Import and export of electrical energy – technical constraints and prospects

Kandidaatintyössä tarkastellaan sähköenergian tuontia ja vientiä sähkömarkkinoiden ja teknisten rajoituksien näkökulmasta. Lisäksi kandidaatintyössä tarkastellaan sähköenergian tuonnin ja viennin tulevaisuudennäkymiä sekä uusia haasteita etenkin uusiutuvien energiamuotojen lisääntymisen takia. Sähköenergia tuotetaan hajautetusti ja keskitetysti, mutta sähköenergian käyttäjät eivät ole välttämättä sähköntuotannon läheisyydessä. Sähkön kuluttajien sijainti vaatii kattavaa sähköverkkoa hyvän sähkönlaadun ja toimitusvarmuuden takaamiseksi jokaiselle käyttäjälle, joten sähkönsiirron rooli korostuu. Sähköenergian tuotanto voi olla paikallisesti pienempää kuin kulutus, jolloin sähköenergiaa täytyy hankkia kauempaa, mahdollisesti maan ulkopuolisilta toimittajilta. Ulkopuolinen tuotanto täytyy kuljettaa sähköverkkoa pitkin, jolloin sähköenergiansiirto voi kohdata teknisiä ja laadullisia ongelmia, kuten pullonkauloja tai liian suuren jännitteenaleneman. Etenkin tulevaisuudessa ajan suhteen vaihtelevan tuotannon lisääntyminen tarkoittaa, että sähköenergiaa pitää varastoida paikallisesti, jotta yhteinen sähkömarkkina voi toimia jatkossakin ja näin taata edullisen sekä joustavan sähköenergian tuottamisen. Sähkömarkkinat mahdollistavat sähköenergian tuonnin ja viennin toiminnan markkinaehtoisesti, minkä takia Euroopan laajuista sähkömarkkinaa ollaan muodostamassa. Sähkön tuonnin ja viennin, sekä sähkömarkkinoiden toiminnan rajoitteena toimii liian vähäinen siirtokapasiteetti, minkä takia sähkön hinta vaihtelee alueellisesti ja energiatarpeen tyydyttäminen vaikeutuu. Siirtolinjojen määrän lisäksi rajoitteena toimivat myös vaihtovirtajärjestelmän luomat loisteho-ongelmat, joiden mukaan sähkövoimajärjestelmää pitää säätää. Sähköenergian tuonnin ja viennin vaikeutuessa stabiiliusongelmat toimivat rajoittavana tekijänä, koska liian suuri jännitteen muutos tai taajuuspoikkeama voi estää sähkönsiirron. Stabiiliuden lisäksi sähköverkon viat ja sähköturvallisuus luovat haasteita sähkönsiirrolle. Uudet tasavirtayhteydet tarjoavat toisaalta myös uusia mahdollisuuksia järjestelmän hallinnalle. Tulevaisuudennäkymä sähköenergian tuonnille ja viennille on uusiutuvien energiamuotojen lisääntyminen, minkä takia taajuusongelmat ja sähkön hinnan volatiliteetti kasvavat. Akkujen ja muiden energiavarastojen tarve kasvaa, jotta tuotantomuotojen tuotantovaihteluihin voitaisiin varautua ilman täydellistä sähköenergian tuontiin ja vientiin nojautu-mista. Erilaiset tulevaisuuden ennustetut skenaariot johtavat siihen, että nykyistä sähköverkkoa täytyy vahvistaa, jotta kasvava sähköenergian siirtotarve saadaan katettua ympäristöystävällisin menetelmin. Suomen osalta haasteeseen vastataan rakentamalla uusi siirtoyhteys Ruotsiin ja kehittämällä taseselvitystä tarkemmaksi