Kotitalous osana sähköjärjestelmää

OSA 6:ssa syntyi HEOMF-kehikko.
Se vastasi kysymykseen: kuinka kypsä kotitalouden energiajärjestelmä on?

OSA 7 vastaa seuraavaan kysymykseen:

Mitä tapahtuu, kun kypsä kotitalous ei optimoi vain itseään varten – vaan osallistuu sähköjärjestelmään?

Tässä kohtaa siirrytään yksittäisestä talosta osaksi infrastruktuuria.

Mikä on kysyntäjousto kotitaloudessa?

Yksinkertaisimmillaan kysyntäjousto tarkoittaa:

• Kulutuksen siirtämistä
• Kulutuksen pienentämistä
• Kulutuksen kasvattamista

vastauksena hintaan tai ohjaussignaaliin.

Taloudellisessa mielessä jousto tarkoittaa:

Missä:

• ΔP = hinnan muutos
• ΔE = siirretty energia

Mutta järjestelmätasolla tämä ei ole enää vain rahakysymys.

Se on tasapainokysymys.

Sähköjärjestelmän perusfysiikka

Sähköjärjestelmässä tuotannon ja kulutuksen on oltava tasapainossa joka sekunti.

Yksinkertaistettuna:

Jos tuotanto ylittää kulutuksen → taajuus nousee
Jos kulutus ylittää tuotannon → taajuus laskee

Perinteisesti tätä tasapainoa ylläpitivät:

• Vesivoima
• Kaasuvoima
• Hiilivoima

Mutta uusiutuvan tuotannon kasvaessa:

• Tuuli vaihtelee
• Aurinko vaihtelee
• Tuotanto ei ole täysin ennustettavaa

Silloin kulutus alkaa kiinnostaa uudella tavalla.

Miksi kotitaloudet ovat nyt merkittäviä?

Suomessa:

• Lämmitys sähköistyy (maalämpö, ILP, suora sähkö)
• Sähköautojen määrä kasvaa
• Pienimuotoinen aurinkotuotanto lisääntyy
• Akustot yleistyvät

Yksittäinen kotitalous on pieni.

Mutta 500 000 kotitaloutta on merkittävä tehoreservi.

Esimerkki:

• Jos 200 000 taloa siirtää 2 kW kuormaa
• Se on 400 MW

Se on jo voimalaitoksen kokoluokka.

HEOMF-taso 4 – järjestelmätason osallistuja

OSA 6:ssa määriteltiin taso 4:

• Akusto
• Aggregaattoriyhteys
• Reservimarkkinat
• V2X
• Tehojousto

Tässä kohtaa optimointi ei ole enää vain kulutuksen siirtoa.

Se on markkinatoimintaa.

Aggregaattorin rooli

Yksittäinen kotitalous ei voi osallistua suoraan reservimarkkinoille.

Tarvitaan aggregaattori.

Aggregaattori:

• Kokoaa satoja tai tuhansia kohteita
• Myy joustokapasiteetin markkinoille
• Jakaa korvauksen osallistujille
• Vastaa teknisistä vaatimuksista

Kotitalouden näkökulmasta tämä tarkoittaa:

• Ulkopuolinen taho voi ohjata kuormaa
• Ohjaus voi tapahtua sekunneissa tai minuuteissa
• Korvaus perustuu tehoon tai energiamäärään

Akuston rooli

Kun akku tulee mukaan, optimointifunktio laajenee.

Yksinkertaistettu akkuoptimointi voidaan esittää:

Mutta tämä on vain energian arbitraasi.

Todellinen arvo voi syntyä reservimarkkinoista:

• FCR
• aFRR
• mFRR
• FFR

Tällöin akku ei optimoi tuntihintaa,
vaan reagoi taajuuspoikkeamaan.

Tässä kohtaa kotitalous alkaa muistuttaa mikrosähköasemaa.

V2X – tulevaisuuden kysymys

Sähköauto on potentiaalinen akku.

Jos V2X (Vehicle-to-Grid) yleistyy:

• Auto voi syöttää verkkoon
• Auto voi tasata huippukuormia
• Auto voi osallistua reserviin

Mutta tässä on haasteita:

• Laitteiston puute
• Standardointi
• Akkujen kuluminen
• Verkkosäännöt

V2X ei ole vielä arkipäivää,
mutta se kuuluu HEOMF-tason 4 potentiaaliin.

Missä vaiheessa kotitalous on valmis aggregaattorille?

Kypsyysmallin näkökulmasta:

Jos kotitalous on:

• ilman sulakevahtia
• ilman perusrajoitteita
• ilman ymmärrystä omasta kuormaprofiilista

→ aggregaattoriyhteys voi aiheuttaa ongelmia.

Mutta jos kotitalous on:

• tasolla 2 tai 3
• rajoitteet kunnossa
• ohjaus kerroksittain rakennettu

→ aggregaattoriyhteys on luonteva laajennus.

HEOMF auttaa vastaamaan tähän.

Taloudellinen realismi

Reservimarkkinoilla tuotto ei ole rajaton.

Jos akku maksaa 10 000 €
ja vuosituotto on 500–800 €
takaisinmaksuaika on pitkä.

Lisäksi pitää huomioida:

• Syklien määrä
• Hyötysuhde
• Investointiriski
• Markkinakorvausten mahdollinen lasku

Taloudellinen optimointi voidaan yksinkertaistaa:

Jos NPV (Nettonykyarvo) on negatiivinen, investointi ei ole taloudellisesti perusteltu – vaikka teknisesti kiinnostava.

Onko aggregointi kotitalouden “päämäärä”?

Ei välttämättä.

Monelle kotitaloudelle:

• Taso 2–3 tuo 80 % hyödystä
• Järjestelmä pysyy hallittavana
• Säästö on konkreettinen

Aggregointi tuo:

• lisätuottoa
• mutta myös lisäkompleksisuutta

Kypsyysmallin tarkoitus ei ole pakottaa korkeimmalle tasolle.

Se auttaa arvioimaan, milloin se on järkevää.

Kotitalous sähköjärjestelmän vakauden tukena

Kun uusiutuva tuotanto kasvaa, tarvitaan:

• Nopeaa säätöä
• Hajautettua kapasiteettia
• Reaktiivista kulutusta

Kotitaloudet voivat tarjota:

• Lämpövarastoa (rakenteet)
• Sähköauton joustoa
• Akuston tehoa
• Lämmityksen siirtoa

Ne eivät korvaa voimalaitoksia.

Mutta ne voivat vähentää huippujen tarvetta.

Mitä tämä tarkoittaa omassa kehityspolussa?

Oma kehityspolkuni oli:

1. Hintareaktiivinen optimointi
2. Rajoitteet huomioiva ohjaus
3. Monimuuttujainen järjestelmä
4. HEOMF-kehikon synty
5. Valmius arvioida markkinaosallistumista

En ole vielä aktiivinen reservimarkkinatoimija.

Mutta järjestelmä on rakennettu niin, että se voisi olla.

Se on ero “harrastajan optimoinnin” ja “järjestelmätason valmiuden” välillä.

OSA 7 Yhteenveto

Kotitalous ei ole enää vain kuluttaja.

Se voi olla:

• Hintareagoija
• Joustopotentiaali
• Akustoresurssi
• Reservitoimija

Mutta osallistuminen ei ole itseisarvo.

Se on kypsyys- ja riskikysymys.