Category Archives: Tilastot

”Aina jossain tuulee”

”Aina jossain tuulee”

Tuulivoiman tuotanto on hyvin vaihtelevaa. Vaikka tietyllä alueella tuotettaisiin tuulivoimaa keskimäärin ihan mukavasti, lyhytaikaisesti tuotanto voi kuitenkin pudota lähes nollaan (tai peräti pysähtyä kokonaan) ja toisinaan taas tuotanto voi ylittää keskiarvon moninkertaisesti. Näitä tuotannon vaihteluja on vaikea hallita, ja niitä on tasattava joko tuottamalla puuttuva sähkö jollain muulla tavalla tai viemällä ylituotantosähköä muualle. Tuuliolosuhteet ovat kuitenkin luonteeltaan paikallisia, ja jos samaan verkkoon on kytketty useita kaukana toisistaan sijaitsevia tuulivoimaloita, ne voivat tasata toistensa tuotannon vaihteluja. Kun tätä ajatusta jatketaan tarpeeksi pitkälle eli suurennetaan yhtenäisen verkon kokoa kokonaisen mantereen kokoiseksi, päästään ajatukseen siitä, että aina jossain tuulee ja tuulivoiman tuotanto voisi olla aina melko tasaista, jos koko Eurooppa olisi samaa siirtoverkkoa. Voisiko tämä olla mahdollista?

Ennen kuin jatkan tämän pidemmälle, nostan esiin kaksi seikkaa, joiden vuoksi tämän asian tarkastelu on täysin teoreettista ja hyvin spekulatiivista:

  • Sähköntuotannon tasapainottaminen suurella alueella vaatii sähkönsiirtoverkolta hyvin paljon. Olen kuullut, että jopa niin paljon, ettei se nykytekniikalla olisi käytännössä mahdollista. En ole fyysikko tai insinööri enkä osaa arvioida siirtoverkkoon kohdistuvia vaatimuksia tai sitä, olisiko tällainen siirtoverkko edes fysiikan lakien mukaan mahdollinen. Niinpä lähden siitä, että tekniikan rajat tulevat vastaan ja asiaa on järkevää pohtia vain teoreettisesti.
  • Keskitetysti hallittu yhtenäinen sähköntuotantoverkosto, joka on hajautettu moneen eri maahan, on poliittisesti hyvin hankala toteuttaa ja hyvin riskialtis pitää kasassa. Euroopassa tämä voisi onnistua EU-tason päätöksillä ja määräyksillä, mutta mahdollisilla tulevilla kansallisilla konflikteilla tai EU:n poliittisilla kriiseillä voisi olla vakavia haittavaikutuksia sähköturvallisuudelle, jos unionin sähköhuolto perustuisi hajautettuun ja ylikansalliseen tuotanto- ja siirtoverkostoon. Niinpä lähden siitä, että tämä on poliittisesti epärealistinen ja lähinnä vain teoreettinen ajatus.

Edetään siis ajatusleikin muodossa. Oletetaan, että sähkön siirto onnistuu ongelmitta jopa tuhansien kilometrien päähän ja Euroopan toisella laidalla voidaan paikata Euroopan toisen laidan sähköntuotantovajetta. Ja oletetaan, että poliittinen tilanne on optimaalinen ja tällainen tuotanto- ja siirtoverkosto saadaan harmonisesti toteutettua. Tuuleeko siis aina jossain niin paljon, että koko Euroopan sähköntarve voitaisiin kattaa tuulivoimalla?

Ja vielä yksi asia ennen pihvin puraisemista. Olen käyttänyt laskelmissani aineistona Entsoen tietokantaa Actual Generation per Production Type. Tästä tietokannasta olen ladannut tuulisähkön tuntikohtaiset tuotantoluvut vuodelta 2015 kaikista niistä maista, joista tämä aineisto on saatavissa. Näitä maita on 21. Mukana eivät ole kaikki Euroopan maat, eivät edes kaikki EU-maat, joten kaikki laskelmat ovat väistämättä epätarkkoja. Niin ikään arviot tuuliolosuhteista perustuvat tuulisähkön toteutuneeseen tuotantoon eli siihen, miten tuulta on saatu hyödynnettyä nykytekniikalla nykyisissä voimaloissa. Nämä voimalat eivät välttämättä sijaitse alueellisesti edustavissa paikoissa. Tuulivoimatekniikka kehittyy jatkuvasti, ja ensi vuosikymmenellä käytössä voi olla nykyisiä moninkertaisesti tehokkaampia ja huomattavasti korkeampia voimaloita, joilla pystytään hyödyntämään sellaisia ilmavirtoja, jotka nykytekniikalla jäävät hyödyntämättä. Niinpä koko tämä kirjoitus on ymmärrettävä seuraavan kysymyksen kautta: Mitä jos?

Maakohtainen vaihtelu nykytilanteessa

Jos tarkastellaan vuonna 2015 tuulisähkön tuotantoa maittain, havaitaan, että yksittäisissä maissa tuntikohtainen tuotanto vaihtelee erittäin voimakkaasti. Keskimääräinen tuotantominimi on vain 1,9 % mediaanitunnin tuotannosta, ja keskimääräinen alakvartaali on 45,4 % tuotannosta. Tämä tarkoittaa, että keskimäärin joka neljäs tunti tuulivoiman kokonaistuotanto yhdessä maassa on alle 45 % mediaanituotannosta.

Toisaalta maakohtainen vaihtelu riippuu kohtuullisen selvästi tuotantovolyymista: tuntivaihtelun skaalatun keskihajonnan ja keskimääräisen tuntituotannon välinen korrelaatiokerroin on -0,51. Kahden eniten tuulivoimaa tuottavan maan, Saksan ja Espanjan, tuotantominimit ovat 2,4 % ja 4,8 % mediaanista ja alakvartaalit 46,8 % ja 59,1 % mediaanista. Maakohtaisestikin on mahdollista tasata tuulivoiman tuotantoa ihan vain rakentamalla paljon tuotantokapasiteettia ja hajauttamalla se ympäri maata. Mutta jopa Espanjan mittakaavassa vaihtelu on hyvin suurta.

Sähkön lainaaminen naapureilta

Euroopan maat eivät kuitenkaan tälläkään hetkellä ole omavaraisia sähkön suhteen, vaan kaikki maat (joitakin saarivaltioita lukuun ottamatta) tuovat sähköä naapurimaista ja vievät sitä naapurimaihin, ja tällä tavalla tasataan jo nyt sähkönkulutuksen ja -tuotannon välisen erotuksen vaihteluja. Jos kunkin maan tuulivoimakapasiteettiin lasketaan mukaan kapasiteetti kaikista niistä naapurimaista, joihin tällä hetkellä kulkee sähkönsiirtolinjat, ja skaalataan tuotantoluvut saman suuruisiksi (teoreettinen oletus, että joka maassa olisi yhtä suuri kapasiteetti), maakohtainen vaihtelu pienenee jo ihan mukavasti. Tällöin keskimääräinen naapurustokohtainen tuotantominimi on 6,5 % mediaanista ja keskimääräinen alakvartaali 60,3 % mediaanista. Esimerkiksi Saksassa, jolla on paljon naapurimaita, minimi nousee jo 10,7 prosenttiin mediaanista.

Mutta ei tämäkään oikein vielä vakuuta. Jos yksittäinen maa haluaisi varmistaa, että tuulivoimalla voidaan tuottaa kaikki sähkö myös matalan tuotannon aikaan, sen pitäisi rakentaa noin kymmenkertainen ylikapasiteetti mediaanituotantoon nähden. Lisäksi jokaisen naapurimaankin pitäisi rakentaa yhtä suuri ylikapasiteetti, koska tässä laskelmassa oletuksena on, että naapurimaat voivat tasata yhden maan tuotantoa omalla yhtä suurella tuotannollaan. Mediaanitilanteessa tai poikkeuksellisen suotuisassa tuotantotilanteessa syntyisi valtavaa ylikapasiteettia, jota ei saataisi vietyä naapurimaihin, koska niissäkin tuotettaisiin liikaa sähköä.

Maakohtaisen tuotannon pitäisi siis olla pienempää ja kokonaistuotannon paljon hajautetumpaa, eli puhutaan johdannossa mainitusta mantereen laajuisesta tuotanto- ja siirtoverkosta. Tarkastellaan seuraavaksi tällaista teoreettista mallia kolmessa eri skenaariossa. Ensimmäisessä skenaariossa joka maassa on yhtä paljon absoluuttista kapasiteettia. Toisessa skenaariossa kapasiteettia on enemmän niissä maissa, jotka poikkeavat tuuliolosuhteiltaan enemmän keskimääräisestä. Kolmannessa skenaariossa kapasiteetin määrä jakautuu samassa suhteessa kuin nykytilanteessa (mutta kapasiteettia olisi tietenkin paljon nykyistä enemmän).

Jos kaikkialla tuotettaisiin yhtä paljon sähköä

Kuva 1: Tuuliolosuhteiltaan toisistaan poikkeavia alueita Euroopassa

Kuva 1: Tuuliolosuhteiltaan toisistaan poikkeavia alueita Euroopassa

Tuulivoiman tuotantona realisoituvat tuuliolosuhteet tosiaan vaihtelevat eri puolilla Eurooppaa. Kun tarkastellaan eri maiden toteutuneiden tuotantomäärien välisiä korrelaatiokertoimia, voidaan havaita esimerkiksi kuvan 1 kaltaisia tuuliolosuhteiltaan toisistaan poikkeavia alueita. Kuvassa samanväristen maiden tuulivoiman tuotanto korreloi keskenään ja poikkeaa eriväristen maiden tuotannosta. Pohjoisella Itämerellä on yhdenlaiset olosuhteet, eteläisellä Itämerellä ja Keski-Euroopassa yhdenlaiset, Länsi-Euroopassa yhdenlaiset, Etelä-Euroopassa yhdenlaiset ja Tonavan alueen maissa yhdenlaiset. Sveitsi poikkeaa kaikista muista maista, mutta toisaalta Sveitsissä tuotetaan niin vähän tuulivoimaa, että poikkeavuuteen voi olla syynä aineiston niukkuuskin. (Kartassa ovat mukana vain ne maat, joiden aineistoa on ollut käytettävissä. Puuttuvia maita ovat mm. Irlanti, Norja ja Italia sekä osa Balkanin ja Itä-Euroopan maista.)

Oletetaan, että kaikissa tarkastelluissa maissa tuotetaan yhtä paljon tuulivoimaa, eli skaalataan kaikkien maiden tuotanto yhtä suureksi. Oletetaan nyt myös se, että sähkö kulkee ongelmitta ja hävikittä maasta toiseen ja vaikka Euroopan laidalta toiselle. Koko EU:n tasolla tuntivaihtelu pienenee tällöin huomattavasti maakohtaiseen vaihteluun nähden. Tuotantominimi on 19,4 % mediaanista eli kymmenkertainen keskimääräiseen maakohtaiseen tuotantominimiin nähden. Alakvartaali on peräti 73,4 % mediaanista, toisin sanoen keskimäärin joka neljännen tunnin tuotanto on alle 73,4 % mediaanitunnin tuotannosta. Tuntituotantojen jakauma tiivistyy myös yläpäästä, sillä yläkvartaali on 131,9 % mediaanista ja tuotantomaksimi 250,6 % mediaanista. Keskihajonnan suhde keskiarvoon on 0,40 (mitä pienempi tämä suhdeluku on, sitä tasaisempaa tuotanto on, eli pienempi arvo on parempi).

Jos sähköä tuotettaisiin enemmän reuna-alueilla

Kuva 2: Tuotannon painottaminen keskimääräisestä eniten poikkeaviin maihin

Kuva 2: Tuotannon painottaminen keskimääräisestä eniten poikkeaviin maihin

Eri maiden tuuliolosuhteet poikkeavat kuitenkin myös sen suhteen, kuinka paljon tai vähän ne muistuttavat Euroopan keskimääräisiä tuuliolosuhteita. Tätä voidaan tarkastella maakohtaisten tuotantolukujen ja kokonaistuotantolukujen välisillä korrelaatiokertoimilla. Voidaan ajatella, että jos yksittäisen maan tuuliolosuhteet muistuttavat kovasti Euroopan keskimääräisiä tuuliolosuhteita, kyseisen maan tuulivoimatuotannolla on suhteellisesti heikompi kyky tasata muiden maiden tuotannossa tapahtuvaa vaihtelua. Tällöin koko maanosan tuotantoa voitaisiin tasapainottaa tehokkaammin rakentamalla suhteellisesti enemmän kapasiteettia niihin maihin, joissa tuuliolosuhteet poikkeavat enemmän keskimääräisistä.

Kuvassa 2 on esimerkki tällaisesta skenaariosta. Vaaleanvihreiden maiden tuotantokapasiteetti on yksi yksikkö, sitä tummemmissa kaksi yksikköä, sitä tummemmissa neljä yksikköä ja kaikkein tummimmassa (Kreikassa) kahdeksan yksikköä. Ei ehkä ole kovin yllättävää että tässä skenaariossa eniten tuotantoa on reuna-alueilla, sillä järjenkin mukaan keskusalueiden olosuhteet ovat lähimpänä keskimääräisiä.

Kuinka paljon tällainen painottaminen sitten tasaa kokonaistuotantoa? Minimitunnin suhde mediaaniin on 20,8 %, alakvartaalin suhde mediaaniin 78,0 %, yläkvartaalin suhde mediaaniin 125,9 % ja maksimitunnin suhde mediaaniin 248,7 %. Keskihajonnan suhde keskiarvoon on 0,33. Minimituotantoa saataisiin nostettua edelliseen skenaarioon verrattuna 1,4 prosenttiyksikköä, ja muutenkin tuntituotantojen hajonta on pienempi. Etenkin huipputuotantotuntien pitkä häntä on tässä skenaariossa ohuempi. Ylikapasiteettia ei tarvittaisi niin paljon kuin tuottamalla joka maassa yhtä paljon, ja tällöin myös huipputuntien ylituotanto-ongelma olisi pienempi.

Jos sähköä tuotettaisiin nykyisissä suhteissa

Kuva 3: Tuulivoimatuotannon suhteellinen jakautuminen tällä hetkellä

Kuva 3: Tuulivoimatuotannon suhteellinen jakautuminen tällä hetkellä

Edellisen skenaarion tilanne, jossa tuulivoimaa on enemmän Euroopan laidoilla ja ennen kaikkea Kreikassa ja eteläisessä Itä-Euroopassa, poikkeaa kuitenkin hyvin paljon siitä, miten tuulivoiman tuotanto tällä hetkellä on jakautunut. Kuvan 3 luokat ovat kuvan 2 tavoin eksponentaalisia (vaaleimmasta tummimpaan keskimäärin alle 0,5, 1, 2, 4 ja yli 4 GW tunnissa). Väritys on lähes päinvastainen kuin kuvassa 2: eniten tuotantoa on Keski-Euroopassa, vähiten itäisissä reunamaissa. Lähinnä Espanjassa ja Britanniassa tuotanto on siinä määrin runsasta kuin edellisessä skenaariossa.

Miten tämä näkyy hajonnassa? Minimitunnin suhde mediaaniin on 22,8 %, alakvartaalin suhde mediaaniin 73,2 %, yläkvartaalin suhde mediaaniin 139,2 % ja maksimitunnin suhde mediaaniin 265,8 %. Keskihajonnan suhde keskiarvoon on 0,44. Toisin sanoen minimituotanto on edellisiä skenaarioita korkeampi, mutta kaikin muin tavoin hajonta on suurempaa eli huonompaa.

Näistä kolmesta skenaariosta selvästi nähdään, että tuulivoiman alueellisen sijainnin painopisteellä on vaikutusta tuotannon tasaisuuteen. Kaikkein tasaisinta tuotanto on silloin, kun tuotannon painopiste on reuna-alueilla. Tämä kuitenkin poikkeaa kaikkein eniten nykytilanteesta, jossa painopiste on Keski-Euroopassa. Toisaalta reuna-alueiden painottaminen pidentäisi keskimääräisiä siirtomatkoja ja vaatisi siirtoverkolta enemmän. Etenkin Itä- ja Kaakkois-Euroopassa nykytilanteen ja tehokkaasti hajautetun skenaarion välinen ero on huomattava.

Yhteenveto

Kyllä, voidaan sanoa, että aina jossain tuulee. Mutta tuuleeko riittävästi, jotta Eurooppaan voitaisiin rakentaa tuulivoimakapasiteettia siten, että tuulivoiman tuotanto olisi jatkuvasti suhteellisen tasaista? Tämän tarkastelun perusteella tavoite ei nykyisellä voimalatekniikalla olisi saavutettavissa. Tuntikohtainen vaihtelu on jopa maanosan tasolla suurta, ja luotettavan minimitason varmistamiseksi olisi rakennettava merkittävästi ylikapasiteettia, mikä taas johtaisi ylituotanto-ongelmiin merkittävän osan ajasta.

Tasainen sähköntuotanto tuulivoimalla vaikuttaisi joka tapauksessa edellyttävän sitä, että energiaa saadaan varastoitua jollain tavalla. Olemassa olevia tai esitettyjä tekniikoita ovat esimerkiksi veden pumppaaminen vesivoimaloiden varastoaltaisiin, (uusiutuvien) polttoaineiden valmistaminen tuulisähköllä, liike-energian varastoiminen vauhtipyöriin, lämpöenergian pumppaaminen kallioperään ja sähköenergian varastoiminen akkuihin tai kondensaattoreihin. Eri varastointimenetelmien tekninen toteutettavuus, skaalautuvuus, hyötysuhde ja taloudellisuus vaihtelevat. Tällä hetkellä tuulivoiman varastointiin ei isommassa mittakaavassa käytetä oikein mitään menetelmää (vesivoiman varastoaltaat lienevät käytetyin). Jahka hyviä varastointitapoja saadaan laajasti tuotantokäyttöön, voidaan vähitellen päästä eroon tuulivoimaa piinaavasta vaihtelevuudesta ja tuulivoimakapasiteettia saadaan toden teolla lisättyä merkittävästi. Varastoinnilla tasaaminen on myös huomattavasti realistisempi tavoite kuin koko Euroopan laajuisen, reaaliajassa tuotantoa tasaavan siirtoverkon toteuttaminen.

Ydinvoima, tuulivoima ja tuontiriippuvuus

Ydinvoima, tuulivoima ja tuontiriippuvuus

Tarkastelin jokin aika sitten sähköntuotannon kehitystä Euroopassa vuosina 1990–2014 ja etenkin sitä, miten fossiilisähkön määrä ja osuus kyseisenä aikana muuttuivat. Totesin, että vuositasolla tuulivoima ei lisää yksittäisen maan riippuvuutta tuontisähköstä; ydinvoima keskimäärin vähentää tuontiriippuvuutta jonkin verran, kun taas vesivoima lisää sitä. Tietenkään vuositason tarkastelu ei kerro koko totuutta, koska sekä sähkön tuotanto että kulutus muuttuvat joka hetki. (Lisäksi yksittäisessä maassa voidaan rakentaa vaikka kuinka paljon ylikapasiteettia, jos niin halutaan, ja saavuttaa tuontiriippumattomuus myös vaihtelevissa tuotanto-oloissa. Se tosin voi lisätä vientiriippuvuutta tai tuotannon nopean säätämisen tarvetta.) Ydinvoima ja fossiilisähkö ovat helpoimmin hallittavissa, vesivoimakin niin kauan kuin varastoaltaissa on paljon vettä, mutta etenkin aurinko- ja tuulivoima vaihtelevat paljon sääolosuhteiden mukaan. Niinpä eri tuotantomuotojen vaikutusta tuontiriippuvuuteen voidaan järkevämmin tarkastella vuosiaineiston sijaan esimerkiksi tuntiaineistosta.

Lähestyn aihetta kahden esimerkkivaltion kautta. Toisena esimerkkinä on Tanska, joka tuottaa noin puolet sähköstään tuulivoimalla. Toisena esimerkkinä on Slovakia, joka tuottaa sähköä vuositasolla suurin piirtein yhtä paljon kuin Tanska, mutta jossa noin puolet sähköstä tuotetaan ydinvoimalla. (Vertailun vuoksi todettakoon, että Suomen sähköntuotanto on hieman suurempi kuin Tanskan ja Slovakian tuotanto yhteensä.) Maat ovat pinta-alan ja väestön osalta kutakuinkin saman kokoiset, ja kummassakin maassa siirretään jatkuvasti paljon sähköä rajojen yli naapurivaltioihin tai päin vastoin. Tuntikohtaisten sähköntuotanto- ja siirtotaulukoiden lähteenä olen käyttänyt Entsoen tietokantoja Actual Generation Per Production Type ja Cross-Border Physical Flows vuodelta 2015. Tietokannoista puuttuu joitakin yksittäisiä tuntirivejä, Slovakialta hieman enemmän kuin Tanskalta. Slovakian osalta käytettävissä on 8391:n ja Tanskan 8639 tunnin tiedot (yhteensä vuodessa on 8760 tuntia). Puuttuvat rivit aiheuttavat jonkin verran harhaa eräisiin tilastollisiin tunnuslukuihin, mutta koska puuttuvien rivien määrä on kokonaisuudessaan melko pieni, tulosten yleinen luotettavuus ei tämän harhan vuoksi oleellisesti heikkene. Seuraavassa tarkastelussa käytetyt luvut perustuvat vain saatavilla oleviin tuntiriveihin, joten todelliset tuotantomäärät ovat hieman tarkastelun lukuja suurempia. Korjauskertoimia ei siis ole käytetty.

Sähkön tuotanto ja nettotuonti Tanskassa

Kuva 1: Tuulivoiman tuntituotanto Tanskassa 2015

Kuva 1: Tuulivoiman tuntituotanto Tanskassa 2015

Vuonna 2015 Tanskassa tuotettiin 27 360 GWh sähköä. Tästä tuulivoimalla tuotettiin 48,6 %, fossiilisilla polttoaineilla 42,2 %, jätteenpoltolla 5,6 %, aurinkovoimalla 2,2 % ja biomassalla 1,4 %. Vuoden aikana nettotuonti oli 23,2 % suhteessa omaan kokonaistuotantoon. Nettona sähköä tuotiin Norjasta ja Ruotsista ja vietiin Saksaan.

Kuva 2: Tuulivoiman tuntituotanto Tanskassa 2015, osuus kokonaistuotannosta

Kuva 2: Tuulivoiman tuntituotanto Tanskassa 2015, osuus kokonaistuotannosta

Kuva 1 esittää tuulivoiman tuotantotuntien jakaumaa. Tanskassa on tuhansia tuulivoimaloita, joiden teho vaihtelee sadoista kilowateista peräti kahdeksaan megawattiin, mutta samanaikaisesti huipputeholla käy kerrallaan vain pieni osa voimaloista. Niinpä vähäisen tuotannon tunnit ovat huomattavasti yleisempiä kuin runsaan tuotannon tunnit. Toisaalta tuulivoiman osuus kaikesta samanaikaisesti tuotetusta sähköstä (kuva 2) painottuu jakauman yläpäähän: on suhteellisesti tavallisempaa, että tuulivoima tuottaa keskimääräistä suuremman osuuden kaikesta sähköstä.

Kuva 3: Fossiilisähkön tuntituotanto Tanskassa 2015, osuus kokonaistuotannosta

Kuva 3: Fossiilisähkön tuntituotanto Tanskassa 2015, osuus kokonaistuotannosta

Vastaavasti toisen suuren tuotantomuodon eli fossiilisten polttoaineiden suhteellisen osuuden jakauma on melko lailla päinvastainen: fossiilisia polttoaineita käytetään tavallisesti keskimääräistä vähemmän (kuva 3). Kuvien 2 ja 3 perusteella voidaan tehdä sellainen valistunut arvaus, että Tanskassa hyödynnetään tuulivoimaa niin paljon kuin sitä käytössä olevasta voimalakapasiteetista irti saadaan ja fossiilisten polttoaineiden käyttöä lisätään lähinnä silloin, kun tuulivoimaa saadaan vähemmän.

Aineistosta voidaan myös laskea eri tuotantomuotojen ja eri tuonti- ja vientisuuntien välisiä korrelaatioita. Positiivinen korrelaatio kahden muuttujan välillä tarkoittaa, että niiden arvot saman tunnin aikana ovat usein yhdessä korkeammat tai yhdessä matalammat. Vastaavasti jos jonkin muuttujan tuntikohtainen arvo on korkea, usein sen kanssa negatiivisesti korreloivan muuttujan arvo on samalla tunnilla matala. Kun verrataan eri tuotantomuotojen ja nettotuonnin välistä korrelaatiota, voidaan päätellä, mitkä tuotantomuodot vaikuttavat voimakkaimmin tuonnin ja viennin määrään.

Tuulivoiman ja nettotuonnin korrelaatiokerroin on -0,81, mikä on hyvin voimakas korrelaatio. Tulkinta on se, että kun tuulivoimaa tuotetaan vähän, nettotuonti on suurempaa. Fossiilisähkön ja nettotuonnin korrelaatio on -0,14 eli varsin heikko: suurempi määrä fossiilisähköä vähentää tuontia, mutta ei kovin selvästi. Maakohtaisessa tuonnissa tuulivoimalla on negatiivinen korrelaatio Norjasta (-0,68) ja Ruotsista (-0,63), mutta positiivinen Saksasta (0,25) tuonnin kanssa. Tulkinta on se, että kun Tanskassa saadaan vähän tuulivoimaa, sähkön tuonti Norjasta ja Ruotsista on runsaampaa, kun taas Saksasta tuonti on runsaampaa silloin, kun tuulivoimaa tuotetaan paljon (myös Saksassa tuotetaan paljon tuulivoimaa, ja voidaan olettaa, että kun tuuli on suotuisa Tanskassa, se on sitä Saksassakin). Maakohtaisessa viennissä taasen tuulivoimalla on positiivinen korrelaatio Norjaan (0,54) ja Ruotsiin (0,47), mutta negatiivinen Saksaan (-0,42) viennin kanssa; kun Tanskassa tuotetaan paljon tuulivoimaa, sitä viedään Norjaan ja Ruotsiin, mutta kun Tanskassa ei saada tuotettua tuulivoimaa, ei sitä saada tuotettua Saksassakaan, ja Tanskasta on vietävä sähköä Saksaan (se ei välttämättä ole Tanskassa tuotettua fossiilisähköä, vaan se voi olla myös Norjasta ja Ruotsista tuotua sähköä läpikulkumatkalla Saksaan).

Fossiilisähkön ja tuulivoiman korrelaatiokerroin on vain -0,15 eli paljon pienempi kuin tuulivoiman ja nettotuonnin. Toisin sanoen Tanska säätelee tuulivoiman vaihtelevuutta ennen kaikkea tuonnilla ja viennillä ja vähäisemmässä määrin fossiilisilla polttoaineilla. Koska Norja tuottaa yli 95 % sähköstään vesivoimalla ja Ruotsi yli 40 % vesivoimalla ja yli 40 % ydinvoimalla, Tanskan tuonti näistä maista on pääsääntöisesti muuta kuin fossiilisähköä.

Kuva 4: Tuulisähkön tuntituotannon muutokset Tanskassa 2015

Kuva 4: Tuulisähkön tuntituotannon muutokset Tanskassa 2015

Tuulivoimalla on siis hyvin voimakas korrelaatio tuonnin ja viennin kanssa, mutta kuinka suurta on toisaalta tuulivoiman ja toisaalta nettotuonnin tuntikohtainen vaihtelu? Tätä voidaan tarkastella esimerkiksi peräkkäisten tuntien välisten erotusten jakaumalla. Kuvasta 4 nähdään, että suurin osa tuulivoiman tuntivaihteluista on pieniä (puolet tuntivaihteluista on välillä [-72, +74] MW ja tuntivaihtelun keskihajonta on 154,7 MW; keskimääräinen tuntituotanto on 1 540 MW). Muutamat yksittäiset tuntivaihtelut ovat kuitenkin gigawattiluokkaa.

Kuva 5: Sähkön nettotuonnin tuntimuutokset Tanskassa 2015

Kuva 5: Sähkön nettotuonnin tuntimuutokset Tanskassa 2015

Nettotuonnin tuntivaihtelu on lähes kaksinkertainen tuulisähkön tuotannon tuntivaihteluun verrattuna. Puolet nettotuonnin tuntivaihtelusta on välillä [-136, +122] MW, tuntivaihtelun keskihajonta on 225,6 MW ja nettotuonnin keskiarvo 734 MW. Vertailun vuoksi mainittakoon, että fossiilisähkön tuntivaihtelusta puolet on välillä [-66, +57] MW (keskihajonta 163,8 MW, tuntituotannon keskiarvo 1 337 MW) ja sähkön kokonaistuotannon tuntivaihtelusta puolet on välillä [-126, +114] (keskihajonta 231,3 MW, tuntituotannon keskiarvo 3 167 MW). Nettotuonti siis vaihtelee suurin piirtein yhtä paljon kuin sähkön kokonaistuotanto, mutta voimakkaammin kuin tuulivoiman tai fossiilisähkön tuotanto. Lineaarisella regressioyhtälöllä tarkasteltuna tuulivoima vaikuttaa selvästi muita tuotantomuotoja voimakkaammin nettotuontiin, mutta on ilmeistä, että myös kulutuksen vaihtelu (jota tässä ei ole huomioitu) vaikuttaa tuntikohtaisiin muutoksiin nettotuonnissa (eri sähköntuotantomuodot selittävät noin 75 % nettotuonnin vaihtelusta).

Vielä voidaan tarkastella sitä, kuinka usein tuotannon suunta muuttuu eli laskeva tuotanto kääntyy nousuun ja nouseva tuotanto laskuun. Tuulivoiman kohdalla tuotannon suunta muuttuu vuoden aineistossamme 2 281 kertaa, ja lasku tai nousu kestää keskimäärin 3,79 tuntia. Nettotuonnin kohdalla suunta muuttuu 2 852 kertaa, ja lasku tai nousu kestää keskimäärin 3,03 tuntia. Fossiilisähköllä vastaavat luvut ovat 3 081 ja 2,80 ja kokonaistuotannolla 2 396 ja 3,61. Sekä fossiilisähkön tuotantoa että nettotuontia vaihdellaan siis Tanskassa enemmän kuin tuulivoiman vaihtelu edellyttäisi.

Sähkön tuotanto ja nettotuonti Slovakiassa

Kuva 6: Ydinvoiman tuntituotanto Slovakiassa 2015

Kuva 6: Ydinvoiman tuntituotanto Slovakiassa 2015

Vuonna 2015 Slovakiassa tuotettiin 26 311 GWh sähköä. Tästä ydinvoimalla tuotettiin 55,1 %, vesivoimalla 15,7 %, fossiilisilla polttoaineilla 12,6 %, aurinkovoimalla 1,9 %, biomassalla 1,7 %, muulla uusiutuvalla energialla 1,0 % ja tässä tilastossa tarkemmin määrittämättömillä muilla lähteillä 11,9 %. Vuoden aikana nettotuonti oli 8,4 % suhteessa omaan kokonaistuotantoon. Nettona sähköä tuotiin Tšekistä ja Puolasta ja vietiin Unkariin ja Ukrainaan.

Kuva 7: Ydinvoiman tuntituotanto Slovakiassa 2015, osuus kokonaistuotannosta

Kuva 7: Ydinvoiman tuntituotanto Slovakiassa 2015, osuus kokonaistuotannosta

Kuva 6 esittää ydinvoiman tuotantotuntien jakaumaa. Jakaumasta näkee selvästi, miten ydinvoiman tuotanto poikkeaa tuulivoiman tuotannosta (vrt. kuva 1). Ydinvoimaloita on vähän, niiden teho on suuri, ja yleensä niitä käytetään joko suunnilleen täydellä teholla tai sitten ne on pysäytetty. Slovakiassa on tällä hetkellä käytössä neljä kutakuinkin yhtä suurta ydinreaktoria, ja kuten kuvasta 6 nähdään, yleensä joko kaikki neljä reaktoria ovat käytössä yhtä aikaa tai yksi reaktoreista on pysäytettynä. Koska käynnissä olevan reaktorin teho on melko vakio, ydinvoiman osuus kokonaistuotannosta vaihtelee tasaisesti sen mukaan, kuinka paljon sähköä muilla tuotantomuodoilla tuotetaan (kuva 7).

Slovakiassa minkään yksittäisen tuotantomuodon korrelaatio nettotuonnin kanssa ei ole niin voimakas kuin Tanskassa. Ydinvoima korreloi voimakkaimmin (-0,35), mutta vesivoiman korrelaatio on samaa luokkaa (-0,30). Fossiilisähkön korrelaatio on lähes olematon (-0,06). Maakohtaista tuontia ja vientiä tarkasteltaessa havaitaan vähäinen positiivinen korrelaatio ydinvoiman ja Unkariin ja Ukrainaan tapahtuvan viennin välillä (0,29 ja 0,23) ja vielä vähäisempi negatiivinen korrelaatio ydinvoiman ja Ukrainasta ja Tšekistä tapahtuvan tuonnin välillä (-0,11 ja -0,09). Tämä tarkoittaa sitä, että kun Slovakian kaikki ydinreaktorit ovat käytössä, sähköä viedään Unkariin ja Ukrainaan, mutta kun yksi reaktoreista on sammutettuna, sähköä tuodaan Ukrainasta ja Tšekistä. Vesivoiman tuotannolla on negatiivinen korrelaatio Puolasta ja Tšekistä tuonnin kanssa (-0,40 ja -0,27), mutta myös Ukrainaan ja Unkariin suuntautuvan viennin kanssa vesivoima korreloi negatiivisesti (-0,24, -0,17).

Tuotantomuotojen väliset korrelaatiokertoimet eivät myöskään ole suuria. Ydinvoimalla ja fossiilisähköllä on kohtalainen positiivinen korrelaatio (0,41), eli kun ydinvoimaa tuotetaan enemmän, myös fossiilisähköä tuotetaan enemmän. Ydinvoiman ja vesivoiman korrelaatio taas on lievästi negatiivinen (-0,20). Vesivoiman ja fossiilisähkön korrelaatio on kutakuinkin merkityksetön (0,08). Yhteenvetona voidaan sanoa, että jos Slovakian on korvattava ydinvoiman tuotantoa sammutustilanteen aikana, sitä korvataan ennen kaikkea tuonnilla sekä jossain määrin vesivoimalla.

Kuva 8: Ydinvoiman tuntituotannon muutokset Slovakiassa 2015

Kuva 8: Ydinvoiman tuntituotannon muutokset Slovakiassa 2015

Ydinvoiman tuntivaihtelut ovat hyvin pieniä (kuva 8). Puolet tuntivaihteluista mahtuu välille [-2, +2] MW, ja tuntivaihtelujen keskihajonta on 11,8 MW. Suurin tuotannon lasku tunnissa on 318 MW ja suurin nousu 147 MW. Keskimääräinen tuntituotanto on 1 726 MW. Slovakiassa ydinvoiman tuotannon tuntivaihtelut ovat siis noin viidestoistaosa Tanskan tuulivoiman tuntivaihteluista.

Kuva 9: Sähkön nettotuonnin tuntimuutokset Slovakiassa 2015

Kuva 9: Sähkön nettotuonnin tuntimuutokset Slovakiassa 2015

Nettotuonnin tuntivaihtelut ovat suurempia kuin ydinvoiman. Puolet tuntivaihteluista mahtuu välille [-62, 54] MW, ja tuntivaihtelujen keskihajonta on 105,6 MW. Tämä on noin puolet Tanskan nettotuonnin tuntivaihtelusta, mutta toisaalta Tanskan nettotuonti on keskimäärin 734 MW tunnissa ja Slovakian vain 264 MW. Suhteessa nettotuonnin määrään Slovakian nettotuonnin tuntivaihtelut ovat jopa voimakkaampia kuin Tanskassa. Slovakian sähkön kokonaistuotannon tuntivaihteluista puolet mahtuu välille [-44, 40] MW, keskihajonta on 104,1 MW ja kokonaistuotannon keskiarvo 3 136 MW. Lineaarisella regressioyhtälöllä tarkasteltuna ydinvoima vaikuttaa selvimmin nettotuontia vähentävästi, mutta toisaalta kaikki tuotantomuodot selittävät vain noin 35 % kaikesta nettotuonnin vaihtelusta eli selvästi vähemmän kuin Tanskassa. Slovakiassa sähköntuotanto on siis Tanskaa tasaisempaa ja kulutuksessa tapahtuviin muutoksiin vastataan ensisijaisesti tuonnin ja viennin muutoksilla.

Lopuksi voidaan tarkastella tuotannon suunnan muuttumisia myös Slovakian kohdalla. Ydinvoiman tuotannon suunta muuttui vuodessa 3 592 kertaa, ja yhtämittainen lasku tai nousu kesti keskimäärin 2,34 tuntia. Edellä kuitenkin todettiin, että ydinvoiman tuntimuutokset ovat erittäin pieniä, joten tiheällä suunnanmuutoksella ei ole juuri vaikutusta tuotetun sähkön määrään. Sähkön kokonaistuotannon suunta muuttui 3 219 kertaa ja keskimäärin 2,61 tunnin välein. Nettotuonnin suunta muuttui 3 801 kertaa ja keskimäärin 2,21 tunnin välein. Slovakiassa sekä nettotuonnin että tuotannon suunta muuttuu siis useammin kuin Tanskassa.

Yhteenveto

Kun vertaillaan kahden pienen eurooppalaisen valtion sähköntuotantoa ja sähkön tuontia ja vientiä, voidaan tehdä seuraavia havaintoja. On hyvä huomata, että nämä havainnot on tehty yksittäistapauksista. Useampien maiden vertailu saattaa johtaa toisenlaisiin havaintoihin. Suurissa maissa sähkön tuotanto ja nettotuonti voivat poiketa oleellisesti pienistä maista. Seuraavat havainnot perustuvat tilanteeseen, jossa yksittäisen maan sähköstä noin puolet tuotetaan tuulivoimalla tai ydinvoimalla ja loput muilla tuotantomuodoilla (fossiilisilla polttoaineilla, vesivoimalla, biomassalla, aurinkovoimalla ym.).

  • Suuressa mittakaavassa tuulivoiman tuotannon tuntivaihtelut ovat noin viisitoistakertaisia ydinvoiman tuotannon tuntivaihteluihin verrattuna. Vain murto-osa tuulivoimalakapasiteetista on yleensä samanaikaisesti tuotantokäytössä.
  • Tuulivoiman tuotanto nousee ja laskee hitaammin kuin sähkön kulutus, nettotuonti tai kokonaistuotanto. Ydinvoiman tuotanto pysyy kaiken aikaa kutakuinkin samansuuruisena lukuun ottamatta laitosten alas- ja ylösajoja.
  • Tuulivoimalla on voimakas korrelaatio tuonnin ja viennin kanssa: kun tuulivoimaa tuotetaan paljon, sitä viedään ulkomaille, ja kun tuulivoimaa tuotetaan vähän, paikataan puuttuvaa tuotantoa tuonnilla. Ydinvoimalla on vastaava korrelaatio lievempänä.
  • Ydinvoiman tasainen tuotanto ei poista runsaan tuonnin ja viennin tarvetta, mutta se voi puolittaa tuonnin ja viennin lyhytaikaisten vaihtelujen voimakkuuden.
  • Riippumatta siitä, onko yksittäisen maan pääasiallinen sähköntuotantomuoto tuulivoima vai ydinvoima, nettotuonnin lyhytaikaiset vaihtelut ovat pääasiallisen sähköntuotantomuodon lyhytaikaisia vaihteluita voimakkaampia. Kulutus vaihtelee tuotantoa voimakkaammin, ja yksittäisen pienen maan on joka tapauksessa tasattava nopeita kulutusvaihteluita runsaalla tuonnilla ja viennillä.

Fossiilit museoon

Fossiilit museoon

Tämän tästä energiapolitiikka käy kuumana kuin espanjalainen aurinkopaneeli. Uusiutuvan energian käyttö lisääntyy kaiken aikaa, mutta samalla toistuvasti esitetään väitteitä, että esimerkiksi tuulivoiman lisääminen ei todellisuudessa vähentäisi fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Usein toistuva argumentti tässä on se, että vaihtelevana tuotantomuotona tuulivoima tarvitsee rinnalleen säätöenergiaa, joka usein on nimenomaan fossiilisten polttoaineiden tupruttelua. Vaihtoehdoksi tuulivoiman ja muun uusiutuvan energian lisäämiselle fossiilisten polttoaineiden korvaajana esitetään ydinvoimaa.

Tällaisen keskustelun ongelmana on usein se, että kummankin puolen kannattajien joukosta esitetään kovaäänisiä ideologisia mielipiteitä, joita ei perustella faktoilla tai joiden perusteeksi esitetään valikoituja faktoja. Lisäongelma on se, että energiapoliittiset ratkaisut ovat nimenomaan poliittisia ratkaisuja, joita ei reaalimaailmassa voida tehdä puhtaasti teknisin tai rationaalisin perustein. Mutta yritetään nyt tarkastella faktoja takertumatta ideologioihin tai politiikkaan — tutkitaan tilastoja.

Read the rest of this entry

Kenkäfriikit pitävät vaaleista

Kenkäfriikit pitävät vaaleista

2015-04-19 21.59.59Nyt jos koskaan on hyvä päivä blogata poliittisesta aiheesta. (Mutta ei hätää, palaan vielä kenkiin myöhemmin kirjoituksessani.) Pirkanmaan Vihreiden vaalivalvojaisissa oli sunnuntaina ilo ylimmillään (ainakin alkuillasta, ennen kuin lopulliset tulokset jytkähtivät), ja Stenkankin kanssa pääsin hyvän kampanjan päätteeksi tällaiseen sädehtivään kuvaan. Vaikka oma ehdokkaani nyt ei aivan eduskuntaan asti yltänyt, niin ei hän huonoille hävinnyt, ja puolueen tulos oli kokonaisuudessaan aidosti riemastuttava.

Vaalit (ja etenkin tuloslaskenta) ovat joka tapauksessa aina kutkuttavan mielenkiintoista seurattavaa. Joskus tyrmistyttää, joskus riemastuttaa, mutta aina niistä syntyy paljon tilastoja. Ja tilastoista minä pidän! Tilastojen lisäksi myös kartat ovat mitä mielenkiintoisinta tutkailtavaa, ja maksimaalisen kutkuttavaa on, kun yhdistää kartta- ja tilastoaineistoja. Kuten minä nyt tällä kertaa Tampereen osalta olen tehnyt. Koko maassa Vihreiden kannatus nousi 1,3 %-yksikköä, Pirkanmaalla 2,0 %-yksikköä ja Tampereella peräti 2,9 %-yksikköä. Tampereella on monia äänestysalueita, joissa Vihreät on nyt suurin puolue.Tampereen äänestysalueet 2Erityisen vahvoilla Vihreät ovat rautatien länsipuolella, Tammelassa, Kalevassa ja Nekalassa. Niin ikään keskustan länsipuolella on vastaava vihervyöhyke. Keskustassa itsessään Vihreät on toiseksi suurin puolue Kokoomuksen jälkeen. Synkimmältä tilanne näyttää Tesomalla. Mutta poliittinen kannatus on alati liikkeessä, ja 2,9 %-yksikön kannatuksen lisäys tarkoittaa, että toisaalla äänestäjiä on saatu lisää paljon enemmän kuin toisaalla. Siitäkin on olemassa kartta.Tampereen äänestysalueet, vihreiden muutosVaikka äänimäärässä Tesoma ja monin osin Hervantakin näyttävät synkiltä, niin kannatuksen kasvun osalta ne ovat valoisampia paikkoja. Ehkä tähän on vaikutusta sillä, että etenkin Vihreiden kovasti ajama raitiotie on entistä lähempänä todellisuutta, ja se hyödyttää ennen kaikkea Hervantaa, ja toisaalta Vihreät on kovasti ajanut lähijunaliikennettä Tesomalle. Kaupungin itäisissä lähiöissä ei ole tällaisia suuria kehityshankkeita vireillä, ja ehkä siksikin siellä kannatus ja kannatuksen kasvu jäivät pieneksi näissä vaaleissa. Sen näkee myös tästä suhteellisen kannatusmuutoksen kartasta.Tampereen äänestysalueet, vihreiden suhteellinen muutos

Kyllähän tällaisessa nousuvireessä on erittäin kutkuttavaa ajatella jo ensi vuoden kunnallisvaaleja. Totisesti, niissä vaaleissa minä asetun ehdolle. Olinhan Vihreiden kunnallisvaaliehdokkaana jo vuonna 2012, jolloin olin juuri muuttanut Tampereelle, ja sain melko vähällä kampanjoinnilla 32 ääntä. Ensi vuonna tavoite on sitten korkeammalla. Tässä on ehtinyt jo muodostua melko hyvä käsitys siitä, mitkä ovat minulle tärkeimpiä asioita kunnallispolitiikassa. Ykkösenä on ehdottomasti hyvän kaupunkiympäristön luominen: kunnolla urbaania kävelykaupunkia, jossa on laadukas ja kattava joukkoliikenne sekä riittävästi asuntotuotantoa keskustassa ja sen liepeillä.

2015-04-21 16.26.35Mutta vaalikampanja on vasta ensi vuoden juttuja. Sitä ennen pitää laskeutua eduskuntavaalihuumasta tavanomaiseen toimintaan, muun muassa istumaan Tampereen Logistiikka Liikelaitoksen johtokunnan kokouksissa. Tänään kokouksen asialistalla oli karjalanpiirakka, tuhdisti munavoita ja kupillinen kahvia, sekä tietenkin liikelaitoksen talousraportti ja toimitusjohtajan katsaus. Jalassa olivat ne Chie Miharan violetit tähtikuvioiset korkkarit, joilla korkkasin tämän kesän korkkarikauden tuossa jokin aika sitten. Ovat myös ihan kelvolliset pyöräilykengät, huomasin. Tuo Bodenin pallokuvioinen vakosamettihame on muuten yksi niistä, jotka kävivät Lempparissa kaventumassa. Karjalanpiirakka ei valitettavasti näy kunnolla, koska pöydän alla oli pimeää ja valotin kuitenkin sinne, jotta kengät erottuvat, niin pöydän päällinen ylivalottui oikein reilusti.

Heh, tästä tulikin mieleen se, miten naispoliitikkojen ulkonäköä aina kommentoidaan mediassa ja miten somesfäärissä sitten paheksutaan tätä ulkonäön kommentoimista. Koska nyt kuitenkin itsekin esittelen kenkä- ja vaatevalintojani tässä poliittisen toiminnan yhteydessä, niin on vain odotettavaa, että jossain vaiheessa joku muukin kommentoi niitä. Niinpä minun on hyvä varautua tähänkin mahdollisuuteen jo etukäteen. Kunnon vihreän tavoin teen sen nyt vihertekstillä:

> ole naispoliitikko
> kiinnitä huomiota pukeutumiseesi
> media kommentoi pukeutumistasi
> paheksu median toimintaa