Fingridkin tunnustaa: 80 miljoonaa maksettu liikaa sähkön hinnassa Fenno Skan 2 -yhteyden rikkoontumisen takia

Talouselämä-lehtikin innostui laskeskelemaan Fenno Skan 2 kaapelin katkaisseen ankkurointimokan hintaa. Tässä blogissahan sitä ja myös Pohjois-Suomen kaapelin huoltotoimien hintaa on jo laskettu monta kertaa kertaa, mm. 31.3.2012, 20.3.2012 ja 19.2.2012.

Talouselämän artikkelin 80 miljoonaa on laskettu pikaisesti arvioiden alakanttiin. Pelkästään pohjoisessa tulevan toisen kaapelin kolmen viikon huoltokatko maksoi laskelmieni mukaan lähes sen verran. Fenno-Skan 2 on aivan eri kaapeli ja se on ollut rikki paljon pidemmän ajan.

Fenno-Skan 2 -kaapelin vika alkoi 17.2.2012 eli se on nyt jatkunut kaksi kuukautta eli noin 60 päivää eli 1440 tuntia.

Talouselämän jutussa mainittu tämänhetkinen 200 000 euroa tunnissa tappiota tarkoittaisi 1440 tunnissa 288 miljoonan tappioita. Tuo on kuitenkin enemmän, kuin mitä sähkön hintaero on keskimäärin ollut kaapelin ollessa poissa käytöstä.

Jos lasketaan Fenno Skan 2:n rikki olemisen ajalta täydet viikot, keskimäärin Suomen sähkön hinta on ollut 0,73 c/kWh korkeampi kuin Pohjois-Ruotsissa (kuva 1). Tämä kuitenkaan valitettavasti ei kerro koko totuutta, koska hintaero on pieni silloin kun kulutus on pientä, ja hintaero on suuri, kun kulutus on suurta. Painotetun hintaeron laskeminen on liian työlästä tähän hätään (jokainen tunti pitäisi laskea erikseen), mutta se on aika paljon enemmän kuin 0,73 c/kWh.

Maaliskuun keskikulutus oli 12 GW, jolloin rikkioloajan 1440 tuntia tarkoittaa 17 miljardia kilowattituntia. Suomen ja Ruotsin sähkönhinnan eron aiheuttamat tappiot ovat silloin 125 miljoonaa euroa (käyttäen painottamatonta keskiarvoa).

Liian korkean hinnan aiheuttamat tappiot ovat täysin raakaa verotonta rahaa, jonka sähkön kuluttajat ovat antaneet suomalaisille sähkön tuottajille ja ruotsalaisille sähkön maahantuojille ylimääräisenä puhtaana käteen.

Hyvänä puolena valtio on saanut sähkön kuluttajilta 29 miljoonaa euroa ansiotonta windfall-arvonlisäveroa. Asiakkaat siis maksoivat ylimääräistä yhteensä 154 miljoonaa, mutta valtiokin sai saaliista jako-osuuden.

80 miljoonan euron ankkurointimoka – ja suomalaiset maksavat – Uutiset – Talouselämä
31.3.2012: Suomen sähköntuotannon surkea kilpailykyky
20.3.2012: Pohjois-Suomen kaapelihuolto maksanut kuluttajille jo 49 miljoonaa euroa tässä kuussa
19.2.2012: Fenno-Skan-yhteyden hajoaminen nostaa Suomen hinnan Pohjoismaiden korkeimmaksi
Fingrid: Fenno Skan 2 -esite

Lämpövarastot: vesi: loistava, tiili: OK

(Päivitys: alkuperäisen artikkelin laskelmat graniitin osalta olivat väärin. Graniitti onkin lämpövarastona yksi parhaista, vaikka alun perin se laskettiin huonoimmaksi.)

Naapuri kertoi aikoinaan isälleni ylpeänä laittaneensa jäterautaa talon suureen yösähkön vesivaraajaan, että se pitäisi paremmin lämpöä. Isä joutui valitettavasti kertomaan hänelle, että rauta varastoi tilavuuteensa nähden vähemmän lämpöä kuin vesi.

Kuinka paljon nykyaikainen talo varastoi lämpöä? Kuinka suuri osa varastoidusta lämmöstä on ilmassa ja kuinka suuri osa rakenteissa? Kuinka paljon lämpöä varastoi tuhat kiloa painava leivinuuni? Mitä materiaalia kannattaa pistää kasvihuoneeseen, että päivän ylikuumuudesta siirretään mahdollisimman paljon lämpöä yön yliviileyteen?

Mielenkiintoinen tapaus lämpövarastolle on sellainen, että meillä on kasvihuone, jonka lämpötilan haluamme pysyvän yli 15 asteen (kasvit kasvavat parhaiten). Voimmeko vähentää lämmitystarvetta laittamalla kasvihuoneeseen lämpövaraston?

Kuvassa näemme lämpötilan 31.5.2011 tunneittain. Tietyillä oletuksilla(*) meillä voi olla lämpövarasto, joka hidastaa kasvihuoneen sisälämpötilan muutosta punaisen tai keltaisen käyrän tavalla.

Pitääksemme lämpötilan 15 asteen yläpuolella, ilman lämpövarastoa meidän on lämmitettävä 58 astetuntia. Astetunti on suoraan verrannollinen lämmitykseen tarvittaviin kilowattitunteihin. Jos meillä on keltaisen käyrän mukainen lämmön varastointi, lämmitystarve on vain noin puolet, 34 astetuntia. Jos meillä on vielä voimakkaampi punaisen käyrän mukainen varastointi, lämmitystarve putoaa 17 astetuntiin. Jos voisimme pitää kasvihuoneen vuorokauden keskilämmössä, lämpötila ei koskaan laskisi 15 asteen alapuolelle.

Lämmön varastointi siis kannattaa.

Laskekaamme kuinka paljon mitäkin ainetta tarvitaan kilowattitunnin lämmön varastoimiseen kymmenen asteen lämpötilaerolla. Pienimmästä tilavuudesta suurimpaan:

           om.lämpö paino   tilavuus  hinta
           kJ/Kkg   kg/kWh  dm³/kWh   eur/kWh
                    (10C)   (10C)     (10C)
Vesi        4,18      86      86      0,24
Rauta       0,45     799     102      400 (vrt. <200 jos myy)
Alumiini    0,90     400     148      400
Graniitti   0,75     480     182        ?
Betoni      0,75     480     192       38
Kahi-tiili  0,84     428     238       60
Lyijy       0,13    2767     244     4200
Hiekka      0,83     433     248        2
Puu         1,50     240     480      150* (vrt. <15 jos myy)
Ilma**      0,71     507     422m³      0
* höyläämätön sahatavara 300e/m³
** vakiotilavuudessa


Taulukossa on varmasti muutama yllätys. Saavillisessa kymmenen astetta huoneenlämpöä lämpöisempää vettä on kilowattitunti energiaa. Kaksisataaneliöisen talon sisäilmassa on vain yhtä paljon energiaa kuin saavillisessa vettä! Kummassakin tapauksessa kymmenen asteen lämpötilan nosto maksaa noin kymmenen senttiä.

Rauta on tilavuudeltaan paras kiinteä lämpövarasto, mutta se ei silti ole aivan veden veroinen. Painavana äkkiseltään hyvältä kuulostava lyjy on yllättäen jopa tilavuudeltaan lämpövarastona surkea – lyijyä tarvittaisiin miltei kolme tonnia. Sekin on kuitenkin tilavuudeltaan yli kaksi kertaa parempi kuin puu. Suomalainen puutalo ei paljoa lämpöä varastoi. Kahi-tiili (valkoinen halpa kalkkihiekkatiili) on myös kaksi kertaa puuta parempi lämpövarasto, mutta sekin on kaukana raudasta tai vedestä.
Hinnaltaan edullinen ja joustavasti muotoiltava ja siirrettävä kasvihuoneen lämpövarasto on Kahi-tiili. Yksi 270x130x75-tiili maksaa 0,68 euroa ja se on painoltaan 4,9 kg ja tilavuudeltaan 2,43 litraa. Kilowattitunnin lämpövarastoon tarvitaan 87 tiiltä, se painaa 428 kiloa ja on tilavuudeltaan 238 litraa. Tällä määrällä voi siis siirtää kymmenellä sentillä energiaa päivästä yöhön.
Tiilet maksavat 60 euroa. Lämmönsiirrosta on hyötyä ehkä satana päivänä vuodessa, jolloin vuosisäästö on 10 euroa. Takaisinmaksuaika on siis kuusi vuotta. Toisaalta, tiililämmitys voi säästää sähköpatterin, joka maksaa ainakin samaa luokkaa kuin tiilet. Sähköpatterin sähkönkulutus olisi 10 euroa vuodessa – mutta jäähdytys jäisi tällä tavalla saamatta. Tiilien vähäinen huoltotarve ja odotettu käyttökelpoinen elinaika on myös aivan omaa luokkaansa.

Mikäli rakenteita tekee enemmän, betoni on tiiltä halvempi vaihtoehto. Hinta 38 euroa/kWh (10C) ei sisällä betoniauton käyntiä. Graniitti on suunnilleen yhtä hyvää kuin betoni, jos sellaista sattuu löytymään.

Puukaan ei ole aivan mahdoton lämpövaraston materiaali: jos höyläämätöntä sahatavaraa löytää 300 euroa/m³ (ainakin Virosta löytyy), siitä voi tehdä kilowatin lämpövaraston noin 150 eurolla. Tilavuutta sille tosin tulee puoli kuutiota, mikä on kaksi kertaa isompi kuin Kahi-tiilistä tai betonista tehty lämpövarasto.

Eri materiaalien yhdistelykin on järkevää (ja siitä voi tehdä jopa järkevän rakennelman), koska niiden lämmönluovutusominaisuudet ovat erilaiset eli ne tasaavat toisiaan.

Autiomaat ovat öisin kylmiä, koska kivien ja hiekan lämmönvarastointikyky on huono. Auringon lämmön varaamisen öiksi tekevät Suomessakin puut ja maassa oleva kosteus, ei itse maa.

Itse kuitenkin olen kokeilemassa 200 litran paksusta muovista tehtyä vesitonkkaa. Ostin tuollaisen muutamalla kympillä Juurikorven käytettyjen tavaroiden kaupasta(**) ja siinä oli ilmeisesti ollut laivakäyttöä varten varastoituja intialaisia suolakurkkuja. Tonkan pystyy sulkemaan täysin tiiviisti, vaikka se olisi kallellaan. Miinuspuolia on se, että 200 kilon painosta täyttä vesitonkkaa ei pysty siirtämään kovinkaan helposti ja täyttäminen lopullisessa paikassa voi olla hankalaa.
200 litraa vettä vastaa tonnia kahitiiliä (puoli kuutiota, 113 kappaletta, 77 euroa). Tuo tonkka pystyy siis  säilömään 2,3 kilowattituntia lämpöä, noin 23 sentillä. Sisällä oleva vesi maksaa noin 50 senttiä. Tonkka maksaa itsensä vuodessa.
Ainakin teoriassa. Vaimo nimittäin inhoaa tonkan ulkonäköä ja yrittää piilottaa sen epätarkoituksemukaisiin piiloihin.
PS. Miksi Suomessa ei tehdä järvellä kelluvia kasvihuoneita?
PPS. Vastaus retoriseen kysymykseen: jos tuhatkiloinen tiilinen leivinuuni lämpenee kaikkialta neljäkymmentä astetta huoneenlämpöä lämpöisemmäksi, se varastoi hieman yli yhdeksän kilowattituntia, noin eurolla lämpöä.

Jatkuu myöhemmin osalla II: faasinmuutosmateriaalit.

(*) lämmön varastoinnin oletetaan pitävän kasvihuoneen lämpötilassa, joka reagoi tunnissa vain 10%/20% ulkolämpötilan ja sisälämpötilan eroon. Esimerkiksi jos ulkona on 15 astetta ja sisällä 17 astetta, seuraavan tunnin sisällä on 0,2 * (17-15) astetta eli 16,6 astetta)
(**) http://www.uuttajawanhaa.fi/, tonkista kuva heti etusivun kuvan vasemmassa laidassa.