Tuulivoima on kasvanut Suomessa merkittäväksi energianlähteeksi, ja tuulivoimakapasiteettia on jo yli 7 000 megawattia. Jäätämisen seurauksena jopa yli 1 000 megawattia tuulivoimatuotantoa on jäänyt toteutumatta, joten luotettava jäätämisennuste on todella tärkeä koko sähköjärjestelmän tasapainon kannalta.
Jos toteutuma ei vastaa tuotantoennustetta, tehotasapainon saavuttamiseksi joudutaan hankkimaan puuttuva sähkö Fingridin ylläpitämiltä reservimarkkinoilta.
”Olemme jo kokeneet yli 1 000 megawatin tehovajeen, mutta suurempikin on mahdollinen. Olemme hankkineet jäätämisennusteen ulkopuoliselta, kokeneelta kumppaniltamme Kjeller Vindteknikkiltä. He tuottavat Fingridille tehohäviöennustetta, jota kantaverkkokeskus käyttää apuna työssään”, Fingridin asiantuntija Aino Summanen kertoo.
Fingridin tilaama jäätämisennuste on nyt pilottivaiheessa.
”Olemme käyttäneet ennustetta tämän talven ajan. Jos se todetaan hyödylliseksi, jatkamme sen käyttöä ja pyrimme myös julkaisemaan jäätämisen huomioivaa tuulivoimaennustetta avoimen datan palvelussamme.”
Näin kaikki kantaverkon sidosryhmät pääsevät tietoon käsiksi.
”Tänä keväänä kehitämme ennustetta kokemuksiemme perusteella. Parannusehdotuksia on noussut paljon.”
Jäätämisen ennustaminen on vaikeaa
Jäätävä sade tai pilvijäätäminen ovat tyypillisimpiä syitä jään kertymiseen tuulivoimalan lapoihin. Tällainen sää on mahdollinen Suomessa yleensä lokakuusta maaliskuuhun.
”Muutaman asteen pakkanen on tyypillinen säätila, jolloin jäätämistä tapahtuu. Se heikentää lapojen aerodynaamisuutta, jolloin tuotanto vähenee”, Summanen selittää.
Jäätämistä tapahtuu tyypillisesti muutaman asteen pakkasessa.
Toinen ongelma on turbiinin jäätäminen silloin, kun se ei ole käynnissä.
”Tarvitaan aika kova tuuli, että turbiini lähtee uudelleen käyntiin. Normaalitilanteessa noin 3 metriä sekunnissa puhaltava tuuli riittää, mutta jäätämisen seurauksena turbiini tarvitsee jopa 6–7 metrin sekuntivauhdilla puhaltavan tuulen. Tämä aiheuttaa viivettä tuotannon käynnistymiseen”, Summanen toteaa.
Erityisen hankalaa on ennustaa jäätämisen kestoa.
”Ennusteet osuvat usein oikeaan siinä, milloin alkaa jäätää, mutta sen loppuminen on vaikeampi ennustaa. Milloin jää poistuu lavasta ja miten? Se nimittäin voi sulaa, sublimoitua tai tippua pois mekaanisesti.”
Kjeller Vindtekknik mallintaa jääkertymää pistemäisesti eri puolilla Suomea sääennusteiden mukaan ja tekee näistä jäätämisennusteen koko maahan.
Ennuste arvioi jäätämisestä aiheutuvaa prosentuaalista tehohäviötä koko Suomessa.
”Kjellerillä ja Fingridillä ei ole tuulipuistokohtaisia sääennusteita tai -mittauksia. Ennusteet ja mallinnukset ottavatkin huomioon tuulivoimaloiden sijoittumisen ja keskimääräiset jääkertymät”, Summanen tarkentaa.
Jäätämisennuste yhdistetään Fingridin omaan tuulivoimaennusteeseen, mistä saadaan jäätämisellä korjattu tuulivoimaennuste. Ennusteet näkyvät kantaverkkokeskuksen operaattoreille, jotka voivat varautua jäätämistilanteisiin esimerkiksi varmistamalla reservien riittävyyden.
Ennakointi tärkeää
Tuulivoimalat voivat varautua jäätämiseen muun muassa erilaisin jäätämisenestolaittein. Esimerkiksi lämmitysvastukset sulattavat jään.
Jäätämisenestolaitteita on asennettu vain pieneen osaan Suomen koko kapasiteetista. Erityisesti Pohjois-Suomessa niitä on asennettu paikoin, mutta ei sinnekään kovin runsaasti.
”Tuulivoimatoimijat tietysti itse pohtivat, onko se kannattavaa. Jäätäminen on heille iso ongelma, jos markkinoilla myytyä sähköä ei pystytä tuottamaan”, Summanen pohtii.
Korvaava sähkö joudutaan ostamaan säätösähkömarkkinoilta. Toinen tärkeä asia olisi tuulivoimatuottajien omien jäätämisennusteiden kehittäminen.
”Paremmilla ennusteilla suurta eroa suunnitellun ja toteutuneen tuotannon välille ei pääse syntymään. Fingridin ennusteiden vaikutus on rajallinen.”
Pilottivaihe on jo osoittanut, että ennuste voi olla hyödyllinen.
”Meillä on ollut muutama tilanne, jossa ennuste on tunnistanut jäätämistilanteita, ja kantaverkkokeskus on pystynyt niihin varautumaan.”
Ennusteelle onkin suuri tarve. Iso osa tuulivoimatuotannosta voisi olla poissa pelistä, jos jäätävät olosuhteet olisivat koko Suomessa tai laajoilla alueilla Etelä- ja Pohjois-Pohjanmaalla, missä tuulivoimaa on paljon.
”Absoluuttinen tehohäviö kuitenkin riippuisi siitä, paljonko tuulta kyseisenä päivänä olisi”, Summanen sanoo.
