Energiasalvestus võimalused- ja vajadused

Energiasalvestus on kohustuslik element vähe- või mittejuhitava elektritootmise olulise määraga elektrisüsteemides, tagades ületootmise perioodil toodetud elektrienergia muutmise kasutatavaks siis, kui tarbimine ületab tootmisvõimekust või elektrihinnad on väga kõrged.

Käesoleva teekaardi koostamise ajal on täiendamisel elektrisalvestite võrgutasusid puudutav regulatsioon, mille kohaselt plaanitakse salvestitele võrgutasu energiakomponenti ja taastuvenergiatasu rakendada üksnes netotarbimiselt (tarbitud energiast lahutatud võrku tagastatud energia). Samuti avanesid 2025. aastal süsteemiteenuste turud sagedusteenuste (FCR, aFRR ja mFRR) osas.

Üha volatiilsemad hinnad (koos nimetatud regulatsioonide muudatuste ja Balti riikide desünkroniseerimisega BRELL-süsteemist tuleneva suurenenud sagedusteenuste vajadusega) on soodustanud lühikese ehitusperioodiga lühiajalise akusalvestuse arengut. Akuparke ehitatakse nii eraldiseisvalt kui ka taastuvenergia tootmise kõrvale (hübriidpargid) – selline lahendus võimaldab võrguressursi efektiivsemat kasutust.

Süsteemi ühendatud salvestuse kohta ei eksisteeri täpset ametlikku andmestikku, kuid teadaolevalt on 2024. aasta seisuga Eesti elektrisüsteemi ühendatud u 6 MW peamiselt liitiumtehnoloogial põhinevaid salvesteid. Lisaks on ehitusetapis mitu akuparki, hinnanguliselt kokku 250–300 MW. Reeglina on ehitatavad akud kahetunnise salvestusmahuga, seega on ehitusfaasis olevate parkide hinnanguline salvestusmaht 0,5–0,6 GWh (võrdluseks: ainuüksi 2030. aastaks prognoositud tuuleparkide keskmine ühe tunni toodang on 0,83 GWh).

Salvestite kasud võimaldavad süsteemil efektiivsemalt toimida, mis omakorda väljendub tarbijate jaoks madalamates kogukuludes.

Mõned näited salvestuse kasudest:

  1. Muutes juhtimatu energia kasutatavaks ülejäägiperioodile järgneval defitsiidiperioodil, tekib efektiivsem taastuvenergia kasutus, väheneb vajadus taastuvenergia toodangut piirata ning suureneb taastuvenergia tasuvus. See omakorda lihtsustab taastuvenergia eesmärkide saavutamist ja keskkonnasäästliku tootmisportfelli loomist (vt ka peatükki Tasakaalumudel).
  2. Kasutades defitsiidiperioodidel varem salvestatud taastuvenergiat, väheneb vajadus käivitada kõige kallimaid tipujaamu ja seeläbi stabiliseeruvad hinnad tarbijatele madalamal tasemel.
  3. Salvestid pakuvad (ka kõige kiiremat reageerimist vajavaid) sagedusteenuseid ja panustavad seeläbi süsteemi tasakaalustamisesse reaalajas. Vähenevad süsteemi tasakaalustamiseks tehtavad kulud. Seejuures võimaldavad salvestid reageerida nii üles kui ka alla reguleerimise suunas – vajadusel muutudes tootjast tarbijaks ja/või vastupidi.
  4. Samuti on salvestite abil võimalik vähendada kulusid varustuskindluse tagamiseks: salvestid tasakaalustavad nii ööpäevast tarbimiskõverat kui ka võimaldavad taastuvenergia nihutamist kõige kriitilisematele perioodidele. Seeläbi väheneb u 600 MW ulatuses vajadus turule mittepääsevate, kuid varustuskindluse jaoks vajalike jaamade ülalpidamiskulude katmiseks ja/või vajadus uute, kuid harva käivitatavate juhitavate jaamade järele.

Energiasalvestuse rollist ja mahust tulenevalt jaotub energiasalvestus tinglikult pikaajaliseks (6+ tundi) ja lühiajaliseks (kuni 6 tundi). Arvestades Eesti taastuvenergia potentsiaali, mis suures osas põhineb just tuulel, on sõltuvalt salvestusmahust salvestite roll ja panus mõnevõrra erinev. Lühiajalised salvestid võimaldavad pakkuda kiiremat reageerimisaega nõudvaid süsteemiteenuseid ja siluda päevasiseseid hinnatippe, kuid taastuvenergia kasutamise efektiivsus, varustuskindlus ja pikemate perioodide vaheline hindade silumine eeldab lisaks pikaajalist salvestust.

Tehnoloogia valmisoleku taseme, senise Eesti turul rakendamise, maksumuse jm kriteeriumide alusel võib hinnata järgnevate tehnoloogiate rakendamist Eesti energiaturul lähiaastatel realistlikuks. Nende osas on küll vajalik kavandada (lisaks olemasolevatele) täiendavaid riiklikke meetmeid seadmete kiiremaks ja suuremas mahus turule tulekuks.

Pumphüdrosalvestus (PHS) ehk vesisalvestus

Tegemist on küpse tehnoloogia, maailmas tänapäeval domineeriva ja valdavalt pikaajalise salvestusviisiga.

PHS-tehnoloogia puhul on võimalik salvestusmaht saavutada madala investeeringukuluga (mida mõõdetakse salvestite puhul €/MWh). Lisaks on PHS pika elueaga: vanim omataoline valmis aastal 1907 ja plaanide kohaselt on töös veel vähemalt kuni aastani 2052. Paraku on tegemist suure ehitusmahu ja pika ehitusperioodiga investeeringuga, mis on praeguse prognoosimatu elektrituru juures üksnes erakapitalile riskantne – mitmest arendusprojektist hoolimata ei ole lõpliku investeerimisotsuseni veel jõutud. Vajalik riigi toetusmeede peaks aitama kindlustada projektide finantseerimist pankade poolt. Oluline parameeter toetusotsuse tegemisel on salvestusmaht, et tagada energia tarnimine võimalikult pika ajaperioodi jooksul.

Akupangad

Tänapäeval on liitiumioonakud (LIB) kõige kõrgema tehnoloogilise valmisolekuga akutehnoloogia. Nende kasutamist kaalutakse ka jaotusvõrgu investeeringute asendusena ülekoormatud võrgupiirkondades. Akupangad saavad osaleda ka süsteemiteenuste pakkumises – kuna väikesed akupangad tuleb selleks koondada, on põhjendatud integreerimisteenuste turule tuleku soodustamine.

Arengutõuke andmise üheks võimaluseks on uutes (ja renoveeritavates) hoonetes tehnilise valmisoleku tekitamine salvestite integreerimiseks, vajadusel ka vastava nõude kehtestamise kaudu – päikesepaneelid koos salvestusega peavad saama hoonete ja raja­tiste loomulikuks osaks.

Lähitulevikus muutuvad masskasutusele sobivaks eelduslikult ka teised akuliigid (eelkõige läbivooluaku) – (loodus)ressursside tasakaalustatud kasutamise ja riskide hajutamise seisukohalt on otstarbekas kasutada erinevaid akuliike.

Mahtsoojussalvesti (vesisalvestus)

Mahtsalvestus veega on sisuliselt ainuke kasutuses olev ja lähitulevikus potentsiaalselt ka kaugküttes kasutamiseks valmis olev tehnoloogia. See aitab vähendada fossiilkütuste kasutust tiputarbimisel, muuta koostootmisjaamade töörežiimid efektiivsemaks ja suurendada elektritootmise võimsuste kasutust. Salvesti saab toimida ka avariiveehoidlana ehk lekete korral on võimalik salvestiga edukalt võrku edasi töös hoida.

Tartus valmis aastal 2023 soojuse tipukoormuse katmiseks 30 MW / 500 MWh soojussalvesti, mille netomaht on 9600 m3 ja kõrgus 45 m, Tallinnas Väos on valmimas 80 MW võimsusega salvesti, mis peaks olema töös juba teekaardi valmimise hetkel jaanuaris 2025. Mõne aasta perspektiivis lisandub eeldatavasti mahtsoojussalvesteid ka teistesse suurematesse Eesti linnadesse ning mujal on potentsiaali eelkõige CHPde juures. Võimalik investeeringutoetus tagaks salvesti eelistamise tipukatelde renoveerimise ja nendes fossiilkütuste (maagaas) kasutamise alternatiivile.

Vesinik salvestina

Vesinikku ei saa keskmises perspektiivis käsitleda elektri salvestusena – st vesiniku tagasi elektriks muundamine ei ole energeetiliselt ega majanduslikult otstarbekas –, kuid vesiniku tootmine võib lähitulevikus olla oluline meretuuleparkide toodangu kasutajana juhul, kui turul (tööstuses ja/või transpordis) tekib piisavalt nõudlust rohelise vesiniku järele.

Soovitused:

  1. Viia esimesel võimalusel lõpule juba plaanitavad regulatsioonide täiendused, mille kohaselt maksavad salvestid võrgu- ja taastuvenergia tasu netotarbimiselt (tarbitud energiast lahutatud võrku tagastatud energia). Lisaks tuleks võrgutasude kehtestamisel pidada silmas, et võrguettevõtted ei vähendaks nimetatud regulatsioonidega plaanitud salvestust soodustavat efekti (nt kõrgemate fikseeritud võimsustasude kehtestamisega). Samu põhimõtteid tuleks rakendada ka elektriaktsiisile ja hetkel veel planeeritavate varustuskindluse tasu ning bilansiteenuste rakendumise korral.
  2. Elektritarbijate madalamate kogukulude huvides on kriitiline leida võimalus pikaajalise salvestuse pikast ehitusperioodist tulenevate investeeringuriskide maandamiseks. Heade näidetena võib kasutada Ühendkuningriigi, Itaalia ja Poola eeskuju. Plaanitavatel mahukatel tuuleenergiaoksjonitel soodsamate pakkumiste saamiseks on mõistlik anda turule kindlus pikaajalise salvesti tekkimise osas võimalikult aegsasti, et arendajad saaksid sellega juba pakkumisel arvestada – tulemuseks oleks tarbijale soodsam hind pakkumistel.
  3. Arvestades Eesti kliimaambitsiooni, soovitame käsitleda süsteemi vajadusi võimalikult terviklikult ning kujundada edasised pikaajalised võimsuslepingute hanked (sh strateegiline reserv, saartalitlusreserv, pikaajaline mFRR-võimsus, turuülene võimsusmeede vmt) tegelikust vajadusest lähtuvalt rohkem salvestust soosivaks, sealjuures premeerides saastevabu võimsusi, mis võimaldavad taastuvenergia efektiivsemat kasutust.

Salvestuse mõju tiputarbimisele ja varustuskindlusele

2024. aastal uuendatud varustuskindluse normi kohaselt ei tohi Eestis tarbimist piirata rohkem kui kaheksal tunnil aastas. Samas eksisteerib praktikas igal aastal paari nädala pikkuseid tuulevaikseid ja külmi perioode (dunkelflaute). Dunkelflaute on taastuvenergial põhinevates energiasüsteemides varustuskindluse vaates kõige kriitilisemad perioodid, sest taastuvenergia tootmine on madal ja külmast ilmast tulenevalt kõrgenenud tarbimisvajaduse katmine eeldab ilmastikust sõltumatute võimsuste olemasolu.

Paraku näitab praktika, et piisavas koguses ilmastikust sõltumatute juhitavate võimsuste tagamine on üha keerukam ja kulukam. Olemasolevate fossiilkütustel põhinevate jaamade töökorras hoidmine eeldab lisamakseid, sest juba praegusel, suhteliselt madalal taastuvenergia tasemel on nende ülalpidamiskulud kõrgemad kui nende teenistus turult. Üha kallinevate saastetasude valguses ei ole ilma lisagarantiideta ette näha ka investeeringuid uutesse juhitavatesse võimsustesse. Lisaks on fossiilkütustel põhinevad juhitavad võimsused kliimaambitsioone arvestades pikas plaanis perspektiivitud ja, arvestades kütuste päritolu, ka risk Eesti energiajulgeolekule. Seega on süsteemi kogukulude optimaalsuse huvides igati loogiline selliste harva kasutatavate, kuid varustuskindluse vaatest kriitiliste võimsuste vajadus ja sellega seoses tekkivad kulud minimeerida.

ENTSO-e hinnangul on viimaste kümnendite üks kõige kriitilisemaid kliima-aastaid olnud 2009. Joonisel 13 vaatleme Eesti energiabilanssi selle kliima-aasta kõige kriitilisemal kahenädalasel perioodil, eeldusel, et Eesti on täitnud 2030. aastaks võetud taastuvenergia eesmärgi.

Joonis 13. Viimaste kümnendite ühe kõige kriitilisema kliima-aasta kõige kriitilisemad kaks nädalat.

Jooniselt nähtub, et ilmastikust sõltumatu juhitava võimsuse vajadus on ka dunkelflaute-perioodil ebaühtlane:

  1. ööpäevase tarbimisvajaduse (sinine pidevjoon) katmiseks on tarvis kõige suuremas mahus tipuvõimsuseid üksnes päevasel ajal, hommiku ja õhtu tiputarbimise hetkel (see tähendab, et lisaks ülejäänud aastale seisaksid kulukad võimsused jõude ka kõige kriitilisema kahenädalase perioodi öisel ajal);
  2. dunkelflaute ajal on taastuvenergia toodang (roheline ala) küll madal, kuid mitte olematu – paraku ei järgi taastuvenergia profiil tarbimismustrit.

Taastuvenergia toodang (roheline ala) on näidatud vahetult tarbimisjoone alla, et oleks selgelt näha taastuvenergia poolt katmata tarbimine (punase värviga esitatud ala). Taastuvenergia poolt katmata mahus vajame konkreetsel tunnil täiendavat võimsust (salvestus, elektrijaamad Eestis või toimivate välisühenduste taga).

Kuigi praeguste tehnoloogiatega ei ole tehnilis-majanduslikult mõistlik salvestada kogu dunkelflaute-perioodi katmiseks vajalikku energiat, vähendavad salvestid ilmastikust sõltumatute võimsuste vajadust, sest võimaldavad ebaühtlast vajadust „madalamaks siluda“. See efekt tuleneb salvestite võimekusest:

  1. rakendada öisel ajal kasutuseta seisva juhitava jaama potentsiaali kõrgema tarbimisega päevasel ajal;
  2. juhuslikku tuuletoodangut tarbimisvajadusega sobitada.

Analüüsimaks, millises mahus suudame vähendada ilmastikust sõltumatute võimsuste vajadust salvestuse abil, mudeldasime Eesti süsteemi soovituslikud salvestusmahud (tulemused joonisel 14).

Joonis 14. Salvestus vähendab juhitavate jaamade vajadust ka dunkelflaute ajal.

Mudeli tulemused näitavad, et salvestid (rohelistes toonides ala) võimaldavad vähendada juhitavate võimsuste (punase tooniga ala) vajadust kõige kriitilisemal tunnil (cy2009 1. veebruari hommikul) üle 700 MW. Arvestades Eesti varustuskindluse normi (kuni 8 piirangutundi on aktsepteeritav) nähtub, et salvestus asendab u 600 MW ulatuses ilmastikust sõltumatu võimsuse vajadust. Lisaks tasub tähele panna, et salvestus võimaldab vajaliku juhitava võimsuse stabiilsemat töörežiimi. See omakorda võimaldab varustuskindlust tagada ka vähem võimekate, baaskoormuse tagamiseks projekteeritud elektrijaamadega (valge punktiirjoon punasel taustal näitab, kui järske koormuse muutusi eeldaks ilma salvestiteta süsteem).

Seega võib järeldada, et salvestus asendab vajaliku, kuid kuluka ja harva kasutatava, ilmastikust sõltumatu võimsuse vajadust oluliselt (u 600 MW ulatuses). Selle efekti saavutamine eeldab pikaajalise salvestuse (12–30 h) kasutuselevõttu. Lühiajalise salvestusega (kuni 4 h) on tehnilis-majanduslikult mõistlik katta päevasisesed „teravamad tipud“. Arvestades, et salvestid panustavad aktiivselt süsteemi efektiivsusesse ka dunkelflaute-välisel ajal, on süsteemi kogukulude vaates salvestuse rakendamine kriitiline. Sellisel juhul vähendame märkimisväärselt (valdaval osal ajast kasutult seisvate) ilmastikust sõltumatute võimsuste rajamiseks ja ülalpidamiseks tehtavaid kulutusi. Samuti võimaldab kodumaine salvestusvõimekus hajutada energiajulgeolekuga seotud riske (sh kütuste kättesaadavus/hind, välisühenduste katkemine jne).