Viime viikolla yksi energiauutinen oli selvästi ylitse muiden. Teslan Powerwall räjäytti pankin mediassa, pörssissä ja mielikuvissa. Aurinkopaneelit latasivat akkuja, ja Teslan Elon Musk piti elämänsä shown.

Uusiutuvan energian tulevaisuuden suurimpana haasteena on pidetty sähkön varastointia. Akkuja on tähänkin saakka löytynyt pilvin pimein markkinoilta, mutta ne eivät ole olleet sopivan hintaisia tai, mikä on vielä tärkeämpää, ne eivät ole olleet kiinnostavia.

Koko akkukeskustelu on joko leimattu öljynhajuiseksi insinööripuuhasteluksi tai tuomittu utopiaksi. Muutama yleisin argumentti lienee, että energian varastointi akkuihin (tai mihinkään muuallekaan) on toivottoman kallista, suuressa mittakaavassa teknisesti erittäin vaikeaa tai globaalina ratkaisuna mahdoton, koska esim litiumin tuotanto maailmassa ei riitä vastaamaan globaaliin tarpeeseen.

Tesla taas väittää pystyvänsä kytkemään omia akkujaan loputtoman suuriksi energiavarastoiksi ja paljon edullisemmin kuin muut. En epäile etteikö akkuja voisi kytkeä toisiinsa. Aiemmin epäilin, että siitä kertovaa videota katsottaisiin kohta kaksi miljoonaa kertaa. Linkki videoon.

Ydinvoima on nyt lyöty

Media viilliintyi. Piilaaksosta noussut uuden energiatulevaisuuden johtotähti lanseerattiin suuren maailman tyyliin. Forbes kysyi jo “Löikö Tesla juuri viimeisen naulan ydinvoiman arkkuun?” Mutta onko ydinvoima lyöty? Jätetään tämä asia vielä hautumaan.

Tesla on aiemmin profiloitunut sähköisten urheiluautojen valmistajana. Miksi Tesla ylipäänsä lähtee akkumarkkinoille? Koska se on valtava bisnes. Katso punaisia ja kellertäviä alueita. Siellä on aurinkosähkön ja siten lyhytaikaisen sähkön varastoinnin suurin potentiaali. Siellä myös asuu valtava määrä ihmisiä, joille sähkö ei ole itsestään selvyys: moni elää kokonaan ilman sähköä. Markkinat ovat valtavat.

Kuva: SolarGIS © 2013 GeoModel Solar    Suurempi kuva nähtävissä täällä.

Silti Suomikaan ei suinkaan ole toivoton tapaus. Rannikolla ja Etelä-Suomessa saadaan suunnilleen Pohjois-Saksan verran säteilyä. Sahara - Suomi -ottelu päättyy kuitenkin selkeisiin lukemiin 3 - 1.

Koska aurinko ei paista yöllä

Hieman Elon Muskia mukaillen: Useimmat meistä ymmärtävät, että aurinko ei paista yöllä. Bonuksena meillä tiedetään, että Suomen talvi on kylmä ja pimeä. Pystyvätkö akut mihinkään meillä Suomessa?

Teslan uutuuden strategiset mitat ovat 10 kWh ja 3500 dollaria, eli noin 3128 EUR ilman asennusta. Tarjolla on myös pienempi 7 kWh paketti päivittäistä lataussykliä varten. Takuu on 10 vuotta, eli käytännössä päivittäin akun tyhjentämällä ja lataamalla lataussyklejä luvataan 3650 kpl / 10 vuotta.

Jotta saat sähkön akusta kodin pistorasiaan, tarvitset vielä invertterin tuohon lisäksi. Täten kokonaiskustannus yhden akun ostajalle kasvaa. Mitä suurempi järjestelmä, sitä vähemmän invertterin ja asennuksen hinta tuntuu kokonaislaskussa. Toisaalta jos jo omistat aurinkosähkölaitoksen, jossa on sopiva invertteri, voit kytkeä Teslan akun tuohon samaan invertteriin.

Osta monta

Iso juttu menevän muotoilun lisäksi on se, että näitä voi latoa päällekkäin ja vierekkäin loputtomasti. Tesla tarjoaa siis verkkoyhtiöille ja teollisuuteen ja kelle vain periaatteessa rajattomasti skaalattavaa energiavarastoa. Onhan näitä suuria varastoja muillakin valmistajilla, mutta Tesla näyttäisi olevan tällä hetkellä halvin. Markkinat kuitenkin elävät nopeasti.

Paljonko se maksaa?

Omien laskelmieni mukaan edellä mainituilla teknisillä tiedoilla hinta akun takuuaikana itse asennettuna tekee noin 9,3 eurosenttiä / kWh, häviö huomioituna. Sähkö maksaa verkosta hankittuna Suomessa kaikkinensa noin 15 snt / kWh.

Avaimet käteen toimitettuna 10 kWh akun hinnaksi tulee 6336 6363 euroa, eli 10 vuoden päivittäisellä syklillä noin 17,4 snt/kWh. Tesla myös itse myöntää, että kustannus on liian suuri. Lisäksi vain pienempiä paketteja myydään päivittäiseen käyttöön, kun taas suurempi on tarkoitettu satunnaiseksi varavoimaksi. Tilanne elää.

Teslan akkupaketti siis lisää itse tuotetun energian kustannuksia, mutta ei mitenkään moninkertaisesti verkosta ostettuun sähköön verrattuna, vaan suuruusluokka on jo oikea. Forbes muuten väittää samassa artikkelissaan Powerwallin varastoivan sähköä hintaan 2 dollarisenttiä per kWh. Minulla ei ole mitään käsitystä miten tähän lukuun voi päästä. Kenties laskemalla akulle messevät 10 000 lataussykliä? Arvostaisin että jätät kommentin, jos tiedät paremmin!

Toisaalta toinen, kriittisempi Forbesin sivuilla julkaistu teksti arvioi akkujen varastoiman sähkön hinnaksi 15 dollarisenttiä / kWh. Totuus seuraa perästä.

Teho riittää vedenkeittimeen

2 kW jatkuva teho tarkoittaa, että Teslan akun teholla voisi normaalilla vedenkeittimellä keittää vettä ilman taukoa viiden tunnin ajan. Sen jälkeen akussa ei palaisi enää edes led-valo. Keskimäärin kodin kulutus kuitenkin on noin 1,5 kW tuntumassa, eli tehon pitäisi riittää arjen askareisiin keskimäärin mainiosti vajaaksi seitsemäksi tunniksi.

Yksittäinen Powerwall sopii koti-, pari- ja rivitaloasujille, joilla on omaa sähköntuotantoa, esimerkiksi aurinkopaneeleita. Näiden asuintalojen sähkönkäyttö sähkölämmitteisissä kohteissa on luokkaa 24-30 kWh / päivä. Kun lämmitysjärjestelmä on muu, on sähkön kulutus luokkaa 15 kWh per päivä per asunto (kaksi henkeä omakotitalossa).

Paljonko akku lisää aurinkosähkön potentiaalia?

Otetaan esimerkki. Eletään yksi päivä arkea syksyisessä kotimaassamme: Keskimääräinen perhe Virtanen asuu eteläisessä Suomessa. Katolla kellottelee uudenkarhea mutta järkevän kokoinen 2 kW aurinkosähkölaitos. Pari vuotta sitten valmiina ostettu pakettitalo lämpiää viileinä öinä kaukolämmöllä, mutta asuminen kuluttaa silti näin syksyllä rapsakat 30 kWh per päivä. 

Aamu menee verkkosähkön varassa. 2 kW aurinkopaneelijärjestelmä alkaa pukata taloon energiaa noin 1 kW teholla, kun perhe on jo poistunut arjen rattaisiin. Klo 10 mennessä tuotanto on ylittänyt kodin sähkönkulutuksen. Varsinainen kulutushuippu on kuitenkin iltapäivällä ja illalla kun koko perhe on taas koolla. Esimerkiksi ruoanlaitto ja kodinkoneet nostavat tehon tarvetta.

Herra ja rouva Virtanen ovat kaukaa viisaita insinöörejä, joten sähköntuotanto on mitoitettu suunnilleen kulutuksen suuruiseksi. Heidän sähkön kulutuksensa ja tuotantonsa yhden vuorokauden aikana on suunnilleen alla näkyvän kuvan mukainen. Kesän parhaina hetkinä paneelisto on turhankin suuri (huipputeho lähes 2 kW) ja sähkö menee halvalla verkkoon. (Sähkön myyntihinta verkkoon on noin 1/3 kulutuksessa syrjäytetyn sähkön hinnasta.)

Insinööriperhe on kuitenkin päättänut harrastaa omaa energiantuotantoa jo melko tosissaan, joten paneelien määrä päätetään rennolla kädellä tuplata. Alla oleva kuva kertoo seurauksista. Kauniina kesäpäivänä 4 kWp tehokäyrä huitelisi vielä selvästi ylempänä ja reilusti suurempi osuus energiantuotannosta päätyisi sähköverkkoon jaettavaksi naapureiden kanssa.

Mutta kuten arvata saattaa, ei siinä vielä kaikki.

Koska herra ja rouva Virtanen ovat molemmat paatuneita insinöörejä, he päättävät ostaa vielä 10 kWh akkupaketin, joka ruuvataan omin pikku kätösin autotallin seinään kiinni. Se saa käyrät näyttämään täysin toisenlaisilta. Raidoituksella merkitty sininen alue kertoo energiamäärän, jonka voi kerätä talteen akkuihin. Se on karkeasti arvioiden luokkaa 7 kWh. Keskikesällä kun sähkön tuotantoteho on ehkä 40% suurempaa, tulee päivän aikana ylijäämää 4 kW laitoksella helposti 20 kWh. Siinä tarvitaan jo se toinen 10 kWh akkupaketti.

Tuotantodata: Puro Power Kuukankaari (15.9.2014); Keskimääräinen kulutuskäyrä: VTT.

Lähteet:

Teslan akkupaketin julkistus:
https://www.youtube.com/watch?v=yKORsrlN-2k

Tesla Powerwall:
http://www.teslamotors.com/powerwall

Forbes kysyy, onko ydinvoima nyt lyöty, väittää kritiikittömästi Teslan akun hinnaksi 2 dollarisenttiä per varastoitu kWh ja ilmoittaa muiden valmistajien tuotteiden olevan lähes kolme kertaa kalliimpia.
http://www.forbes.com/sites/jeffmcmahon/2015/

Toinen, astetta kriittisempi Forbes-artikkeli, jossa arvioidaan todellisia kustannuksia.
http://www.forbes.com/sites/christopherhelman/2015/

Teslan press kit, jossa yleistä tietoa:
http://www.teslamotors.com/presskit/teslaenergy

Empiirinen yhden kodin otos antaa kodin keskitehoksi (ei sähkölämmitystä) 1,5 kW:
https://www.facebook.com/groups/

Kahden hengen kaukolämmitteisen omakotitalon sähkönkulutus on noin 15 kWh / päivä.
https://www.tem.fi/files/35856/Kotitalouksien_sahkonkaytto_2011_raportti.pdf

Ei-sähkölämmitteisen asunnon sähkönkulutuksen kuormituskäyrä (s.11):
http://www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2010/VTT-R-07496-10.pdF

Noin 2 kWp aurinkosähköjärjestelmän esimerkkituotantokäyrä syksyisessä Suomessa:
https://www.sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview