Tuntihinnoittelun toimintaedellytykset

4.1.1 Tekniset toimintaedellytykset

Kaukolämmön tuntihinnoittelu edellyttää, että energian tuottaja pystyy laskemaan dynaamiset tuotantokustannukset ja erityisesti rajakustannukset esim. vuorokaudeksi eteenpäin. Tuotantokus-tannuksia ennustetaankin energiayhtiöissä päivittäin Helenin asiantuntijoiden mukaan. Tuntihin-noittelun pohjautuessa tuotantokustannuksiin on oltava tiedossa jokaisen tunnin tuotantokustan-nus, jotta sen päälle voidaan rakentaa hinnoittelu esim. oppivan algoritmin avulla. Helenillä kau-kolämmön hinnoittelusta vastaava asiantuntija arvioi, että tuotantokustannusten laskeminen tar-kasti tuntia kohti voi aiheuttaa haasteita, sillä ei ole yksiselitteistä, miten kustannukset lasketaan.

Lasketaanko polttoainekustannukset sen hetken polttoainehinnoilla vai niiden ostohetken hin-nalla.

Työn simulointimalli vaatisi asiakaspäässä tuntimittaroinnin, jotta voidaan erottaa kulutuksen ajankohta ja määrät. Tämä onkin jo yleisesti käytössä. Yksi olennainen osa teknistä toteutusta on myös laskutusjärjestelmä, jonka tulee kyetä laskemaan kulutuksen ja sen ajankohdan mukaiset lämmityskustannukset asiakkaan mittausdatasta. Yksinkertaistettuna energian tuottaja perustaa hinnoittelunsa tuotannon kustannuksiin, hintasignaalin perusteella asiakas joko ohjaa itse, antaa energiayhtiön ohjata tai antaa kolmannen osapuolen ohjata kulutustaan. Tämä kulutuksesta ja sitä vastaavasta ajankohdasta tulevan mittausdatan perusteella energiayhtiö laskuttaa lämmön käy-töstä.

Tuntihinnoittelun tavoite on luoda kulutusjoustolle edellytykset. Kulutusjousto kuitenkin samalla lisää järjestelmän monimutkaisuutta. Käytännössä joustoa ohjataan hinnalla energiayhtiön edun mukaisesti, jolloin asiakkaan kulutusta optimoidaan järjestelmän kannalta edullisesti tasaamalla kulutushuippuja kuitenkin säilyttämällä asiakkaan sisäolosuhteet tiettyjen rajojen sisällä. Raja-hinta ei kuitenkaan seuraa kulutushuippuja täysin (työn laskelmien mukaan korrelaatiokerroin n.

0,7), jolloin energiayhtiön kannalta jousto voidaan optimoida rajahinnan mukaan eli suoraan vä-hentää kalleimpia tuotantomuotoja jouston avulla. Kysyntäjousto eli energiayhtiön toteuttama jousto asiakkaan taustalla on vahvasti energiayhtiön hallinnassa, jolloin sillä on selkeä valta-asema suhteessa asiakkaaseen. Kun taas kulutusjousto eli asiakkaan itse toteuttama jousto ei varsinaisesti tuo asiakkaalle säästöjä, jos hinta on vakio joustoperiodin aikana. Tämä johtuu siitä, että

43

energiankulutukseen ei ole nähty olennaista vaikutusta joustosta sellaisenaan, koska joustettu lämpö kulutetaan toisena ajankohtana. Tällöin asiakkaan on turha investoida laitteistoon, jolla jousto toteutetaan, joten investointi jää energiayhtiölle. Jos kaukolämmön hinnoittelun avulla voi-daan tehdä kulutusjousto kiinnostavaksi asiakkaalle, voi asiakas tehdä investoinnin ja ostaa opti-mointipalvelun joko energiayhtiöltä tai kolmannelta osapuolelta. Kulutusjouston kiinnostavuus asiakkaalle perustuu tässä työssä mahdollisuuteen saada euromääräisiä säästöjä energiankulutuk-sesta hyödyntämällä edullisempia tunteja. Näin takaisinmaksuaikakin pienenee ja saadaan edel-leen hyöty myös järjestelmätasolla tuntihinnoittelun ohjaavuuden riittäessä vaikuttamaan asiak-kaan kulutusprofiiliin.

Kulutusjouston tekniset edellytykset sisältävät erilaisia järjestelmiä sekä kulutus- että tuotanto-päässä, jotka kommunikoivat toistensa välillä. Valmetin Helenille tekemän raportin mukaan järjes-telmä voidaan jakaa kolmeen eri tasoon (kuva 14). Ensimmäisessä tasossa (alin taso kuvassa) on joustava kohde, jossa sisäolosuhteita pyritään pitämään tasaisina. Kohteessa voidaan ohjata patte-riverkostoa, IV-koneita ja muita sisäolosuhteita ylläpitäviä laitteita. Ensimmäinen taso antaa mit-tausdataa eteenpäin kaukolämmönkulutuksesta ja sisäolosuhteista kulutuksen optimointipalvelun tarjoajalle. Samalla ensimmäiselle tasolle saadaan ohjaussignaalit patteriverkoston lämpötiloille ja muille laitteille, jotta sisäolosuhteet säilyvät marginaalien sisällä ja kulutus on optimaalista.

Granlundin energiakonsultin arvion mukaan useimmissa asuinrakennuksissa on kustannusteho-kasta ja järkevää ohjata ainoastaan olemassa olevaa patteriverkostoa. Patteriverkoston ohjaus vaa-tii etäohjattavat termostaatit tai jonkin muun tavan ohittaa asukkaan säädettävät termostaatit.

Suuremmissa kiinteistöissä ohjaukseen voidaan ottaa lisäksi IV-laitteet, jolloin kohdekohtainen vaatimustaso kasvaa eli järjestelmän monimutkaisuus ja räätälöinti kasvaa.

44

Kuva 14. Pyramidikaavio kulutusjoustojärjestelmän eri osien kommunikointi ja datavirrat. (Kuva mukailee Valmetin havainnollistamaa kysyntäjoustojärjestelmä, jonka voisi mahdollisesti

räätä-löidä myös kulutusjoustoon).

Toisella tasolla toimii kohteiden kulutuksen optimointi- ja joustopalvelu. Kohteita on mahdollista myös niputtaa isommiksi kapasiteettikokonaisuuksiksi. Toisella tasolla toimivat joustoalgoritmit.

Algoritmi lukee ensimmäisen tason mittausdatasta kohteen statuksen sekä mahdollisuuden jous-toon seuraavien tuntien aikana. Toisen tason ohjauspalvelu saa tietoa kolmannelta tasolta mm.

kaukolämmön tuntihinnoista seuraavan vuorokauden ajalta, säätiedot ja muut jouston mahdolli-suuteen vaikuttavat tiedot. Palvelu ohjaa kohdetta joustamaan mahdollisuuksien mukaan hintasig-naalin sekä muiden vaikuttavien tekijöiden perusteella.

Toisella tasolla voi toimia kolmas osapuoli, joka tarjoaa joustopalvelua kohteelle energiayhtiön an-taman datan perusteella. Tällöin tosin voi syntyä ongelmia, jos joustoa tapahtuu järjestelmän ja energiayhtiön kannalta epäedullisella tavalla aiheuttaen epätehokkuutta tuotannossa tai kaukoläm-pöverkossa. Tähän energiayhtiö voi kuitenkin vaikuttaa määrittämällä hinnoittelunsa oikein, ts.

epäedullisen ylösjouston aikana hinta on niin korkea, jolloin joustoa ei todennäköisesti toteuteta.

Toinen taso voi myös olla energiayhtiön hallinnassa. Tämä kaventaa jonkin verran kohteen valtaa omaan kulutukseensa, sillä energiayhtiön hallinnassa oleva kohteen jousto toteutetaan yhtiön edun mukaan. Tämä ei kuitenkaan ole välttämättä ristiriidassa kohteen edun kanssa, sillä järjestelmän etu on lähtökohtaisesti myös asiakkaan etu. Toimivasti hinnoiteltu kaukolämpö pyrkii vähentä-mään asiakkaiden kulutusta kalliimmilla tunneilla, sillä tällöin kulutus on myös järjestelmätasolla

45

epäedullista, esim. kulutushuippuaikoina. Tällaisessa energiayhtiön toteuttamassa palvelussa kui-tenkin sovitaan olosuhdepalvelusta, johon molemmat osapuolet sitoutuvat.

Järjestelmätasolla hyötyä saadaan vasta kun joustava kuorma on tarpeeksi suuri, ja se alkaa vaikut-tamaan tuotantoon. Tämä vaatii Helenin asiantuntija-arvion mukaan 15 MW yksittäisille hetkille, mutta lähemmäs 50 MW todellista hyötyä ajatellen. Tätä voidaan verrata lämpöakkuihin, jotka ovat tasoittamassa Helenin tuotantoa ja samalla ne vähentävät myös lämpölaitoksien tarvetta joi-nakin tunteina.

Tekniset toimintaedellytykset ovat kriittisiä tuntihinnoitellun kulutusjouston toteutettavuuden ja tarkoituksenmukaisuuden takia. Kulutuksen ohjaus hintasignaalilla ilman muuta varmennusta ku-lutusjouston ajankohdalle voi aiheuttaa kulutushuipun siirtymisen kaikkien optimoidessa saman tuntihinnoittelun mukaan. Tässä tilanteessa tuntihinnoittelun piirissä tulisi kuitenkin olla suuri joustava kuorma. Hinnoitteluun perustuva kulutuksen ohjaus on myös riskialtis energiayhtiön tu-lojen kannalta ja voi johtaa tappioihin, jos hinnoittelu ei ole tarkasti ja oppivalla algoritmilla toteu-tettu. Tarvitaan tarkkaa tietoa kulutusprofiilien muutoksesta järjestelmän tehokkuuden säilyttämi-seen.

4.1.2 Taloudelliset toimintaedellytykset

Helenin hinnoittelun ja tuotannon optimoinnin asiantuntijoiden haastattelujen sekä työn optimoin-timallin perusteella on työssä tarkasteltu tuntihinnoittelun taloudellisia toimintaedellytyksiä. Jotta tuntihinnoittelu olisi toteutettavissa taloudellisesta näkökulmasta, sen täytyy luonnollisesti mahdol-listaa järkevä liiketoiminta ja toisaalta myös vastata asiakastarpeisiin. Asiakastarpeiden täyttö voi tarkoittaa asiakkaalle säästöjä valitsemalla lämmityksen halvimmat tunnit optimoituna siten, että sisäolosuhteet säilyvät sallitun marginaalin sisällä. Asiakastarpeet voivat myös täyttyä esimerkiksi yrityksen brändin kehittämisenä kohti kestävämpää kuvaa, sillä tuntihinnoittelun kannustamana se voi välttää kaikista saastuttavinta tuotantoa.

Varsinaista energiansäästöä tuntihinnoittelu ei itsessään tuota, sillä kokonaislämmöntarve ei tunti-hinnoittelun seurauksena muutu. Lämmitystä vähennettäessä kalliimmalla tunnilla, se korvataan edellisillä ja seuraavilla tunneilla, jotta olosuhteet säilyvät. Energiansäästöjä voidaan kuitenkin saada samalla erilaisilla kulutuksen optimointitavoilla, mutta se ei suoraan perustu tuntihinnoitel-tuun kaukolämpöön ja sen optimaaliseen käyttöön. Asiakkaan valittua tuntihinnoittelu, se itsessään kannustaa asiakasta ottamaan käyttöön kulutuksen optimointijärjestelmän, ellei sellainen ole jo käy-tössä, ja sen jälkeen uudella järjestelmällä päästään myös todennäköisesti energiasäästöön kiinni.

Kaukolämmön tuntihinnoittelun taloudellisiin toimintaedellytyksiin liittyy olennaisesti sen liiketoi-mintamahdollisuudet. Jotta energiayhtiön on järkevä ja mahdollisesti jopa laillista määräävän

46

markkina-aseman vallitessa (luku 2.1.2) tarjota tuntihinnoittelumallia asiakkailleen, tuotteen tulee olla liiketoiminnallisesti validia. Tässä tapauksessa liiketoimintamalli perustuisi tuotantokustannus-ten vähentämiseen. Jos tuntihinnoittelun (tai minkä tahansa hinnoittelun) piirissä olevat asiakkaat joustavat huippukulutustunteina tarpeeksi isona yhteiskuormana, energiayhtiö voi jättää kalliim-man polttoaineen tuotannon käynnistämättä eli käytännössä se jättäisi jonkin lämpökeskuksen käynnistämättä. Tuotannon käynnistämistä pyritään välttämään hintasignaalin avulla, jolloin jous-tavien asiakkaiden yhteiskuorma riittää joustamaan kulutustaan tarvittavan määrän, eikä tuotantoa tarvitse käynnistää. Hinta säilyy kuitenkin käynnistämättömän tuotannon mukaisena asiakkaalle, sillä muuten hintasignaalin ohjaava vaikutus loppuu eikä joustoa sen avulla toteutuisi.

Sähkömarkkinan ja sähkön hinnan vaihtelun vaikutusta kaukolämpöjärjestelmään tutkivat Roman-chenko et al. (2017) Göteborgissa, Ruotsissa. Tutkimuksessa todetaan, että lämmöntuotannolle, joka tarjoaa joustavuutta myös sähkömarkkinoille, on jatkossakin kysyntää etenkin, kun sähkön hinnan volatiliteetin uskotaan kasvavan entisestään vaihtelevan uusiutuvan energiantuotannon seurauk-sena. Mallinnuksen mukaan CHP-tuotanto kasvaisi noin 25 % ja lämpöpumpputuotanto laskisi noin 20 %, kun niiden tuotantoa optimoidaan sähkön hinnan mukaan. Lisäksi CHP-laitosten arvon usko-taan nousevan juuri niiden tarjoaman joustomahdollisuuden takia, ja tällöin tuotantoa ohjaisi en-nemmin sähköntuotanto kuin lämmöntuotanto.

Artikkelissa todetaan, että lyhyiden korkean sähkön hinnan jaksojen seurauksena myös lyhyen aika-välin reagointi tuotannon optimoinnissa kasvaa ja tuotannosta tulee lyhytjänteisempää ja reagoivaa.

Myös esim. sääennusteiden merkitys kasvaa jatkossakin. Tässä Göteborgin alueen simuloinnissa korkean sähkön hinnan jaksojen määrä riitti tuottamaan tarpeeksi liikevaihtoa sähkön myynnistä kattamaan täysin tuotannon muuttuvat kustannukset kaukolämpöjärjestelmässä, ”voittoa jopa läm-mön hinnan ollessa nolla”. (Romanchenko et al. 2017).

Tuntihinnoittelun taloudellisia vaikutuksia arvioitaessa tulee ottaa huomioon järjestelmän moni-mutkaisuus lämmöntuotannon, sähköntuotannon ja -kulutuksen sekä sähkömarkkinoiden välillä.

Nämä kaikki ovat vuorovaikutuksessa keskenään tuotantoa optimoitaessa. Jos jokin osa irrotetaan, kuten tässä tapauksessa lämmöntuotanto, ja tehdään laskelmia kustannuksista, tulee huomioida esi-merkiksi sähkömarkkinoiden vaikutus tuotantoon. On tilanteita, joissa lämpöä ei tarvita, mutta säh-kön korkean markkinahinnan seurauksena on silti järkevä tuottaa energiaa yhteistuotantolaitok-sella, vaikka lämpöakut olisivat ladattuja. Tämän takia laskelmat yhden osan kannalta voivat olla ristiriidassa todellisen vaikutuksen kanssa.

Laskettaessa kulutusjouston hyötyjä sekä asiakkaalle että energiayhtiölle tulee varmistaa, ettei ajau-duta tilanteeseen, jossa tarvittava investointi laitteistoon ja optimointipalvelun kustannukset ovat suuremmat kuin tuntihinnoittelun ja kulutusjoustossa toteutuvat hyödyt. Vaikka säästöjä

47

syntyisikin, voidaan olla tilanteessa, jossa kulutus- ja siten myös joustomäärät eivät riitä tuottavaan investointiin.