Aurinkosähkö mielletään usein eteläisempien maiden ratkaisuksi, ja sen soveltuvuus Suomen kaltaisiin olosuhteisiin herättää kysymyksiä. Totta onkin, että Suomen olosuhteissa on edullisinta tuottaa sähköä tuulivoimalla, aurinkosähkö puolestaan on edullisin tuotantomuoto lähempänä päiväntasaajaa. Aurinkosähkö ei siten pysty kilpailemaan pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla edullisimpien tuotantomuotojen kanssa. Kuluttajan kannalta aurinkopaneeli-investointi on kuitenkin kannattava, jos omalla tuotannolla voi korvata verkosta ostettua sähköä, koska tällöin säästöä tulee myös siirtomaksuissa ja sähköverossa. Lisäksi aurinkosähkö kuuluu niihin harvoihin sähköntuotantomuotoihin, joita kuluttaja voi helposti itselleen hankkia.
Tähän saakka kuluttajan oman pientuotannon hankkiminen on rajoittunut lähinnä omakotitaloihin ja kesämökkeihin. Kiinnostusta aurinkosähkön tuottamiseen olisi myös asunto-osakeyhtiöissä, kuten Finsolar -hankkeessa tehdyn kyselyn tulokset osoittavat. Tähän saakka haasteena on kuitenkin ollut se, että ei ole ollut joustavaa ja kustannustehokasta mallia oman tuotannon jakamiseen asunto-osakeyhtiön huoneistoille. Tämä vaatii käytännössä hyvityslaskentaa, jossa yhteisen aurinkovoimalan tuotantoa jaetaan kiinteistön sisällä huoneistoille laskennallisesti, perusten olemassa olevien mittareiden mittaamaan tuotantoon ja kulutukseen. Näin taloyhtiöön syntyy energiayhteisö. Tällaista ratkaisua on Finsolar -hankkeessa kehitetty ja pilotoitu onnistuneesti ja tarvittavien lainsäädäntömuutosten suhteen on näkyvillä valoa tunnelin päässä. Energiayhteisömalli mahdollistaisi merkittävän lisäyksen Suomen aurinkosähkötuotantoon. Teknis-taloudellinen potentiaali kerros- ja rivitaloihin asennettavalle aurinkosähkökapasiteetille, jos tuotantoa voidaan jakaa kiinteistön sisällä huoneistoille, on yli 1 000 MW, eli noin 10-kertaisesti verrattuna Suomen nykyiseen asennettuun aurinkosähkökapasiteettiin. Talojen kattopinta-alaa riittäisi suurempaankin määrään, mutta taloudellisesti tarkasteltuna tämä on kapasiteetti, joka olisi kannattavaa asentaa. Teknisestä näkökulmasta myöskään sähköverkko ei yleensä rajoita aurinkosähkön asentamista, koska tehoa syötetään harvoin verkkoon päin ja verkon mitoitus perustuu talven sähkölämmityksen tehontarpeeseen, joka on yleensä merkittävästi suurempi kuin aurinkosähköstä mahdollisesti tuleva teho.
Aurinkovoiman kannattavuutta parantaa kustannusten pienentyminen; viimeisen 28 vuoden aikana keskimääräinen hintojen lasku on ollut 8 % vuodessa[1]. Hintojen laskun odotetaan jatkuvan myös tulevaisuudessa. Katolle asennettavan aurinkovoiman hinnan arvioidaan laskevan Euroopan Unionin alueella n. 40 % vuosien 2015 – 2030 välillä[2]. Hintojen laskuun on johtanut kasvava volyymi, aurinkosähkössä tyypillinen nk. oppimiskäyrä on ollut sellainen, että aurinkovoimaloiden yksikkökustannus on laskenut 24 % maailmanlaajuisesti asennetun kapasiteetin kaksinkertaistuessa. Kapasiteetti puolestaan on kasvanut voimakkaasti monissa Euroopan maissa aurinkovoiman tukien seurauksena. Tuilla on saatu aikaan haluttu vaikutus, eli uuden teknologian hinnan laskeminen tasolle, joka mahdollistaa investoinnit ilman tukia. Teknologian tukemista ei enää tarvita, kun tämä tavoite on saavutettu.
Tarkasteltaessa aurinkovoiman lisääntymisen vaikutuksia koko sähköjärjestelmän kannalta on hyvä huomata, että järjestelmän teknisenä reunaehtona on, että tuotanto ja kulutus ovat joka hetki yhtä suuria. Haasteita tämän tehotasapainon ylläpitämiseen tuovat säätilan mukaan vaihtelevat tuotantomuodot, kuten tuuli- ja aurinkovoima. Tavoitteena on, että jokainen sähkömarkkinan osapuoli on vastuussa omalta osaltaan tämän tasapainon ylläpitämisestä ja sen kustannuksista. Siten kesäajan ylituotannolla ei voi kompensoida talviajan korkeampaa kulutusta tai päiväajan tuotannolla illan kulutusta, vaan sähkön oston ja myynnin tasapaino eli tase määritetään nykyisin tuntikohtaisesti, jatkossa ollaan siirtymässä 15 minuutin tasejaksoon. Sähkömarkkinoilla toimivat suuret myyjät ja ostajat, kuten sähkönmyyntiyhtiöt, vastaavat siitä, että toteutunut sähkön kulutus ja tuotanto vastaa heidän ennustettaan ja sähkön hankintaa. Mahdollinen ero ennusteen ja toteutuman välillä on tasevirhettä, josta aiheutuu kustannuksia. Nämä kustannukset valuvat lopulta sähkön käyttäjän maksettavaksi, joten on jokaisen etu, että pystytään mahdollisimman hyvin tasapainossa.
Kun tarkastellaan aurinkosähkön vaikutusta koko energiajärjestelmän kannalta, on ilmeistä, että suurin osa aurinkosähkön tuotannosta osuu kesäajalle, jolloin sähkönkulutus on keskimääräistä pienempää. Aurinkosähkö ei olekaan ratkaisu Pohjoismaisen sähköjärjestelmän tehon riittävyyden kannalta, mutta sillä voidaan kuitenkin kesän, kevään, ja syksyn aikana korvata muuta tuotantoa. Toisaalta siihen vuodenaikaan, kun aurinkosähköstä saadaan hyvin tuotantoa, osuu tuotanto päiväajalle, jolloin myös kulutus on keskimääräistä korkeampi. Ilmaston lämmetessä jäähdytystarpeen ennakoidaan kasvavan, jolloin aurinkosähkön tuotanto osuu samaan aikaan kuin jäähdytyksen sähkön kulutus. Siten aurinkosähkö sopiikin hyvin tuottamaan energiaa esimerkiksi ilmalämpöpumpun viilennyskäyttöön. Tarkasteltaessa esimerkiksi LUT yliopiston tasakattoasenteisen aurinkovoimalan (51 kW) tuotantoa vuoden 2018 aikana huomataan, että tuotetun energian määrästä 66 % osui sellaisille tunneille, joilla pohjoismaisen sähköpörssin Suomen aluehinta oli korkeampi kuin ko. vuoden mediaanihinta. Tämän perusteella tuotanto näyttäisi painottuvan hieman keskimääräistä korkeampien hintojen ajalle.
Sähköverkkovaikutusten kohdalla on hyvä huomata, että vaikka pientuotanto vähentääkin verkossa siirretyn energian määrää, ei tämä pienennä sähköverkon kustannuksia. Verkko mitoitetaan huipputehon tarpeen mukaan ja sen käyttöikä on kymmeniä vuosia. Siten verkosta aiheutuvat kustannukset ovat pääosin kiinteitä, ja pidemmällä aikavälillä osittain riippuvia huipputehosta. Aurinkosähköön perustuva pientuotanto pienentää verkosta otettavan energian määrää, mutta Suomen olosuhteissa se ei pienennä verkosta otettavaa vuotuista huipputehoa, koska suurin tehontarve on yleensä talvella. Jos kuluttajan maksama verkkomaksu perustuu verkosta otetun energian määrään, niin aurinkosähkön tuotanto pienentää verkkomaksua, mutta ei pienennä jakeluverkon kustannuksia, jolloin periaatteessa muut sähkönkäyttäjät voivat joutua maksamaan pientuottajan pienentyneen verkkomaksun osuuden. Vaikutus on pieni, jos tuottaja-kuluttaja-asiakkaiden määrä on pieni, mutta periaatteessa tässä muodostuu ristisubventiota, ja maksajaksi voivat joutua heikommassa taloudellisessa asemassa olevat kuluttajat, joilla ei ole mahdollisuutta hankkia omaa tuotantoa. Sähkönkäyttäjien tasa-arvoisen kohtelun vuoksi onkin oleellista, että pientuottajat osallistuvat kustannusvastaavasti verkkomaksuihin, jotta muut kuluttajat eivät joudu subventoimaan näitä korkeammilla verkkomaksuilla.
Hinnoittelun kustannusvastaavuuden parantamiseksi verkkoyhtiöt ovat kasvattaneet kiinteän maksun osuutta hinnassa, ja jotkut yhtiöt ovat jo ottaneet käyttöön tehoperusteisen maksun, jossa osa siirtomaksusta perustuu asiakkaan verkosta ottamaan huipputehoon. Energiaperusteisen maksun ja kiinteän perusmaksun osittainen korvaaminen tehopohjaisella maksulla (€/kW) parantaa siirtohinnoittelun kustannusvastaavuutta ja siten pienentää edellä kuvattua pientuottajien subventiota.
Yksi keskeinen keino ilmastonmuutoksen vastaisessa työssä on korvata fossiilista energiaa päästöttömällä sähköllä. Siirtymällä öljyn käytöstä sähköön esimerkiksi liikenteessä (sähköautot) tai lämmityksessä (maalämpö) vähennetään päästöjä. Samalla sähkönkäyttö kasvaa, mutta kun käytettävä sähkö tuotetaan päästöttömästi, niin kasvava sähkönkäyttö ei ole haitallista. Tällaista kehitystä voidaan edistää pienentämällä ympäristöystävällisen sähkön käytön kustannuksia, kuten energiaperusteista siirtomaksua ja sähköveroa.
Verkosta otetun energian yksikköhinnan pienentyminen kuitenkin heikentää pientuotannon kannattavuutta, mikä on tämän muutoksen negatiivinen vaikutus kuluttaja-tuottajan kannalta. Samalla kuitenkin kuluttajan on kannattavaa tehdä toimenpiteitä, joilla hän voi pienentää verkosta otettua huipputehoa. Kysyntäjouston ohella yksi mahdollinen toimenpide jatkossa on kotitalouden tai energiayhteisön akkuenergiavaraston hankkiminen, mikä voi olla kannattavaa, kun akkujen hinnat laskevat. Samaa akkuvarastoa voi käyttää paitsi huipputehon leikkaamiseen, myös oman pientuotannon varastointiin. Tällöin pientuotanto tulee hyödynnettyä paremmin omassa kulutuksessa, mikä puolestaan parantaa pientuotannon taloudellista kannattavuutta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että pientuottajan aurinkopaneeli-investointi on sekä järjestelmän että kuluttajan kannalta investointi energiatehokkuuteen; tavoitteena ei ole tuottaa sähköä myyntiin, vaan korvata ostosähköä omalla tuotannolla. Siten vaikutukset sähköjärjestelmän teknisen toiminnan ja kustannusten kannalta ovat vastaavanlaiset kuin muissakin energiatehokkuutta parantavissa ja sähkönkäyttöä pienentävissä muutoksissa.
Kirjoittaja
Samuli Honkapuro
LUT yliopisto
[1] Fraunhofer 2019. Photovoltaics Report 14.11.2019. https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/Photovoltaics-Report.pdf
[2] Ram, M., Child, M., Aghahoseeini, A., Bogdanov, D., Lohrmann, A., Breyer, C. A comparative analysis of electricity generation costs from renewable, fossil fuel and nuclear sources in G20 countries for the period 2015-2030. Journal of Cleaner Production, 199 (2018), pp. 687-704