Tutkijat vierailulla: Miten tehohinnoittelu vaikuttaa pientuotannon kannattavuuteen?
Kirjoittaja Hannu Huuki ja Santtu Karhinen BCDC EnergySähköala.fi on sähkö- ja telealan ammattilehti, joka tuottaa ja jakaa sähkö- ja telealan uutisia ja tavoittaa Suomen sähkö- ja telealan ammattilaiset, ja lisäksi suuren joukon sähköstä ja rakentamisesta kiinnostuneita kuluttajia.
Tutkijamme Hannu Huuki ja Santtu Karhinen jakoivat tärkelle lukijakunnalle BCDC Energian tutkimustietoa Sähköala.fi-sivuilla huhtikuussa.
Esimerkkien avulla he tarkastelevat uusien siirtohinnoittelumallien kehittämistä koko sähköjärjestelmän näkökulmasta.
Alkuperäinen julkaisu 1.4. Sähköala.fi sivuilla. Kirjoittajat Hannu Huuki ja Santtu Karhinen.
Miten tehohinnoittelu vaikuttaa pientuotannon kannattavuuteen?
Aurinko- ja tuulienergian pientuotannon kannattavuuslaskelmissa tulee huomioida mahdollinen sähkön siirtohinnoittelun muutos energiapohjaisesta mallista kohti tehopohjaista mallia. Aurinkopaneeliinvestointi vähentää kotitalouden tarvetta ostaa sähköä verkosta, mutta huippukulutukseen investointi ei juuri vaikuta.
Sähkön siirtohinnoittelun tulisi kattaa siirtoverkon kustannukset ja olla asiakkaita ajatellen kustannusvastaavaa, tasapuolista ja mahdollisimman selkeää. Lisäksi siirtomaksujen tulee ohjata asiakkaita sähköjärjestelmän tehokkaaseen käyttöön ja kannustaa siten energiansäästöön.
Edellä mainitut tavoitteet ovat osittain ristiriitaisia, joten hinnoittelun suunnittelu vaatii erityistä tasapainottelua. Hinnoitteluhan ei saisi myöskään vääristää kuluttajien ja tuottajien valintoja energiamarkkinoilla. Siirtohinnoittelun rooli korostuu entisestään, kun sääolosuhteiden mukaan vaihtelevan aurinko- ja tuulienergian tuotannon merkitys kasvaa sähköjärjestelmän tuotantorakenteessa, pientuotanto lisääntyy ja kysyntä muuttuu joustavammaksi suhteessa sähkönsiirron ja energian hintaan.
Tehomaksu – uusi komponentti sähkölaskuun
Nykyään kotitalouden sähkön siirtomaksu koostuu pääosin kahdesta komponentista. Maksuun kuuluu kiinteä osuus (€/kk) ja kulutetun energian määrään perustuva osuus (€/kWh). Viime aikoina on uutisoitu kolmannen komponentin, tehomaksun (€/kW), mahdollisesta ilmestymisestä kuluttajan sähkölaskuun. Tällä hetkellä suomalaisista sähköverkkoyhtiöistä ainakin Helen Sähköverkko ja Lahti Energia kokeilevat kotitalouksille suunnattua tehomaksua. Kuvio 1 havainnollistaa tehomaksun periaatetta.
Kuvio 1. Kulutusprofiili: teho ja energia.
Aikaisemmin siirtomaksuun on asiakkaan kulutusprofiilista huomioitu kulutetun energian kokonaismäärä (kWh). Tehomaksun myötä kulutusprofiilista tullaan huomioimaan myös muoto (kW). Tehomaksu voidaan määritellä usealla eri tavalla. Tehoon perustuva maksukomponentti voi perustua esimerkiksi tietyn aikavälin suurimpaan tuntitehoon (q’) tai tehomaksu voidaan asettaa tietyn kaistan (q”) ylittävälle teholle. Tehomaksu voidaan asettaa vaihtelemaan myös vuodenajan tai sähköjärjestelmän kulutushuippujen mukaan.
Tehomaksun tavoitteena on lisätä kuluttajan siirtomaksun kustannusvastaavuutta. Suurin osa sähkönsiirtoyhtiön kustannuksista koostuu investointien pääomakustannuksista ja verkon huoltokustannuksista – pienempi osa liittyy verkossa siirrettyyn energiamäärään (sähköverkon häviöt). Eli mitä suuremmaksi jakeluverkkoyhtiö joutuu mitoittamaan siirtokapasiteetin, sitä suuremmaksi muodostuvat kustannukset, jotka katetaan asiakkailta perittävillä maksuilla.
Pientuotannon yleistyminen haastaa siirtohinnoittelun
Kotitalouksien ja taloyhtiöiden pientuotannon yleistyminen lisää painetta siirtohinnoittelun muutokselle. Kuviossa 2 on mallinnettu esimerkkitilanne, jossa 18 000 kWh vuodessa sähköä kuluttava kotitalous investoi 4,86 kWp tehoiseen aurinkopaneelijärjestelmään (mittaustiedot Helsinki-Vantaan säteilyasemalta ja Herman Böökiltä Ilmatieteen laitokselta). Esimerkissä aurinkopaneeli-investointi vähentää verkosta siirrettyä energiamäärää noin 17 prosenttia vuodessa, mutta huippukulutustunteihin investoinnilla ei ole vaikutusta.
Kuvassa olevan Etelä-Pohjanmaalla Ilmajoella sijaitsevan pientuulivoimalan mittaus on kaksisuuntainen: mittari mittaa voimalasta verkkoon lähtevää sähköä, ja jos ei tuule, se mittaa paljonko käytetään ostosähköä.
Esimerkki osoittaa aurinkopaneeleiden yleistymisen voivan johtaa vaikeuksiin kattaa siirtoverkon kustannukset tasapuolisesti, mikäli hinnoittelu perustuu kulutettuun energiamäärään. Aurinkopaneelien omistajat käyttävät verkkoa edelleen huippukulutukseen, mutta maksavat pienemmän osan verkon ylläpidosta. Huippukulutukseen kohdistuva tehomaksu vähentää painetta nostaa siirtoverkon energiaperusteisen tai kiinteän maksukomponentin määrää.
Kuvio 2. Jakeluverkosta siirretyn sähkön pysyvyyskäyrät: vaaka-akselilla siirretyn sähkön määrä suuruusjärjestyksessä ennen (referenssi) ja jälkeen (aurinkopaneelit) investoinnin.
Tehomaksu lisää sähkön varastoinnin kannattavuutta
Sähkön varastointi mahdollistaa kulutuksen tasaamisen tuntien välillä. Esimerkkinä toimii kotitalous, jonka sähkön pienvaraston energian varastointikapasiteetti on 13,5 kWh, jatkuva maksimiteho 5 kW ja lataus-purkusyklin energiahäviö 10 prosenttia. Oletuksena on, että kotitaloudella on pörssihintasopimus. Sähkövaraston käyttö optimoidaan siirtohinta ja vaihteleva sähkön pörssihinta huomioiden. Tuloksissa (taulukko 1) on esitetty energiaperusteisen (3,64 senttiä/kWh) ja tehoperusteisen (2,05 kW kaistan ylittävältä kulutukselta peritään 17,72 senttiä/kW ja 5,25 kW kaistan ylittävältä kulutukselta 35,44 senttiä/kW) siirtomaksun skenaariot.
Osoittautuu, että siirtomaksun määräytymisperusteella on vaikutusta pientuotantoinvestoinnin kannattavuuteen. Aurinkopaneeli-investointi laskee kuluttajan energiaperusteista siirtomaksua 109 eurolla, mutta tehoperusteista siirtomaksua vain 46 eurolla. Mikäli energiaperusteinen siirtohintakomponentti korvataan tehoperusteisella kaistamaksulla, pienenevät paneelien vuosisäästöt siltä osin 63 eurolla.
Kotitalous pystyy aurinkopaneeleilla ja sähköä varastoimalla säästämään energiaperusteisissa siirtomaksuissa 175 euroa ja tehoperusteisissa siirtomaksuissa 221 euroa. Tehoperusteinen kaistamaksu kasvattaa tässä tapauksessa vuosisäästöjä 46 eurolla energiaperusteiseen hinnoitteluun verrattuna.
Taulukko 1. Pientuotannon vaikutus kotitalouden energia- ja tehoperusteiseen siirtomaksuun.
Tehotariffin vaikutus kulutuksen joustoon
Tehotariffi kannustaa tasaiseen kulutukseen ja tukee näin aurinkopaneelien ja varastoinnin yhdistettyä investointia. Esimerkin (kuvio 3) mukaan energiaperusteinen siirtohinta ohjaa kotitaloutta hyödyntämään halpoja tunteja ja välttämään kulutusta sähkömarkkinoiden kalliilla tunneilla. Huippukulutus osoittautuu olevan selvästi korkeampi kuin ilman varastointi-investointia. Toisaalta tehotariffi kannustaa huippukulutuksen leikkaamiseen ja pysyvyyskäyrä on tasaisempi.
Kotitalouksien tasainen kulutusprofiili ei ole koko sähköjärjestelmän kannal-ta toivottavaa, koska tällöin menetetään tarvittavaa joustopotentiaalia suhteessa sähköenergiamarkkinan tilanteeseen. Alhainen hinta voi signaloida esimerkiksi markkinatilannetta, jossa tarjontapuolella on paljon alhaisen tuotantokustannuksen tuulivoimaa. Tällöin kulutuksen kasvattaminen voi olla erittäin tarpeellista tuulivoimatuotannon integroinnin ja vähäisempien hiilidioksidipäästöjen kannalta.
Kuvio 3. Jakeluverkosta siirretyn sähkön pysyvyyskäyrät varastoinnin kanssa. Käyrät optimoidulle kulutukselle ennen (referenssi) ja jälkeen (aurinkopaneelit ja varastointi) investoinnin.
Nykyiset siirtohinnoittelumallit on suunniteltu maailmaan, jossa pientuotantoa ei ole. Jotta verkon ylläpitokustannukset voidaan kattaa, tulee uusia siirtohinnoittelumalleja kehittää. Tällä hetkellä ei kuitenkaan ole täysin selvää, onko artikkelissa esimerkkinä käytetty tehoperusteinen maksu optimaalinen koko sähköjärjestelmän näkökulmasta. Suunnittelussa tulee löytää kaikkia markkinaosapuolia tyydyttävä kompromissiratkaisu ja välttää pelkästään jonkin yksittäisen näkökulman huomioivaa osaoptimointia.