Miten uusiutuva energia hinnoitellaan sähkömarkkinatulevaisuudessa?

Kohti virtuaalista voimalaa

BCDC Energia -tutkimushankkeen yksi keskeinen tavoite on kehittää virtuaalisen voimalan tapainen palvelu, jonka avulla uusiutuvien energialähteiden markkinoille tuomaa tuotannon epävarmuutta voidaan kuluttajien ja pientuottajien kysyntävasteen avulla säädellä. Toimivan ratkaisun löytämiseen tarvitaan vielä paljon sekä teoreettista että käytännön kokeilevaa työtä.

istock_000019266773_large_72

Parhaimmillaan virtuaalivoimala voi toimia kaksipuoleisen markkinan tapaan, vähän niin kuin luottokorttimarkkinat tai digitaaliset musiikkipalvelut. Tällaisen markkinan peruspulma on, että sen on kyettävä houkuttelemaan eri osapuolet aktiivisiksi toimijoiksi oman palvelunsa käyttöön. Luottokorttifirmojen täytyy houkutella sekä kauppiaita että kuluttajia, digitaalisten musiikkipalvelinten sekä muusikkoja että kuuntelijoita. Uusiutuvan energian kohdalla osapuolet voivat olla esimerkiksi tuulipuistot tai isot aurinkovoimalat toisella sekä pientuottajat ja kuluttajat toisella puolella.

Kaksipuoleisen markkinan taloudellinen ydinkysymys koskee hinnoittelua: kun osapuolia on kaksi, täytyy hintojakin olla kaksi. Tällaisen alustan on ratkaistava niin hintatason kuin hintarakenteenkin ongelmat. Jotta alusta ylipäätään voi toimia, täytyy osapuolten välillä, ja miksei keskenkin, olla toimintaan liittyviä verkosto- ja ulkoisvaikutuksia, jotka myös hinnoittelussa tulee huomioida. Sähkön suhteen näitä verkostovaikutuksia rakentuu esimerkiksi niin, että jokainen pientuottaja potentiaalisesti vaikuttaa muihin verkon tilan, mutta myös oman toimintansa, esimerkiksi akkuvarastoinnin kautta. Jokainen uusi tuulivoimapuisto lisää tuotannon määrää, mutta myös ajallista epävarmuutta, joka täytyy hinnoitella.

Näiden hinnoitteluongelmien ratkaisun parissa teoreettinen työskentelymme tällä hetkellä punnertaa. Käytännön toteutuksiin on pitkä matka myös verkon toimintaan liittyvän sääntelyn vuoksi. Tällä hetkellä aktiiviseksi markkinaosapuoleksi pääsee vasta kyetessään takaamaan 10 megawatin (MW) suuruisen tarjonnan. Onneksi Fingrid on valmistelemassa vähimmäiskapasiteetin alarajan laskemista jopa alle 5 MW:n. Kaikki sähkö täytyy myös edelleen siirtää olemassa olevien verkkojen kautta, joten siirtoyhtiöiden on myös oltava aktiivisia osapuolia uusissa kehittelyissä. Tosin nopean kehityksen alla oleva lohkoketjutukseen liittyvä tekninen kehitys saattaa nopeastikin mahdollistaa sähkön siirron älykkään lohkon sisällä itsenäisesti “It’s Like The Early Days of the Internet,” Blockchain-based Microgrid Tests P2P Energy Trading in Brooklyn.

istock_000085532575_72_crop

Piloteilla eteenpäin

Hankkeen puitteissa on lähdetty tutkimaan virtuaalivoimalan mahdollisuuksia ja ongelmia kolmen erityyppisen pilotin avulla. Tarkoituksena on luoda yhteisponnistuksella ymmärrystä, jonka avulla yleinen toimiva konsepti alkaisi hahmottua. Ensimmäinen pilotti on lomakylä Vuokatissa. Lomakylän jokaiseen mökkiin on asennettu automaattiohjaimet. Näiden avulla mökkien lämpötiloja voidaan säätää tilauskirjan, sähkön markkinahinnan sekä sääolosuhteiden perusteella. Odotamme lisäksi, että mökkeihin asennetaan 2.5 kilowatin (kW) aurinkopaneelit. Pilotin avulla tutkimme, kuinka tämän kokonaisuuden sähkön käyttöä voidaan optimoida kokonaisuuden omassa piirissä. Tämä pilotti toimii ikään kuin etäohjattuna virtuaalioptimoijana.

Toinen pilotti koskee laajempaa kokonaisuutta. Ruotsin energiaviranomainen Swedish Energy Agency toteutti hienon seurannan lähes 400 Mälardalenin alueen kotitalouden sähkön kulutuksesta tiettyinä ajanjaksoina vuosina 2005–2008. Karkeasti 150 eri koneen ja laitteen sähkönkulutusta mitattiin siten, että kussakin kotitaloudessa mitattiin maksimissaan 46 laitteen kulutus. Samalla mitattiin ulko- ja sisälämpötilaa. Kaikki mittaaminen toteutettiin 10 minuutin välein.

Green Energy

Hyvät kollegamme Mattias Vesterberg ja Chandra Kiran B. Krishnamurthy Uumajan yliopiston Ympäristö- ja luonnonvarakeskuksesta Center for Environmetal and Resource Economics CERE ovat perusteellisesti tutkineet tätä materiaalia. Yhdessä heidän kanssaan lähdemme mallintamaan Mälardalenin alueen datan pohjalta virtuaalivoimalan mahdollisuuksia ja ongelmia samoilla perusperiaatteilla kuin Vuokatin lomakylässäkin. Nyt saamme volyymit skaalattua reilusti ylös ja sitä kautta lähestymme jo markkinaehtoista ratkaisua.

Kolmas pilotti kumpuaa hankkeemme strategisesta yhteistyöstä HINKU-foorumin kanssa. Käytyjen keskustelujen pohjalta Porvoon kaupunki ilmoitti mielenkiintonsa lähteä yhdessä kanssamme etsimään kaupunkikontekstiin istuvaa sovellusta.

-Tutkimusjohtaja Rauli Svento

TARINA JATKUU, LUE LISÄÄ →