleta lainkaan innovaatioita kulutusjoustoon.
Lasket hienoja asioita juu, mutta ongelma on että Lasket vääriä asioita.
22/04/2015 at 2:24 AM
puuheppa
Täydennys: Helsingin sähkön kulutus on 4 TWh vuodessa, joten yllä oleva malli tuottaisi noin 3/4 Helsingin tarvitsemasta sähköstä. Ja jos kaukolämpö ja öljykin korvataan maalämmöllä ja sähköautoilla, niin sitten tarvitaan vielä noin 500 tuulimyllyä Helsingin edustalle, jotta Helsinki olisi energian suhteen omavarainen.