Sähköenergian varastoimisella tuloja?

Sähkö on kaikille tuttu, ja ehkäpä ihmiskunnan käyttökelpoisin energiamuoto helpon siirrettävyytensä takia. Toiseksi lienee tulevat polttonesteet. Ison ongelman kuitenkin aiheuttaa se, että liki kaikki tuotettu sähkö on käytettävä reaaliajassa. Sitä ei voi tuottaa varastoon. Kun napsauttaa vedenkeittimen päälle, niin voimalaitoksessa laitetaan pökköä lisää pesään juuri tämän verran. Toki akkuihin voi varastoida hetkeksi pieniä määriä, mutta se on promillen osia kokonaisesta sähkön käytöstä.

Esimerkiksi suomi käyttää sähköä keskimäärin 10.000 MWh/h (Megawattituntia per tunti)

Jos rakennettaisi akku, johon voisi varastoida sähköä niin, että se riitäisi tunnin tarpeisiin Suomelle? Lähdetään ajattelemaan asiaa Teslan uutuustuotteesta, joka on Powerwall -niminen akku kotitalouskäyttön. Akkupatteriston hinta on noin 3 000 dollaria. Akkupaketti on rakennettu Litiumioniakuista tai nikkeli-mangaani-koboltti -akuista . Kapasiteetti on  kokoonpanossa 7 kWh. Lisäksi on olemassa ”teollisuusmalli” joka Teslan mukaan omaa 10-100 kertaisen kapasiteetin. Perusrakenne on kuitenkin sama, isossa paketissa on pieniä kennoja vaan enemmän.

Jos 7 kWh akkukapasiteettia maksaa 2700 € ilman asennusta, (3000 dollaria, kurssi 0,9) niin hinnaksi tulee 386 €/kWh. Vastaava toteutus lyijyakuilla, esim trukkiakuilla maksaa

Lyijyakkujen elinikä oikein huollettuna ja varattuna akku  noin 1500 lataus-purkaussykliä. AMG akuilla päästään hyvissä olosuhteissa jopa 4000 sykliin. AMG akkuja saa 200€/100 ah, eli 1,2 kWh, joskin käyttöreservi on max 80 % ilmoitetusta, jolloin hinta on n. 200 €/kWh + latauslaitteet, yms, jos Teslaan verrataan. Hinta lienee menee 250 €/kWh.

Kuriositeettina siis, jos yritettäisi turvata suomen energiatarve tunniksi, niin se vaatisi 10 000 000 AMG akkua. Hintaa tälle läjälle tulisi 2.500.000.000 €. Teslan laitteistolla hinta olisi 3.860.000.000 €  AGM akkujen käyttöikä olisi 4-8 vuotta, jos varaus tehtäisiin päivittän. Teslan akkujen ikä lienee samaa luokkaa. Nämä ovat pisimpiä nykyisen akkuteknologian käyttöikiä näissä hintaluokissa.

Tehdään  kotona rahaa akkukapasiteetilla?

Sähkön tuntihinta vaihtelee 3-6 sentin välillä vuorokaudessa, jos ottaa tälläisen reaaliaikaisen liittymän. Jos ajattelisi ostavansa tuollaisen Teslan paketin, ja halvan sähkön aikana lataisi sen täyteen, ja kalliin sähkön aikana möisi verkkoon? Pientuotetusta sähköstä maksetaan 3-5 senttiä/kwh. Eli maksimissaan olisi kyseessä sentin voitto, kun oikein hyvin sopimukset hoitaa. Vuorokaudessa saisi siis ensimmäisinä vuosina 0,07 €  Vuodessa tulisi 25 €. Olettaen, että sähkön hinta vaihtelee riittävästi / vrk.  10 vuotta olisi 250 €. Joskin akkupaketti kerkee hajoamaan jo, ja kapasiteetti laskee vuosien aikana. Olettaisin, että 4:n vuoden kohdalla kapasiteettia on jäljellä puolet, eli 3,5 kWh. Todellinen 10 vuoden tulopuoli on 125€.

Tehdään rahaa tukkusähköllä? 

Jos ostettaisi Suomen tunnin kulutus sisään, hintavaihtelulla 10 €/MWh, (en tiedä, onko näin suuri vaihtelu mahdollista esim. viikon sisään, joku viisaampi voi asian tutkia) ja sitten möisi sen takaisin verkkoon, niin ylempänä esitetyllä akkukapasiteetilla tekisi voittoa suurin piirtein 100.000 €, josta vähennetään akuston hyötysuhde 85% latureineen, eli 85.000 €. Jos tämä tehtäisiin 52 kertaa vuodessa, niin tulopuoli olisi vuositulot olisi 4,42 Milj. €. Jos pystyttäisi päivittäiseen sykliin, niin kassaan kilahtaisi 30,6 miljoonaa per vuosi. 10 vuotta luonnollisetikin olisi 306 miljoonaa. Eli 306.000.000. Jos sähkön tukkuhinnan vaihtelu olisi 20 €/MWh, niin tiliä tulisi 612.000.000 €/10 vuotta. Akkukapasiteetin hinta oli 2.500.000.000 € halvimmillaan. Tappiota tulisi siis reilusti  1.900.000.000 / 10 vuotta. Laskelmassa ei ole huomioitu mahdollisia sähkön myyjää koskevia veroja, yms siirtokuluja.

Teknisesti mahdollista? -Ei.

Tämänkaltainen akkukeskus pitäisi olla Suomen sähköverkon solmukohdassa, jonneka tulisi mahdollisimman isot kaapelit. Sähköteknisesti tämä vaatisi 10 000 000 000 W/400 000 V = 25000 Ampeeria kestävät laitteistot. Kaapeleiden halkaisijat olisivat valtavat.  Lisäksi akkujen lataus tunnissa täyteen ei ole mahdollista, eikä edes purkaminen, jos mielii, ettei akuston elinikä laske merkittävästi.  Itseasiassa tämä akkujen varaus/purkauskyky asettaakin rajoituksia tuntikaupalle. Kolmen tunnin syklit ladata ja purkaa on jo lähempänä totuutta. Olipa laitteisto iso tai pieni. Joskin pienessä laitteistossa voidaan akkukapasiteettia nostamalla päästä lyhyempiin sykleihin, koska kaikkea kapasiteettia ei tällöin käytetä.

Yleisesti ottaen energian varastoimista, olipa kyseessä lämpö tai sähkö, on ihmiskunta koittanut ratkaista satakunta vuotta, siinä onnistumatta. Akkuteknologia on kehittynyt 100 vuoden aikana kuitenkin kohtuullisen hyvin: Akun koko on pudonnut neljännekseen, ja kapasiteetit sekä kestävyys ovat moninkertaistuneet. Lämmön varastoiminen on samalla tasolla kuin ehkäpä tuhat vuotta sitten: Vesi ja kivi toimii varaajina yhä edelleen. Ja jos lämmöstä tehdään sähköä, niin hyötysuhde on vain kolmannes, joten sähkön muuttaminen lämmöksi ei missään tapauksessa varastoimismielessä kannata.

 

Muut kuin akut.

Vesialtaita, valtavan suuria vesialtaita käytetään. Halvan sähkön aikaan vettä siirretään sähköpumpuilla vuorella olevaan altaaseen. Ja tarvittaessa sitten vettä lasketaan vesivoimalaan, josta saadaan ulos sähköä. Kokonaishyötysuhde näilla on muistaaksen 70-80%. Sade luonnollisestin tekee ilmaista tuloa, eli aurinkoenergiaa.

Paineilma on erittäin huono hyötysuhteeltaan. Ranskassa on pieni autotehdas, joka tekee paineilmakäyttöisiä autoja. Niiden kokonaishyöty on paljon sähköautoa tai polttomoottoriautoa huonompi. Jos paineilma pystyttäisi käyttämään kuumana, hyötysuhde on muistaakseni jopa 50 %. Jäähtyessään hyöty tippuu 15-20 %:iin

Erinäiset vauhtipyörät ja massat. Niihin voi varastoida muutaman kilowatin kerrallaan. Haittapuolena iso koko ja hyrrävoimat: Norjassa oli kauan sitten koe, jossa linja-auton tavaratilaan oli laitettu iso vauhtipyörä. Kuski ajeli vuononlaitaa alamäkeen, ja jarrutusenergiaa kerättiin vauhtipyörään. Pitkän alamäen jälkeen tuli kurvi, ja bussi keikkasi katolleen pellolle. Suuret hyrrävoimat teki auton ajettavuuden hankalaksi, eikä suunnan muutos kurvissa onnistunutkaan.

Polttokennot ovat oma lukunsa, ja en ala erittelemään niitä tähän.

Vielä yksi, ehkä tunnetuin ja toimiva varasto aurinkoenergialle on puu. Puu kasvaa ulkona, se voidaan varastoida pinoon klapeina, ja käyttää haluamana aikana. 3 kg klapeja sisältää n. 10 kWh lämpöä. Modernimpi versio on pellettilämmitys.

 

Tuuli- tai aurinkosähköllä varasto täyteen?

Verkkoon syöttämisen ajoituksella voi vaikuttaa saatuun hintaan.  Sähkö kuitenkin ostetaan ”omasta voimalasta” jossa on käyttökuluja luonnollisestikin. Tuulisähkön tuotantokustannukset ovat keskimäärin 7 senttiä/kwh. (wikipedia) Riippuen laitteistoista, sijainnista, jne. Kuluttaja saa kuitenkin sisään jo halvimmillaan 5 C/kwh normaalia sähköä. Eli vaikka ajatellaan, että tuulivoima on ”ilmaista”, niin se ei sitä kuitenkaan ole. Halvinta yhä edelleen on hiili- tai ydinvoima. Valitettavasti.

Mutta Jos..

Aurinko ja tuulivoima tuotetaan paikan päällä, vaikkapa kerrostalon katolla, ja myydään suoraan kuluttajalle. Esimerkiksi kerrostalon yleisten kulutuskohteiden, joilla on aina oma yhteinen mittaus, kuten sauna- ja pyykkitupatilat, lämmönjakohuoneen ja ilmanvaihdon kulutus, porras- ja ulkovalaistus, autolämmitys, jne. Tällöin ei tarvita syöttötariffia verkkoon, ei tule siirtomaksuja, ja jos pysytään alle 50 kW laitteistotehoissa, niin sähköntuottajan veroakaan ei tarvitse maksaa. Lisäksi julkisivulautakuntaa ei kiinnosta näkymättömissä katolla olevat paneelit, tai jopa ehkä pieni tuulivoimala. Tälläisessä kokoonpanossa, jopa varastoakkuineen, näkisin järkeä. Sahkön hinta saattaa jäädä alle normaalin ostohinnan, ja kaikki ovat iloisia. Ongelma on se, että räätälöityä järjestelmätoimittajaa ei ole. Ehkä tarvittaisi järjestelmätoimittaja, joka möisi energiaa omista laitteistaan taloyhtiölle? Tällöin paketti olisi houkutteleva kuluttajankin puolelta.

Lopuksi: Jutun heikoin lenkki on sähkön pörssihinta, jota en löytänyt netistä.

Lähteet:

Tesla, Wikipedia, sähkön tukkukauppa, Google.

Samuli Penttinen

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *