Mikä on tyyni ja auringoton ajanjakso? Ja miten voimme kohdata sen?

Tyyni ja auringoton ajanjakso: ei aurinkoa, ei tuulta

Tyyntä ja auringotonta ajanjaksoa ei ole todella kattavasti ja standardoidusti määritelty. Jos kuitenkin pysytään tarkkaan termissä, sillä tarkoitetaan pidempää ajanjaksoa, jolloin aurinko ei paista eikä tuuli puhalla. Meillä on siis pimeää ja tyyntä samanaikaisesti.

Tämän vuoksi aurinkopaneelit tai tuulivoimalat eivät pysty saavuttamaan uusiutuvien energialähteiden sähköntuotantoon tarvittavaa tehoa. Syy-yhteyden osalta tyyni ja auringoton ajanjakso johtaisi siis sähkönsyötön huomattavaan laskuun. Tämä asettaa tiettyjä haasteita yhteiskunnalle, joka pyrkii kattamaan energiantarpeensa kestävästi uusiutuvista lähteistä.

Kuinka usein tyyniä ja auringottomia ajanjaksoja esiintyy ja kuinka kauan ne todellisuudessa kestävät?

Erityisesti talvikaudella on suurempi mahdollisuus, että sähkön kysyntä ja tarjonta ovat kaukana toisistaan. Kylminä ja pimeinä kuukausina energiantarve on suuri jo pelkästään lisälämmityksen ja -valaistuksen vuoksi. Samaan aikaan myös päivät ovat lyhyempiä. Tämän seurauksena auringonvalon ajallinen saatavuus vähenee. Jos tähän lisätään heikot tuulijaksot, liittovaltion ympäristövirasto puhuu "kylmästä tyynestä ja auringottomasta ajanjaksosta".

Mielenkiintoista on, että nämä "kylmät tyynet ja auringottomat ajanjaksot" tapahtuvat ympäristöviranomaiselta saatujen tietojen mukaan selkeästi määritellyssä aikaikkunassa. Useimmiten tämä käsittää vain kahden viikon jakson 23. tammikuuta ja 6. helmikuuta välisenä aikana. Tämä oli tuloksena vuosien 2006 ja 2016 välisenä aikana tehdyistä mittauksista, ja se käy ilmi tavanomaisten voimalaitosten käytöstä, jotka kattoivat lisääntyneen energiantarpeen. Deutschlandfunkin mukaan Kölnissä sijaitseva Science Media Center raportoi konkreettisesti kolmesta pidemmästä sähkökatkosta talvikuukausina vuosina 2015–2020.

Energiavarastot tyyniä ja auringottomia ajanjaksoja varten

Miksi varastointi on niin tärkeää, jotta tyynen ja auringottoman ajanjakson voi kohdata tehokkaasti?

Paristot ja akut ovat tunnetuimpia energian varastointimuotoja. Sähköenergian säilyttämiseen on kuitenkin muitakin tapoja. Kaikki varastointimuodot perustuvat periaatteeseen, jonka mukaan energiamuoto muunnetaan siten, että siitä tulee "varastoimiskelpoista", jotta sitä voidaan käyttää eri aikoina. Tässä esimerkiksi haihtuva sähkö muunnetaan kemialliseksi energiaksi.

Tunnettuja esimerkkejä tästä ovat erilaiset akut ja laaja Power to X -ala, jossa vesi muutetaan sähkökemiallisella elektrolyysillä vedyksi ja hapeksi. Energiavarastojen toimintaperiaatteena voi olla sekä asema- että liike-energia – esimerkiksi pumppuvoimalaitosten, paineilman varastointijärjestelmien tai pyörivien vauhtipyörämassavarastojen muodossa. Lämpöyksiköistä, kuten jäävarastoista, tulee myös yhä tärkeämpiä sähköön perustuvan lämmönsiirron myötä.

Lisätietoa Power to X -teknologioista

Tuulivoimalat, energiavarastot ja kaasusäiliö auringonlaskussa

Mitä akut voivat tehdä tyynen ja auringottoman ajanjakson kohtaamiseksi?

Kun tuulipuistoja yhdistetään teolliseen akkuvarastojärjestelmään, järjestelmät saavat toiminnallisen vahvistuksen, joka auttaa selviämään tyynestä ja auringottomasta ajanjaksosta. Varastointijärjestelmä ottaa vastaan tuotetun energian, jota jää yli, kun tuuli puhaltaa, ja sähköä tuotetaan enemmän kuin tarvitaan.

Kun taas on tyyntä, sähköä voidaan syöttää varastojärjestelmästä. Akut toimivat siis puskurina ja ovat arvokkaita verkon vakauden kannalta – myös tyynen ja auringottoman ajanjakson ulkopuolella. Tämä rakenne on erityisen mielenkiintoinen vanhemmille tuulipuistoille, jotka eivät ole oikeutettuja valtion tukiin. Sama toimintaperiaate pätee myös yhdistelmään aurinkopaneelijärjestelmien kanssa. Jos auringonvalon tuotto ylittää kysynnän, se varastoidaan. Jos taivaan yllä on paksuja pilvikerroksia, varastointijärjestelmä syöttää verkkoon energiaa kohdennetusti.

Mitä yhteistä on tyynellä ja auringottomalla ajanjaksolla ja kuormanhallinnalla?

Tekniset vaihtoehdot, joilla rajoitetaan tyynen ja auringottoman ajanjakson vaikutuksia toimitusvarmuuteen ovat samankaltaisia kuin ne, joihin tällä hetkellä keskitytään rakennusten hallinnassa ja tehdasautomaatiossa kuormanhallinnan tai huippukuomien hallinnan nimellä.

Kuormahuiput ovat kalliita ja rasittavat sähköverkkoa. Energiavarastoilla voidaan tasata kulutushuippuja – toisin sanoen poistaa sähkön kysyntäpiikkejä. Tästä on peräisin englanninkielinen termi "peak shaving". Varastot ovat siis hyvä tapa luoda harmoniaa verkkoon. Kokonaisuudesta tulee vielä tehokkaampi, kun sähköntuotanto ja -kulutus yhdenmukaistetaan sektorikytkennän avulla.

Mitä sektorikytkentä tekee All Electric Societyssa tyynen ja auringottoman ajanjakson aikana?

Tehokas energiaverkko voidaan luoda kytkemällä eri sektoreita toisiinsa esimerkiksi yhdistämällä rakennuksia, tuotantolaitoksia, varastointijärjestelmiä ja aurinkosähköjärjestelmiä toisiinsa energia- ja tietoteknisesti. Tällä tavoin on mahdollista siirtää energiavirtoja älykkään mikroverkon sisällä.

Energiankuluttajien ja -tuottajien välinen tiivis yhteys takaa tasapainon. Kokonaisuutta voidaan verrata itsetasaavaan järjestelmään. Lisäksi sektorikytkentä avaa mahdollisuuden ohjata kokonaisia järjestelmiä ja niiden monia keskinäisiä yhteyksiä ja riippuvuuksia. Sektorikytkentä on avaintekijä, jolla tasoitetaan tietä kohti All Electric Societya – ja myös tehokas keino tyyntä ja auringotonta ajanjaksoa vastaan.

Lisätietoa sektorikytkennästä

Yhteenveto

Tyyni ja auringoton ajanjakso on luonnollista alkuperää, eikä sitä siksi voi estää. Tutkimukset osoittavat, että pidempiä jaksoja ilman aurinkoa ja tuulta esiintyy vain harvoin vuoden aikana. Älykkäästi toisiinsa kytketyillä sektoreilla, digitaalisilla tiedonhankintatavoilla ja ennen kaikkea energiavarastojen käytöllä voidaan kuitenkin hallita tyynen ja auringottoman ajanjakson vaikutuksia tehokkaasti ja nykyisin jo saatavilla olevalla vakiotekniikalla.