Kaupalliset sähkövarastot sähköjärjestelmässä

Abstract

Viime vuosien aikana uusiutuvan energian tuotannon määrät ovat olleet suuressa nousussa. Fossiilivapaaseen energiantuotantoon siirtyminen on välttämätöntä, mutta sääriippuvaiset energian tuotantomuodot asettavat sähköjärjestelmälle myös uusia haasteita. Tuotanto ja kulutus eivät enää aina kohtaa, jonka seurauksena sähköjärjestelmän tarve säätövoimalle tulee kasvamaan.

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan erilaisia sähkövarastoja, joita on tällä hetkellä käytössä sekä mahdollisia tulevaisuuden ratkaisuja ja myös suunnitteilla olevia projekteja. Työssä esitellään myös joustomarkkinoita ja niihin liittyvää tutkimusta sekä joustomarkkinoiden toteutumista varten vaadittavia muutoksia. Lopuksi myös tarkastellaan suuntaa, johon Suomen sähköjärjestelmä voisi olla suuntautumassa seuraavan reilun 20 vuoden aikana.

Työn perusteella sähkön tuotanto tulee perustumaan vahvasti maatuulivoimaan, jonka tuotantoprofiili vaatii suuria määriä säätövoimaa tuekseen. Säätövoima tultaisiin toteuttamaan tuottamalla vetyä elektrolyysiprosessilla. Vedyn tuotanto kuluttaa sähköä ja vetykaasua voidaan käyttää tarvittaessa polttoaineena tuottamaan sähköä.

In the recent years the amounts of renewable energy production have been on the rise. The transition to fossil-free energy production is necessary but the electricity system will be facing new challenges as we move towards more weather dependent energy production. Production will no longer be matched with consumption which calls for increased amount of power control in the energy system.

This bachelor’s thesis examines different kinds of electrical storages that are in use and projects which are in planning phase as well as possible solutions in the future of the electricity system. The thesis also gives insight to the flexibility market now, where we are with the research now and what it would take for flexibility market to be implemented to the energy system. We will also find out about a scenario that the Finnish electricity system might face in 20 years.

According to the thesis, most of the need for electricity will be provided by onshore wind power which will require large amounts of flexible load and production to balance the difference to match the demand. Most of the required balancing power will be provided by the production of hydrogen through electrolysis. Electrolysis consumes electricity and hydrogen gas can be used to produce energy when more production is needed.