Sähkön kysyntäjouston ja kaksisuuntaisen järjestelmän rooli energiatehokkuuden saavuttamisessa

Mitä on sähkön kysyntäjousto? Sähkön kysyntäjoustolla (tai kulutusjoustolla) tarkoitetaan sähkönkäytön siirtämistä korkean kulutuksen ja hinnan tunneilta edullisempaan ajankohtaan. Kysyntäjousto ja kulutusjousto ovat saman ilmiön kaksi vastakkaista termiä: kysyntäjousto koskee laajemmin verkkoyhtiöitä, joilla on vastuu tasata tuotantonsa siirtoa riittämään kaikille koko ajan. Kulutusjoustosta vastaavat energia-asiakkaat, jotka siirtävät kulutuksensa ajankohtaa verkkoenergian hinnan kannalta suotuisammalle ajankohdalle. Usein nämä kaksi termiä menevät sekaisin, vaikka tarkoittavatkin täysin samaa asiaa, hieman eri näkökulmasta vain.

Teksti on toinen osa artikkelisarjaa, joka sisältää analyysin tavoista, joilla energia-asiakas voi toimia aktiivisena osapuolena energiamarkkinoilla. Tämän artikkelin pääpainona on kysyntäjoustoon osallistuminen.

Miksi pitää joustaa?

Energian varastointi sekä energian tuotannon ja käytön joustavuus auttavat tasapainottamaan Suomen sähköjärjestelmiä. Jouston tärkeys kasvaa sääriippuvan, kuten tuulella ja auringolla tuotetun, sähköenergian lisääntyessä. Toisaalta kysyntäjoustokapasiteettia tarvitaan lisää, kun joustamattoman tuotannon, esimerkiksi ydinvoiman ja uusiutuvan energian, määrä verkossa lisääntyy. ​Akut soveltuvat sähkön lyhytaikaiseen varastointiin ja energiajärjestelmän reaaliaikaisen tasapainon ylläpitoon, eli ne tarjoavat lyhyen aikavälin joustoa. Tulevaisuudessa myös muilla teknologioilla voi olla keskeinen rooli energiajärjestelmän joustokyvyn vahvistamisessa, joiden avulla päivän aikana esiintyvää tuotannon ja kulutuksen epätasapainoa voidaan tasata. Näitä ovat esimerkiksi polttokennoteknologiat tai hiekka-akut.

Sähkövoimajärjestelmän vakaus perustuu siihen, että sähkön tuotanto vastaa aina kulutusta.​ Verkkoyhtiön kannalta optimaalinen kuormitus olisi mahdollisimman tasaista ilman kuormituspiikkejä, jolloin ei ilmene sähkönjakelun keskeytyksiä​. Kuluttajien sähkönkäytön ajankohtaan vaikuttaminen onnistuu sähköyhtiöiltä erilaisilla siirtotariffeilla, kuten esimerkiksi halvemmalla yösähkön tariffilla. Tällä voidaan ohjata esimerkiksi sähköisen vesivaraajan lämmitys vain yöaikaan, jolloin sähköllä on pienempi tariffi. Kysyntäjousto energiantuottajille tarkoittaa kuormituksen pienentämistä tai kuormituksen siirtämistä sopivammalle ajankohdalle, jolloin sähköverkossa on enemmän vapaata siirtokapasiteettia​. Onnistunut kysyntäjousto tarkoittaa sitä, että sähkön suurten kulutushuippujen aikana kohtuuhintaista sähköä on riittänyt kaikille sähköverkon osapuolille. Tämän toteutuessa sähköverkonhaltijoiden on helpompi suunnitella siirtokapasiteettia. Kuluttajalle puhutaan useimmin kulutusjoustosta, joka näkyy lähinnä kulutuksen siirtona halvempaan kulutusajankohtaan, eli pörssisähkösopimuksella toimivissa kotitalouksissa laitteiston ja lämmityksen ajoittamista halvimmille tunneille. Tällaisia tunteja on esimerkiksi yöllä.

Suurin sähkötehona mitattu potentiaali kysyntäjouston toteuttamiseen on perinteisillä metsä-, metallinjalostus- ja kemianteollisuuden aloilla. Kiinteistöissä potentiaalisia kysyntäjoustokohteita ovat erityisesti sähkölämmitys ja kiinteistöjen omat varavoimakoneet. Yksittäisten kiinteistöjen potentiaali kysyntäjoustoon jää pieneksi, mutta kiinteistöjen kysyntäjoustokuorman aggregointi yhdeksi kokonaisuudeksi lisää kysyntäjoustopotentiaalia (Fingrid & Pöyry, 2014). Parhaat mahdollisuudet kauppakeskusten kysyntäjouston toteuttamiseen löytyvät ilmanvaihdosta ja -jäähdytyksestä sekä varavoimakoneista. Tehokapasiteetti näissä kohteissa on kuitenkin suhteellisen pieni (Fingrid & Pöyry, 2014). Näitä kohteita voitaisiin kuitenkin hyödyntää esimerkiksi taajuusohjatuissa reserveissä. Kulutusjoustoinfraan voidaan laskea kuuluvaksi kotiautomaatiojärjestelmät, esimerkiksi AMR (Automatic Meter Reading) 2.0- tai AMR 3.0 -mittarit, joiden käytöstä ja lisäämisestä kiinteistöihin muun muassa Kanta-Hämeen alueella toimiva Elenia on tehnyt selvityksiä (Elenia, 2021; Luukko, 2018).

Energia-asiakas aktiivisesti mukana järjestelmässä

Konkreettisia tapoja energia-asiakkaalle toteuttaa kulutusjoustoa on osallistua hintasignaalien seuraamiseen, eli sähkön hintojen ja käyttöaikojen valitsemiseen huolellisesti. Säätelemällä omaa kulutuskäyttäytymistään energia-asiakas voi välttää sähkön suuret kulutushuiput. Sen voi tehdä vaikkapa siirtymällä suurten sähkönkulutuslaitteiden eriaikaiseen käyttöön tai suoraan vähemmän energiaa vaativiin laitteisiin.

Kysyntäjoustoa on Suomessa tutkittu Fingridin toimesta jo pitkään. Koska kysyntäjoustoa voivat harrastaa niin yksityiset asiakkaat kuin isommat toimijat, mahdollisuuksia toiminnalle on paljon. Esimerkkeinä omakotitalon sähkölämmityksen (Fingrid & There Corporation, 2016) tai varavoimakoneiden omistavat henkilöt (Enegia, 2015), kaupat (SOK, 2015) tai teollisuuden yritykset (SEAM Group, 2015). Vuonna 2016 There Corporation teorioi, että nykyisillä älykkäillä tekniikoilla, öljylämmityksen ohjauspotentiaali mukaan lukien, voisi teoreettinen kysyntäjouston kuormapotentiaali pelkästään kotitalouksien osalta lähestyä jopa 2 900 megawattia (Fingrid & There Corporation, 2016). Suomi on lokakuussa vuonna 2024 tästä potentiaalista kuitenkin kaukana, sillä nykyiseltään kulutusjouston todennettua kapasiteettia kaikilla reservi- ja säätömarkkinoilla (ylös- ja alasajoissa) on yhteensä noin 697 megawatin verran (Fingrid, 2024-a).

Asiakkaat voivat säästön lisäksi myös tienata kulutusjouston avulla, jos he tarjoavat joustavaa kulutusta tai varavoimaa sähköverkkoon. Tämän artikkelisarjan kolmannessa osassa käydään läpi, millaista rahallista hyötyä reservimarkkinoille osallistuville osapuolille on. Tässä täytyy kuitenkin huomata, että reservimarkkinoille osallistuvilla osapuolilla on oltava merkittävä määrä joustopotentiaalia, eli yksittäiset sähkövesivaraajat eivät reservimarkkinoihin pysty osallistumaan.

Ajastuksen käyttö kulutushuippujen karttamiseen on osa järkevästi automatisoitua järjestelmää. Tästä erinomainen esimerkki on sähköautojen omistajat, jotka ajoittavat lataukset järkevästi ja ajastetusti sähkön kysynnän matalille ja halvoille tunneille. Samaa ajastusmallia voidaan soveltaa myös valaistukseen, kodinkoneisiin, lämmitysjärjestelmiin sekä ilmastointilaitteisiin.

Suomessa aurinkosähköjärjestelmän tuotanto ei ainakaan talviaikaan kohdistu kiireellisiin aamuihin tai iltoihin, jolloin kulutusta omassa kotikiinteistössä olisi. Tällöin akustojärjestelmään panostaminen olisi suotavaa, jotta tuotanto voitaisiin käyttöönottaa silloin, kun sitä tarvitaan. Esimerkiksi toimistoille tai muille päiväsaikaan korkearuuhkaisiin rakennuksiin aurinkosähköjärjestelmä sopii hyvin. Näissä rakennuksissa sähkölaitteiden kulutukset ajoittuvat aurinkosähkön tuotannon kanssa hyvin yhteen, joka tarkoittaa suoraa hyötyä kiinteistön energiajärjestelmälle – sillä oletuksella, että energiantuotantojärjestelmä pystyy kattamaan kulutuksen tarpeen. Kesäkuun 2024 sähkön hintapiikit näyttivät, että sähkön tuotannon siirtyessä epävarmemmalle alustalle, tuulivoiman sääherkkyyden takia, aurinkosähköpaneelin omistajat voivat pilvipeitteen rakoillessa selvitä kesän vaihteluista hieman muita sähkön käyttäjiä paremmin.

Järjestelmä, jossa asiakas voi olla tuottaja, eli kaksisuuntainen järjestelmä

Kun puhutaan kaksisuuntaisesta energiajärjestelmästä, voidaan tarkoittaa sähkön kaksisuuntaista järjestelmää tai kaksisuuntaista kaukolämmön asiakkuutta. Sähköstä puhuttaessa usein sähkön kuluttajan asema muuttuu aktiiviseksi energia-asiakkaaksi, jolla on mahdollisuus tuottaa sähköä verkkoon. Konkreettinen esimerkki kaksisuuntaisesta järjestelmästä kiinteistössä on aurinkosähköjärjestelmä, joka tuottaa kiinteistön sähkön kulutuksen kattamisen lisäksi myös sähköverkkoon energiaa. Kun sähkön ostolta verkosta vältytään, hyödytään rahallisesti mm. verojen, sähkönsiirron sekä itse sähköenergian kulujen välttämisellä. Sähköä myydessä pörssihintaan hyöty on yleensä vähäisempää kuin maksamisen välttämisen kustannukset, sillä tuotanto tapahtuu yleisesti päiväsaikaan, jolloin pörssihinta on matalimmillaan.

Siirtoverkkoon myymisessä on alkanut esiintymään kuluja. Esimerkiksi Helen ilmoitti vuonna 2023 alkavansa perimään marginaaliksi kutsuttua sähkönsiirtohintaa verkkoon myydystä, itsetuotetusta sähköstä. Lisäksi verkkoon siirtyvä sähkö on veronalaista (Verohallinto 503/2010, 2 § 2 mom.) ja saattaa sisältää myyntimarginaalin. Verollisuus ei pienemmissä järjestelmissä vaikuta juuri mitenkään, eikä suurimmissakaan useaan vuoteen investoinnin jälkeen, mutta sitä kannattaa silti tarkkailla. Täten voidaan todeta, että suurimman hyödyn omasta aurinkosähköjärjestelmästä saa, kun korvaa kiinteistön kuluttamaa ostosähköä mahdollisimman paljon oman aurinkopaneelijärjestelmän tuotannolla.

Isommassa mittakaavassa kaksisuuntaisiin energiajärjestelmiin liittyy vahvasti sektori-integraatio, joka merkitsee teollisuuden, liikenteen ja lämmityksen kytkeytymistä sähkö-, kaukolämpö- ja kaasuverkkojen kautta toisiinsa. Energia-asiakkaan liittäminen isompaan järjestelmään voi muuttaa asiakkaan roolia energian kuluttajasta myös sen varastoijaksi ja mahdolliseksi tuottajaksi​. Sektori-integraation mahdollistaa älyverkko (Smart Grid), joka tarkoittaa sähkön ja tiedon kaksisuuntaisen virran digitaalisella viestintätekniikalla. Tämän avulla voidaan havaita ja ennakoida käytön muutoksia ja reagoida nopeasti ongelmatilanteisiin. Älykkäillä sähköverkoilla on itsekorjautumiskykyä ja ne mahdollistavat sähköasiakkaiden reaaliaikaisen aktiivisuuden. Ne lisäksi vaativat jonkin tasoista rakennusautomaatiota ollakseen helppoja ohjata ja käyttää. Kaksisuuntainen energiajärjestelmä mahdollistaa joustot sähköverkossa samalla, kun vallitsevan energiamurroksen seurauksena sähköistyminen lisääntyy. Kaksisuuntaiseen energiajärjestelmään liittyy täten vahvasti myös aikaisemmin mainittu kysyntäjousto.

Sähkönhinnoittelut muutos vuonna 2025

Maaliskuussa 2025 Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid siirtyi päivänsisäisen sähkökaupan ja tasepoikkeamien hinnoittelun osalta 15 minuutin sähkön hinnoittelumalliin (Fingrid, 2025; Fingrid, 2024-b). Uusi hinnoittelumalli tarkentaa reagointinopeutta liittyen sähkönhinnoitteluun. Aktiiviselle energia-asiakkaalle tämä tuo enemmän mahdollisuuksia kysyntäjoustoon, sillä hinnoittelumalli heijastaa tehokkaammin tarjonnan ja kysynnän tilannetta. Lyhyempi mittausjakso voi auttaa asiakasta optimoimaan omaa kulutusta ja tuotantoaan herkemmin, jolloin myös älykkäät energiaratkaisut, kuten ohjausjärjestelmät ja kulutuksen säätely, pystyvät hyödyntämään tarkempaa hintainformaatiota. Aikaresoluution muutos tunnista tarkemmaksi on simuloitu aikaisemminkin, ja hyöty on todistettu mm. aurinkosähkö- ja akustojärjestelmien osalta (Browne & Williams, 2023; Omoyele ym., 2024). Hinnoittelumallista hyötyvät myös markkinatoimijat, jotka voivat kehittää dynaamisia hinnoittelusopimuksia, joiden kautta voidaan kannustaa asiakkaita energiatehokkuuteen.

Lopuksi

Kysyntäjousto ja kaksisuuntaiset järjestelmät muodostavat tärkeän osan energiatehokkuuden tulevaisuudesta. Järjestelmien älykäs hallinta, automaattinen reagointi hintasignaaleihin automaation avulla ja energiankulutuksen optimointi mahdollistavat tehokkaamman ja kestävämmän energiankäytön. Kaksisuuntaisten energiajärjestelmien kehittyessä kuluttajista tulee aktiivisia energia-asiakkaita, jotka eivät pelkästään käytä energiaa, vaan myös tuottavat sitä ja myyvät ylijäämän takaisin verkkoon. Tämän kehityksen tukena ovat älykkäät sähköverkot ja automaatioratkaisut, jotka parantavat energian käytön joustavuutta ja tasapainottavat verkon kuormitusta. Näin voidaan vastata tulevaisuuden haasteisiin, kuten uusiutuvan energian lisääntyvään käyttöön ja energian sääntelyn tarpeisiin, mikä samalla luo kestävämpää ja taloudellisempaa energiajärjestelmää kaikille sen käyttäjille.

---

Artikkeli on toinen osa Energiaobservatorio -hankkeen työpakettia 2.2, joka sisältää analyysin tavoista, joilla energia-asiakas voi toimia aktiivisena osapuolena energiamarkkinoilla. Artikkelisarjan seuraava osa keskittyy reservimarkkinoihin ja energianvarastointiin.

Artikkelisarjan osat:

• Osa 1: Energiatehokkuuden keinot aktiiviselle energia-asiakkaalle
• Osa 2: Sähkön kysyntäjouston ja kaksisuuntaisen järjestelmän rooli energiatehokkuuden saavuttamisessa
• Osa 3: Energiatehokkuutta ja lisätuloja kansalaisille reservimarkkinoilta
• Osa 4: Energiainvestointien salaisuudet: kuinka laskenta ratkaisee investoinnin kannattavuuden