Mitä tapahtuu, kun sähköverkko joutuu äärirajoilleen? Tämä käyrä näyttää pahimman skenaarion.
Pahin skenaario: sähkön hinta räjähtää
Kun kulutus lähestyy maksimikapasiteettia, sähkön hinta nousee jyrkästi. Normaalisti käyttöaste on 30–60 % ja hinta 4–10 c/kWh. Kriisitilanteessa hinta voi moninkertaistua.
Todellinen ennätys: 5.1.2024 – hinta 89 c/kWh (890 €/MWh). Suomen kulutus ~15 GW, oma käyttöaste ~68 %. Silti hinta räjähti.
Syyt: kylmä pakkasjakso koko Pohjoismaissa; heikko tuuli; vesivoimavarannot alhaalla. Emme olleet Suomessa lähellä maksimikapasiteettia – mutta koko Pohjoismaissa oli sähköpula samaan aikaan. Hinta muodostuu Nord Pool -markkinalla, jossa kysynnän ja tarjonnan tasapaino ratkaisee koko alueen hinnan.
Pelissä sinä päätät – ja sää arpoo loput. Pystytkö pitämään hinnat kurissa?
Sähköverkko: Tuottaja (kapasiteetti, huolto, tuonti) · Kuluttaja (sähkönkulutus) · Luonnonvoimat (sää, häiriöt). Teho MW, hinta €/kWh.
Sähköverkko: Luonnonvoimat · Kuluttaja · Tuottaja
Suomen sähköverkko. Kapasiteetti ~17 GW, tuonti max ~5 GW. Tuotanto: ydinvoima 4,4 GW, tuuli 7 GW, aurinko 3 GW, vesi 3 GW, lämpövoima + muu. Kulutus 8–15 GW vuodenajasta riippuen.
0.10
5000
Tuuli, aurinko, vesi
Sähkönkulutuksen säästö (sektorit) – kuinka paljon sähkönkulutus laskee
0 %
0 %
0 %
0 %
0 %
0 %
24 h tulokset
Hinta (€/kWh) tunnittain
Normaalihinta (ilman säästöjä) Hinta säästöjen kanssa
Käyttöaste → Hinta (c/kWh)
● Hintakäyrä● Simuloidut tunnit
Malli: Suomen sähköverkko. Kulutus = 10 GW perus + 150 MW/°C lämmitys (alle 17 °C) + jäähdytys (yli 20 °C), kerrottuna päiväprofiililla. Tuotanto = ydinvoima 4,4 GW + tuuli (max 7 GW) + aurinko (max 3 GW) + vesi (3 GW). Hinta = sama kaava kuin etusivun käyrä: P(u) = 4 + 3,7·u²/(1−u) c/kWh × tuntiprofiili. Luonnonvoimat: Talvi / kevät / kesä / syksy -skenaariot todennäköisyyksillä; voi pakottaa skenaarion pudotusvalikosta.
Suomen sähköverkkosimulaatio – Mallin dokumentaatio
1. Etusivun tarina: Nord Pool 5.1.2024
Suomen sähkön tuntihinta nousi 89 c/kWh (890 €/MWh) tammikuussa 2024. Suomen oma käyttöaste oli vain ~68 % – emme olleet lähellä omaa maksimikapasiteettia. Silti hinta räjähti, koska koko Pohjoismaissa oli sähköpula samaan aikaan: kylmä pakkasjakso, heikko tuuli, alhaiset vesivoimavarannot. Nord Pool -markkinalla hinta muodostuu koko alueen kysynnän ja tarjonnan tasapainosta, ei yksittäisen maan käyttöasteesta.
2. Hintamalli
Hinta lasketaan käyttöasteesta kaavalla:
P(u) = 4 + 3,7 · u² / (1 − u) c/kWh, kun u < 0,97
P(u) = 120 + 4000 · (u − 0,97) c/kWh, kun u > 0,97
Tuntiprofiili (yö halpa, ilta kalliimpi) kerrotaan päälle. Käyttöaste u = jäännöskuorma / käytettävissä oleva kapasiteetti. Maksimi 99 %.
3. Kulutusparametrit
Peruskulutus: 10 000 MW (10 GW)
Lämmitysvaikutus: +150 MW / °C alle 17 °C (esim. −20 °C → +5 550 MW)
Jäähdytysvaikutus: +50 MW / °C yli 20 °C
Päiväprofiili: yöllä ~75 %, aamulla nousee, iltapiikki ~112 %
Tuulivoima: max 7 000 MW (tuulennopeudesta riippuva kuutiolakikäyrä)
Aurinkovoima: max 3 000 MW (pilvisyydestä riippuvainen)
Vesivoima: 3 000 MW perus + sade
Tuonti: 0–5 500 MW (säädettävä)
Huoltoaste: 0–30 % kapasiteetista pois
5. Luonnonvoimat (skenaariot)
Talvi: Normal Winter Cold (−10 °C, 40 %), Severe Winter Cold (−18 °C, 15 %), Arctic Lock-in (−23 °C, 2 %)
Kevät: Spring Frost (−5 °C, 10 %), Spring Storm (0 °C, 5 %)
Kesä: Heatwave (+30 °C, 10 %), Thunderstorm (+22 °C, 7 %)
Syksy: Early Frost (−3 °C, 12 %), Autumn Storm (+5 °C, 8 %)
Jokainen skenaario vaikuttaa lämpötilaan, tuulikertoimeen, kulutuskertoimeen, voimalaitosten vikataajuuteen ja tuonnin saatavuuteen. Kovilla pakkasilla naapurimaat ovat samassa kriisissä → tuontisähkö vähenee (Arctic Lock-in: −75 %).
6. Datakeskukset ja jousto
Datakeskusten osuus sähkönkulutuksesta on 5 %, mutta niiden jousto on mallissa 0 %. Syyt:
Palvelinten alasajo aiheuttaa palvelukatkoja ja taloudellisia menetyksiä
Jäähdytysjärjestelmät eivät siedä keskeytyksiä
Pohdittavaa: Voiko hallitus tai EU asettaa asetuksen, joka edellyttää datakeskuksilta omaa sähköntuotantoa tai pakollista kuormanpudotusta, kun verkon käyttöaste ylittää esimerkiksi 85 %? Tämä liittyy huoltovarmuuslakiin, sähkömarkkinalakiin ja mahdolliseen EU:n energiatehokkuusdirektiiviin. Datakeskukset voisivat investoida varavoimaan (diesel/kaasu), akkuihin tai omaan aurinko-/tuulivoimaan. Toisaalta pakollinen kuormanpudotus voisi ajaa datakeskuksia pois Suomesta.
7. Mallin tunnetut puutteet
Hinta perustuu pelkästään Suomen käyttöasteeseen – todellisuudessa Nord Pool -hinta muodostuu koko Pohjoismaiden ja Baltian tasapainosta
Akkuvarastoja (BESS) ja kysyntäjoustoa (demand response) ei ole mallinnettu
Sähkön vienti puuttuu – Suomi voi myös viedä sähköä halvalla
CHP-laitokset (yhdistetty sähkö- ja lämpötuotanto) eivät ole erikseen mallinnettu
Tuulivoiman korrelaatio Pohjoismaissa: kun Suomessa ei tuule, usein ei tuule muuallakaan
Polttoaineiden hintavaihtelu (kaasu, öljy) ei vaikuta hintaan tässä yksinkertaistetussa mallissa
Ei ota huomioon verkkobottleneckejä (siirtorajoitukset Suomen sisällä)
8. Käyttö opetuksessa
Matematiikka: Hintafunktion P(u) = 4 + 3,7·u²/(1−u) analyysi: derivaatta, raja-arvo u→1, integraali (vuorokauden keskihinta). Miksi funktio kasvaa niin jyrkästi lähellä u=1?
Fysiikka/tekniikka: Tuulivoiman kuutiolaki, aurinkopaneelien teho vs. pilvisyys, lämpötilan vaikutus sähkönkulutukseen.
Yhteiskuntaoppi: Sähkömarkkinoiden rakenne, Nord Pool, huoltovarmuus, energiapolitiikka, datakeskusten sääntely.
9. Syötä tämä teksti tekoälylle
Kopioi tämä dokumentaatio ja kysy tekoälyltä esimerkiksi: "Mitkä ovat tämän mallin suurimmat puutteet?" tai "Miten malli muuttuisi, jos Suomeen rakennetaan 5 GW akkuvarastoja?" tai "Laske derivaatta P'(u) ja selitä, mitä se kertoo sähkömarkkinoista."