Euroopa Liidu pikaajaline strateegia saada aastaks 2050 kliimaneutraalseks esitab tõsise väljakutse kõigile majandusharudele, sh energeetikasektorile.
Tulevikuenergeetikat iseloomustavad viis peamist trendi: dekarboniseerimine, elektrifitseerimine, detsentraliseerimine, digitaliseerimine ja sektorite vaheline integratsioon, mis toob kaasa laiaulatuslikud muutused elektritootmises ja -tarbimises.
Millised on need muutused poliitikas, ühiskonnas ja tehnoloogias, mis puudutavad märkimisväärselt ka Eestit?
- Karmistuv kliimapoliitika seab rangemaid nõudeid kasutatavatele tehnoloogiatele ja nende keskkonnamõjudele. Nõuded karmistuvad sektorite üleselt, haarates energeetika, transpordi, töötleva tööstuse, ehituse, metsanduse jne.
- Energiakriis ja energiajulgeolek tähendab seda, et iga riik peab suutma tagada varustuskindluse majanduse kestlikus vaates mõistliku hinnaga. Selles valguses Baltimaade desünkroniseerimine Venemaast 2025. aastal on suur väljakutse elektrisüsteemi tasakaalustamisele.
- Muutused ühiskonnas viitavad kasvavale vastuseisule suur- energeetikale ehk süvendavad „mitte minu tagaaias“ hoiakut. Samas näeme kasvavat poolehoidu ehk hoiakut „jah, minu tagaaias“ kogukondlike energeetikalahenduste ja väiketööstuse arendamisele, kus arvatakse olevat ühiseid huvisid lihtsam realiseerida. Lisaks rahalisele kasule nähakse ka vahetut mõju keskkonnale.
Kümne aasta perspektiivis suurimat mõju avaldab riigikogu otsus jõuda 2030. aastaks taastuvenergia tootmisega Eesti-siseses energiatarbimises sellise mahuni, mis tähendab taastuvenergia kolmekordistumist.
Teine oluline täitmist ootav eesmärk ja elektrisüsteemi suurim mõjutaja on transpordisektoris CO2 emissioonide vähendamine 50–55%. See tähendab elektri ja sünteeskütuste laiemat kasutuselevõttu, mis ei mõjuta ainult elektrivõrke, vaid toob kaasa suurema nõudluse elektritootmise järele.
Kolmas aktuaalne probleem on desünkroniseerimine Venemaast, mis mõjutab meie elektrisüsteemi tasakaalustamist.
Neljas on tänaste gaasiküttelahenduste üleviimine elektrile või sünteeskütustele, millel on samuti mõju elektritarbimisele.
Viies küsimus on ringmajandusele üleminek, mille puhul arvatakse aastaks 2050 elektritarbimise kahekordistumist.
Võrku sattunud „juhuslik“ elekter mõjutab talitluskindlust
Kõik need tegevused tähendavad elektri tootmise ja tarbimise juhuslikkuse kasvu elektrisüsteemi erinevatel tasanditel. Selle tulemusel kannatavad varustuskindlus, töö- ja talitluskindlus ning elektri kvaliteet, suurenevad hinnakõikumised ja kaod ning väheneb elektrivõrgu läbilaskevõime.
Kasvav juhuslikkus nõuab elektrisüsteemilt suuremat paindlikkust ehk võimekust hoida tootmist ja tarbimist igal ajahetkel tasakaalus. Elektrisüsteemi paindlikkuse puudumist iseloomustavad elektrivõrgus elektrihinna, pinge ja sageduse kõikumised.
Kui lisada siia teadmine, et 50% taastuvenergiast lisandub jaotusvõrkudesse ning elektertranspordi osakaal jaotusvõrgus kasvab hüppeliselt, siis see ei tähenda ainult tarbija rolli ja mõju kiiret kasvu elektrisüsteemile, vaid ka vajadust tarbija poolt järjest enam sekkuda elektrisüsteemi kui terviku tasakaalustamisse.
Kui tööstus on kõrgete elektrihindade valguses juba asunud oma tarbimist juhtima, siis teenindus- ja ärisektor on poolel teel ja kodumajapidamised alles alguses.
Tõrgeteta toimib vaid tasakaalustatud elektrivõrk
Kiired muutused suurendavad oluliselt elektrivõrgus pudelikaelade tekkimise võimalikkust. Kui Hiiumaa energiasalvesti hange on näide sellest, kuidas hajatootmine ei mahu jaotusvõrku ära, siis kolme ja enama aasta perspektiivis pole välistatud mõnes linnas olukord, kus hoopis põhivõrk võib muutuda tarbimise kasvu tõttu kitsaskohaks. Mõlemal juhul on tarbimise juhtimine sageli soodsam lahendus kui energiasalvesti rajamine või elektrivõrgu tugevdamine.
Samas elektrivõrgu kogu paindlikkuse vajadust ei lahenda ainult tarbimise juhtimine, vaid ka tasukaalustavad elektrijaamad. Toimuvad muutused tähendavad tasakaalustamise vajadust elektrivõrgu eri tasanditel ja erinevates ajaraamides.
Talitlusreservi (näiteks primaarreservi) pakkumisel on agregeeritud tarbimise ja energiasalvestite juhtimise reaktsiooni aeg (sekundites) ja reguleerimise kiirus (MW/min) reeglina parem kui elektrijaamadel. Seega on nende turule toomine taastuvenergia laiaulatusliku kasutamise puhul võtmetähtsusega. Sellega tuleb ka regulatiivselt tegeleda.
Paindlikkustehnoloogiate kasutuselevõtuga kaasneb kulu
Sesoonse bilansi osatähtsus kasvab taastuvenergia osakaalu kasvades märkimisväärselt. See on ka põhjus, miks energeetika, transpordi ja ehitussektorite sidumine muutub järjest olulisemaks. Power-to-X ja X-to-Power lahendused omavahel kombineerituna muutuvad sesoonses vaates oluliseks. Sesoonset tasakaalu suudavad pakkuda näiteks energiasalvestid, sh vesinik-, akuenergiasalvestid ja plaanitav pump-hüdroelektrijaam.
Kui vaadelda eri paindlikkuse tehnoloogiaid rajamise kulukuse ja juhusliku taastuvenergia osakaalu katmise vaates, siis odavaim elektrisüsteemi paindlikkuse tagamise viis on kaudsete meetmete rakendamine. Näiteks tõhusam elektritootmine ja tarbimise ennustamine, turgudega seotud regulatsioonide muutmine jne. Odavuselt järgmine meede on tarbimise juhtimine ja soojuselektrijaamade moderniseerimine.
Elektrisõidukeid, energiasalvesteid ja P2X lahendusi peetakse praegu veel liialt kulukateks paindlikkuse pakkumise lahendusteks, kuid nende tasuvus sõltub tehnoloogia arengust, rakendustest ning sobivate paindlikkusteenuste olemasolust.
Kui lõpptarbija vaates on tarbimise juhtimise lahendused päev-ette turul arbitraaži tehes vähem kui aastaga tasuvad, siis energiasalvesti soetamine päev-ette turul arbitraaži tehes ei pruugi alati ära tasuda. Nimelt mõjutavad salvestite tasuvust tsükliline eluiga, kalendaarne eluiga, tühjendamissügavus, CAPEX ja OPEX jne.
Näiteks energiasalvesti tsükli hind võib tulla küll odavam kui suurimate hinnavahede ööpäeva keskmine aastas, aga reaalselt eluea jooksul ei kasuta see kõiki tsükleid enne akusalvesti kalendaarset vananemist ära, mistõttu salvesti ei ole tasuv. Päev-ette elektriturul, kus keskmine suurima ja vähima elektrihinnaga tundide hinnavahe on 280–300 eurot/MWh, on juba mitmeid lõpptarbijale arbitraaži jaoks tasuvaid liitiumioon- ja pliiakusalvesteid, mille vananemine jääb vahemikku 15–20 aastat.
Kuna suurte salvestusparkide salvestusmaksumus tuleb odavam ja teatud võimsusest alates saavad need osaleda ka päevasisesel bilansiturul, kus 2022. aasta alguses olid hinnavahed pea kaks korda kõrgemad kui päev-ette turul, siis on sellised lahendused kiiremini tasuvad.
Elektriautode laadimine on praegu üks elektrisüsteemi paindlikkuse juhtimise osa, kuid pikalt oodatakse elektriautode arenduses läbimurret, et need oleks lihtsalt kasutatavad näiteks lõpptarbijale varutoiteallikana või elektrivõrku toetava allikana. Elektersõidukite laadimise ja tarbimise ajastamise tasuvus ei ole tänaste elektrihindade ja tehnoloogia maksumuse vaates küsitav. Pigem on probleem selles, et vähestel lõpptarbijatel on motivatsioon oma tarbimist ajastada, eriti universaalteenuse puhul.
Homne valik võiks seisneda tarbimise juhtimises
Arvestades turule tuleva juhitamatu taastuvenergia kogust, tarbimise juhuslikkuse kasvu ja 2025. aastasse plaanitud desünkroniseerimist, siis Eestil on kaks peamist ja kiireimat elektrisüsteemi paindlikkuse tõstmise võimalust – tasakaalustavad elektrijaamad ja tarbimise juhtimine. Taastuvenergia osakaalu kasvades on paratamatu ja ka majanduslikult kõige otstarbekam mõlemad kasutusele võtta.
Tasakaalustavate jaamade puhul tuleks rääkida kiiret tasakaalustamist võimaldavate jaamade (gaasil või põlevkiviõlil töötavate) ehitamisest või vanade rekonstrueerimisest. Tasakaalustavate elektrijaamade puhul tuleks tähelepanu pöörata ka lokaalsete ehk kogukondlike juhitavate elektrijaamade kasutuselevõtule.
Selleks, et tarbimise juhtimise kasutuselevõttu kiirendada, vajab riik töötavat paindlikkusteenuste turgu ning meetmeid teenuste kiireks väljatöötamiseks, turule toomiseks ja lõpptarbija tõhusaks kaasamiseks.
Igale muutusele peab eelnema põhjalik uuring ja analüüs
Lõpptarbija kaasamine seisab praegu suuresti sobivate teenuste ja teenustega ühildamist võimaldavate tehnoloogiate, regulatiivse keskkonna ning lõpptarbija teadlikkust tõstvate meetmete taga.
Elektrisüsteemi paindlikkusesse mitte investeerimine toob tänaste ja tulevaste muutuste valguses elektri kvaliteediprobleemid kiiresti esile. Kuhjuvate probleemide lahendamise edasi lükkamine on kulukas ja võib kahjustada kõiki turuosalisi.
Paralleelselt paindlikkuse tõstmisega on oluline teha ettevalmistusi baaskoormusjaamade rajamiseks, näiteks tuumaenergeetika kasutuselevõtuks eelduste loomisega ning vajalike tehnilis-majanduslike uuringute ja analüüside koostamisega, sh regulatsioonide muutmise, jäätmete hoiustamise, tulevaste jaamade inspekteerimise ja haridussüsteemi kohandamine.
Hea teada
Tarbimise juhtimine – uue aja märksõna
Tarbimise juhtimine:
- lisab paindlikkust teiste jaamade avariide korral;
- likvideerib jaotusvõrgus taastuvenergia ja tarbimise lisandumisega tekkivaid pudelikaelu;
- lahendab üle- ja alapingeprobleeme, vähendades lõpptarbija seadmete riketest ja tõrgetest tulenevaid kulusid;
- muudab elektrituru vähemtundlikuks tahtlike hinnamanipulatsioonide vastu;
- on võrreldes tasakaalustavate elektrijaamadega vähemalt 5–6 korda odavam;
- on suurema reguleerimiskiirusega kui baaskoormusjaamad (näiteks tuumajaam või põlevkivil töötav elektrijaam);
- toob lõpptarbijale tänaste päev-ette turuhindade alusel näiteks 100 MW juhtimisel arbitraaži tehes vähemalt 9–14 mln eurot lisatulu, päevasisesel turul pea kaks korda rohkem;
- mitmekesistab bilansi- ja süsteemiteenuste portfelli;
- toob võrguoperaatoritele lisatulu;
- loob IKT-taristu kaudu eeldused uudsete paindlikkustehnoloogiate ja -lahenduste (sh V2G, P2X, X2P) kasutuselevõtuks.
Allikas: Argo Rosin, Tallinna Tehnika- ülikool
