Tuulivoiman tuotantoa Suomessa eri vuodenaikoina

Tämänkertainen kirjoitus liittyy ilmastoon vain välillisesti ja käsittelee varsinaisen ilmaston sijaan tuulivoiman tuotantoa Suomessa eri ajankohtina.

Tuulivoiman tuotanto vaihtelee voimakkaasti ja on vähimmillään vain muutama prosentti koko tuulivoimakapasiteetin yhteenlasketusta teoreettisesta kapasiteetista. Suurimmillaan tuotanto on noin 85% nimelliskapasiteetista, mutta useimmiten jotain näiden kahden ääripään väliltä.

Miten tuulivoiman tuotanto vastaa Suomen sähköntarpeeseen eri hetkillä?

Oheisesta graafia varten on ladattu Fingridin avoimesta datasta tuntikohtainen data Suomen sähköntuotannosta ja tuulisähkön tuotannosta ajalta 1.1.2021 – 12.12.2021. Scatterplot esittää pystyakselilla Suomen sähkön tarvetta MWh/h ja vaaka-akselilla tuulivoiman tuotantoa MWh/h. Jokainen yksittäinen piste esittää yhtä tuntia tältä ajalta. Graafin värikoodaus kuvaa mille kuukaudelle kyseinen tunti osuu.

Mitä kuvasta voidaan nähdä?

Kesällä sekä sähkön tarve että tuotanto on keskimääräistä vähäisempää. Merkittävä osa keskikesän tunneista keskittyy graafin vasempaan alanurkkaan. Talvella on tuotannon hajonta selvästi suurempaa kuin kesäisin – vuoden parhaat tunnit osuvat talviaikaan, mutta niin toisaalta myös suuri osa niistä heikoimmista.

Suomen sähköjärjestelmän kannalta ongelmallisimmat tunnit osuvat vasempaan ylänurkkaan. Näinä tunteina sähkön tarve on korkealla, mutta tuulivoiman tuotanto lähes olematonta. Nämä tunnit osuvat kaikki talviaikaan. Joulukuun alun 2021 pörssi-hinnaltaan hyvin kalliit tunnit löytyvät tumman sinisellä vasemmasta yläkulmasta.

Miksi nämä tunnit ovat haasteellisia? Energiaviraston arvio talven 2021-2022 suurimman sähkönkulutuksen aikaiselle Suomen sähköntuotannolle on 10700 MW. Suurimman kulutuksen aikaan on tuulivoiman tuotanto hyvin vähäistä, sillä tämä ajankohta osuu seisovan korkeapaineen aikaan, jolloin pakkanen on koko maassa kireää. Kun energiaviraston arvio sähkön tarpeesta huippukulutuksen aikaan on yli 15000 MW, jää Suomen sähköverkon toimivuus täysin tuontisähkön varaan. Tilanne on hallittavissa, jos kaikki siirtolinjat toimivat ja omassa tuotannossa ei ole vikatilanteita.

Joulukuun alussa 2021 oli sähkön pörssihinta jopa 1000 eur/MWh. Tuona hetkenä oli koko Suomen kaupallinen sähköntuotanto käytössä ja kaikki ulkomaanyhteydet toimivat normaalisti. Kuitenkin Baltiassa oli useita laitoksia huollossa ja myytävää Suomen markkina-alueelle ei ollut.

Toisella tavalla haasteellisia tunteja ovat oikean alanurkan tunnit; tunteja, jolloin tuulivoiman tuotanto on suurta, mutta sähkön tarve on hyvin vähäistä. Tällöin on vaara sähkön hinnan menemiseksi negatiiviselle puolelle. Negatiiviset tunnit aiheuttavat ongelmia muun sääriippumattoman tuotannon kannattavuudelle.

Vuonna 2022 on vastaava tuotantograafi seuraavan kuvan mukainen. Graafi päivittyy automaattisesti kerran viikossa.

Tuulivoiman tuotannon vertailu sähkön tarpeeseen Suomessa – päivittyvä graafi

Seuraavaa kuva esittää Suomen tuulivoimantuotannon käyttökertoimen histogrammia vuoden 2022 ajalta. Graafi päivittyy kerran vuorokaudessa. Histogrammista näkee miten suuri osa tunneista osuu alhaisille käyttökertoimille.

Asiaa voi tarkastella myös lämpötilan ja tuulivoiman tuotannon välisellä vertailulla. Seuraavassa kuvassa on otettu Helsingin tuntitason lämpötila ja verrattu sitä koko Suomen tuulivoiman tuotantoon kyseisen tunnin aikana.

Kuvasta nähdään, että mitä kylmempää Helsingissä on, sitä heikompaa on koko Suomen tuulivoiman tuotanto – kaikki hyvin kylmät tunnit eivät kuitenkaan ole tuotannoltaan aivan toivottomia. Vastaavasti myös hyvin korkeat lämpötilat kesällä korreloivat heikon tuulivoiman tuotannon kanssa. Eli käytännössä on kyse korkeapaineesta, jolloin ei tuule. Vuositason parhaat tuulivoimatunnit osuvat kaikki niille tunneille, jolloin Helsingin lämpötila on välillä 0-15 astetta.

Ensimmäisen kuvan graafi löytyy oheisen linkin takaa kuukausitasolla – yksi graafi per kuukausi. Lisäksi samasta paikasta löytyy tässä analyysissä käytetty R-koodi.

Vastaa

%d bloggaajaa tykkää tästä: