Aktiivsed tarbijad tuleviku energiasüsteemis. Arengusuundumused aastani 2040

Eilse energiasüsteemi passiivsed tarbijad kujunevad tuleviku süsteemi aktiivseteks osalisteks. Kodumajapidamised ja ettevõtted osalevad üha enam elektrienergia tarbimise juhtimises ja tootmises ning nende aktiivne panus võimaldab luua tõhusama ja keskkonda säästvama energiasüsteemi. 

Joonis 1. Elektrisüsteem täna ja homme
Allikas: Energy Atlas (2018)

• Aktiivsed tarbijad on sellised tarbijad, kes kasutavad uudseid tehnoloogiaid oma energiatarbimise juhtimiseks. Aktiivsed tarbijad näiteks vähendavad oma tarbimist tippkoormuse ajal või on valmis tarbimist edasi lükkama ajale, mil energiat on süsteemis ja turul rohkem saada.
  
• Tootvad tarbijad on sellised aktiivsed tarbijad, kes lisaks tarbimise juhtimisele toodavad ise elektrienergiat. Tootev tarbimine hõlmab nii elektrienergia tootmist enda nõudluse katmiseks kui ka ülejääva energia pakkumist elektrivõrku teiste tarbijate nõudluse katmiseks, saades selle eest tasu või tarbimise krediiti.

Tootev tarbimine on kiiresti kasvanud ja suurendab kodude energiasõltumatust

Elektrisüsteemis kasvab hajatootmine: suurte tootjate kõrvale lisanduvad ja osaliselt ka asendavad neid paljud väiksemad taastuvenergia tootjad. Eleringi 2022. aasta prognoosi järgi hajatootmise teel toodetava elektrienergia kogus 2050. aastaks peaaegu viiekordistub, kasvades 2025. aasta tasemelt ehk 777 GWh-lt 2050. aastaks 3724 GWh-ni.

Suuremate hajatootjate kõrvale on kiiresti lisandunud majapidamised, kes on tarbimise kõrval asunud ka ise elektrit (peamiselt päikeseenergiast) tootma. Näiteks 2007. aastal oli kuni 25 kW tootmisvõimsusega tootvaid tarbijaid ainult üks, ent 2022. aastal oli neid juba 9311 ehk ligi 2% kõigist majapidamistest. Tarbijate toodetud elekter moodustab praegu keskmiselt 24% nende enda tarbimisest ning tunde, mil nende tootmine ületab tarbimist, on aastas umbes 13%. Tootva tarbimise tõukejõuks on olnud ühest küljest päikesepaneelide hinna langemine ning teisest küljest majapidamiste soov vähendada energiale tehtavaid kulutusi, toota ja kasutada energiat säästlikumalt ning suurendada oma elektrivarustuse paindlikkust ja kriisikindlust.

2022. aastal tootsid tootvad tarbijad elektrivõrku 61 GWh energiat ja tarbisid 665 GWh energiat. Tootvate tarbijate toodangu osakaal elektrienergia tootmises on veel väike, moodustades alla 1% Eesti kogutoodangust ja umbes 12% päikeseenergia toodangust. Tootvad tarbijad tarbivad umbes 8% Eestis tarbitavast elektrienergiast.

Tootev tarbimine kasvab ka tulevikus, kuid see ei ohusta energiasüsteemi tasakaalu. Aastatel 2021–2022, kui elektrihind oli kõrge, tootva tarbimise juurdekasv kiirenes, ent järgmisel kümnendil see eeldatavasti aeglustub.

Joonis 2. Tootvate tarbijate arvu kasvu prognoos
Allikas: STACC Arenguseire Keskuse tellimusel

Hinnangute järgi on 2040. aastal Eestis tootvaid tarbijaid 2–4 korda praegusest rohkem, s.o 17 102–43 994 tootvat tarbijat, kes toodavad ja tarbivad samuti 2–4 korda praegusest rohkem energiat ehk vastavalt 111–202 GWh ja 1219–2208 GWh. Kuna aga Eesti üldine elektritootmine ja -tarbimine kasvavad praeguste prognooside kohaselt sarnases suurusjärgus, ei ole oodata tootvate tarbijate toodetud ja tarbitud elektri osakaalu kasvu elektri kogutootmises ja -tarbimises, mistõttu mõju energiasüsteemile ka pikas perspektiivis oluliselt ei muutu.

Tootva tarbimise juurdekasvu soodustaksid järgmised asjaolud ja energiapoliitilised sammud:

• Tehnoloogia areng ja tasuvus: päikesepaneelid peaksid muutuma järjest tõhusamaks, võimalused integreerida neid teistesse materjalidesse (näiteks katusekattesse) suurenema ning nende tasuvus paranema. Samuti peaks kasvama akusalvestite kasutusiga ja paranema tasuvus.
  
• Elektrihinna tase: elektrienergia turuhind peaks võimaldama mõistliku kasumlikkusega tootvat tarbimist, muu hulgas peaks hinnatase olema piisavalt kõrge, et energia tootmine omatarbe katmiseks ja energia võrku müümiseks ka suurema päikeseenergia toodanguga perioodidel end ära tasuks.
• Elektrivõrguga liitumise võimalused: jaotusvõrguga liitumine peaks tootvate tarbijate jaoks olema hõlbus ja taskukohane, s.t võrgu arenduskulude kandmise kohustus ei tohiks lasuda täies ulatuses liitujal, samuti ei tohiks võrguteenuse kasutamise tasu pärssida tootvat tarbimist ja osalemist süsteemi teenustes, näiteks tarbimise juhtimist.
• Uudsete tegutsemismudelite levik: näiteks energiaühistud, isikult-isikule-energiaturg, tootmis- ja salvestusvõimaluste agregeerimine või rentimine. Need on vaid mõned esiletõusvad tegutsemismudelid, mis avardaksid võimalusi tootvaks tarbimiseks.

Tootvatel tarbijatel aitaks päikeseenergia tootmise päevasisest ebaühtlust siluda ja omatarbimise osakaalu kasvatada aktiivsem tarbimise juhtimine, sealhulgas energia salvestamine lokaalsetesse akudesse. Akude tehnoloogial ja tasuvusel on veel arenguruumi, kuid ka praegu päikeseenergia tootmist akudega kombineerides väheneb akude tasuvusperiood võrreldes akude eraldi kasutamisega märkimisväärselt, kahanedes näiteks salvestusmahu 5 kWh korral 15 aastalt 5 aastani. Madalam akusüsteemide hind suurendab aktiivsete ja tootvate tarbijate võimet juhtida oma tarbimist, mis omakorda suurendab nende panust süsteemi stabiilsusesse.

Tootva tarbimise juurdekasv on energiasüsteemi jaoks kahe teraga mõõk: ühest küljest pakub see täiendavaid heitmevaba tootmise võimsusi ja vähendab üldist energiatarvet jaotusvõrgust võtmata jääva energia võrra, teisalt võib see süsteemi destabiliseerida, kuna lisab võrku toodangut ülejäägiga tundidel ja täiendavat tarbimist (mille muul ajal ise katab) puudujäägiga tundidel. Kuid niikaua, kui tootva tarbimise lisandumine käib samas tempos kogutootmise ja -tarbimise kasvuga, ei ohusta see süsteemi stabiilsust ega vaja täiendavate salvestus- või juhitavate võimsuste olemasolu süsteemi tasandil.

Tarbimise juhtimine kasvab, aga potentsiaali on palju enamaks

Varem on tootmist ja tarbimist tasakaalu viidud eelkõige energia pakkumisega, suurendades või vähendades elektritootmist. Avatud energiaturul, kus on kasvanud juhitamatu energiatootmise osakaal ja tarbimise tipukoormused, on üha olulisem tarbimistippe siluda ja süsteemi tasakaalu tagada elektritarbimise nõudluse juhtimise teel. Tarbijad on seda hinnatundlikumad ja seda rohkem valmis tarbimist juhtima, mida rohkem on energia suure nõudluse tippe, mille korral hind on kõrgem. Viimaste aastate trendid näitavad, et tarbimistippude maht on märkimisväärselt kasvanud: 2020. aastal oli tippude maht 75,4 MWh, 2023. aastal juba 105,7 MWh. Aktiivseid tarbijaid, kes kõrge elektrihinna korral tarbimist teadlikult vähendavad, on Eesti elektriturul veel vähe: 2021. ja 2022. aastal vähendas oma elektritarbimist vastavalt elektrihinnale 3320–7078 tarbijat.

Tarbimise vähendamise potentsiaal on Eestis talvisel ajal ülikõrge hinnaga tundidel (ligikaudu 1500 €/MWh) kokku 75–100 MW, mis moodustab umbes 6% kogutarbimisest (tiputarbimine Eestis on umbes 1,6 GW). Tarbijad õpivad üha enam hinnatippude ajal oma tarbimist juhtima. Näiteks 7. detsembril 2021 vähendasid aktiivsemad börsihinnaga tarbijagrupid ülikõrge hinnaga tundidel oma tarbimist 2–4%, ent 5. jaanuaril 2024 vähendasid kodutarbijad ja töötleva tööstuse ettevõtted oma tarbimist juba 10–12%. Tootvad tarbijad on ühed eeskujulikumad tarbimise juhtijad, vähendades näiteks kodutarbijate seas tarbimist peaaegu 2,5 korda rohkem. Samas, nende väikesest osakaalust (8% elektrienergia kogutarbimisest) tulenevalt on nende mõju nõudluse ja pakkumise tasakaalule väike.

Praegu osalevad tarbimise juhtimises ainult börsipaketiga tarbijad, kuid agregeerimisteenuste turuletulek võimaldaks kaasata ka fikseeritud hinnaga tarbijaid. Agregeerimiseenuse korral makstaks oma tarbimist vähendanud (või odava elektri hinnaga tundidel suurendanud) tarbijatele selle eest lisatasu vastavalt reguleerimisturul kujunevatele hindadele. Sel juhul suureneks tarbimise vähendamisepotentsiaal veel 25 MW võrra. Selleks oleks elektrituruseadust vaja täiendada tarbimisvõimsuste agregeerimisel põhinevate ärimudelite ja reguleerimisturu regulatsiooniga.

Tulevikus suurendaksid aktiivset tarbimist ja tarbimise juhtimist järgmised tegurid:

• hinnatundlike aktiivsete tarbijate kasv, kes eelistavad muutuva elektrihinnaga lepinguid, on valmis neid vahetama ning osalema agregeerimisteenustes, kus teenuse osutaja koondab erinevaid tarbijaid ja vajadusel suurendab või vähendab nende tarbimist vastavalt energiahinnale;
• elektrimüügi turul valitsev tihe konkurents ja turu vähene kontsentreeritus, mis võimaldab juurutada tarbimise juhtimise teenuseid ning kaasata rohkem majapidamisi ja muid majandusüksuseid tarbimise juhtimisse, samuti tagab tarbimise ja tootmise agregeerimiseks vajalike andmete liikumise;
• aktiivset ja tootvat tarbimist võimaldavate tehnoloogiate, sealhulgas salvestus-, soojuspumpade, elektrisõidukite ja nende laadimise ning tarbimise juhtimise automatiseerimise tehnoloogiate tasuvuse paranemine ja laialdasem kasutamine.

Tarkade elektritarvikute, salvestustehnoloogiate ja agregeerimisteenuste levik suurendab oluliselt tarbimise juhtimise potentsiaalset mahtu elektrisüsteemis, aidates praegusest oluliselt rohkem kaasa nii nõudluse ja hinna tippude silumisele kui ka energiasüsteemi üldise tõhususe paranemisele. Eeldades, et 2040. aastal on umbes 35 000 aktiivset tarbijat, võib tarbimise juhtimise potentsiaal suureneda ligikaudu +/- 400 MW-ni, kui elektrihind ületab 1500 €/MWh piiri. Sellest umbes +/- 175 MW on tootvate tarbijate toomise ja salvestamise, +/- 145 MW soojuspumpade ning +/- 80 MW elektriautode laadimise tarbimise juhtimise maht.

Joonis 3. Tarbimise juhtimise potentsiaal aastal 2040

Tarbimise juhtimise võimalikku mahtu mõjutab kõrge hinnaga perioodide kestus. Pika kestusega (s.o mitu tundi kestva) kõrge hinnaga perioodil ei ole võimalik kõiki seadmeid pidevalt alakoormata ega ainult salvestatud energiat tarbida.

Kui tarbimise juhtimises saavad ülekaalu automatiseeritud lahendused ehk hulk nutikaid elektritarvikuid nihutab oma tarbimise samadele madala hinnaga tundidele, siis tekivad koormus- ja hinnagraafikutes uued tipud ning päev-ette-hinnastamine muutub ebatäpseks. Süsteemioperaatorile tähendab see vajadust osta neil uutel tiputundidel reservvõimsust, kergitades seeläbi elektri hinda.

Kokkuvõttes, tarbimise juhtimise roll energiasüsteemis suureneb. Poliitikakujundamise raames oleks elektrituruseadust vaja täiendada tarbimisvõimsuste agregeerimisel põhinevate ärimudelite ja reguleerimisturu regulatsiooniga, mis muu hulgas võimaldaks kaasata tarbimise juhtimisse ka fikseeritud elektrihinnaga kliendid.

Võrgutasudest saab oluline energiaturgu mõjutav tegur

Eilsepäeva elektrienergia jaotusvõrgus oli väike arv tsentraalseid tootjaid ühendatud tarbijatega ühesuunaliselt. Samm-sammult liigume hajusama, kahesuunalise ja paljude aktiivsete klientidega jaotusvõrgu kujunemise poole, kus tarbijad saavad enda toodetud või salvestatud energiast üle jääva energia tagasi süsteemi anda ja puudu jääva energia süsteemist võtta.

Elektrilevi investeeringute prognoosi baasstsenaariumi järgi on jaotusvõrgu arenduse investeeringute baasvajadus 2024–2035 ajavahemikul 1390 miljonit eurot. Kui lisaks baasstsenaariumile tehakse ka tootmise ja tarbimise suunal läbilaskevõime tugevdamiseks vajalikud arendused, siis lisandub baasstsenaariumile 670 miljonit eurot. Seega, nimetatud ajavahemikul on aastane keskmine investeeringuvajadus kokku 172 miljonit eurot (2023. aastal investeeris Elektrilevi umbes 167 miljonit eurot).

Praegune võrgutasude suurus ja struktuur pole piisav investeeringute katmiseks, sealhulgas hajusalt paiknevatele tootvatele tarbijatele liitumisvõimaluste loomiseks. Elektrilevi prognoosi järgi katavad võrgutasud praeguse võrgutasude arvestuse põhjal aastatel 2023–2035 hinnanguliselt 44% investeeringutest. Kui võtta arvesse ka tootmise ja tarbimise läbilaskevõime tugevdamiseks tehtavaid investeeringuid, katavad võrgutasud ligikaudu 35% investeeringutest.

Seetõttu on prognoositav, et võrguteenuste hinnad ja nende osakaal energiahinnas kasvavad. Võrgutasude üldine tõus, mida on ette näha seoses jaotusvõrgu suure investeeringuvajadusega, võib suurendada tootva tarbimise tasuvust, kuna võrgutasud on arvestatud võrku antud või sealt võetud energiakoguste pealt: tootev tarbimine, mis vähendab sõltuvust jaotusvõrgust, vähendab ka majapidamiste kulutusi võrgutasudele. Samas, kui võrgutasusid hakatakse kohaldama pigem tootmise või salvestamise võimsuste järgi – erinevalt praegusest praktikast arvestada neid toodetud ja tarbitud energiakoguste pealt –, siis see võib pärssida tootvat tarbimist, kuna tasuvus võib väheneda.

Võrgutasude kujundamisel tuleb sageli arvestada vastandlikke eesmärke. Ideaalis peaksid võrgutasud olema kujundatud selliselt, et need kataksid elektrivõrgu kulud ja toetaksid elektrisüsteemi tõhusust tervikuna, mitte ei toetaks ühte tarbijate segmenti teiste arvel. Teisalt võib olla mõistlik tasude abil võimendada hinnasignaale, mis ajendaks võrgukasutajaid käituma aktiivsete tarbijatena. Tarbimise juhtimiseks saab lisastiimuleid luua ajapõhiselt muudetava võrgutasuga, mis kerkiks tipukoormuse perioodidel ja langeks väikese koormusega perioodidel.

Elektri salvestamise soodustamine saab ennetada kulukat elektrivõrgu arendamist. Võrguga ühendatud salvestusvõimsused ja nende tsüklite süsteemne juhtimine aitab võrgus nõudlust ja pakkumist ning sagedust stabiliseerida. Salvestust soosiv võrgutasude struktuur, mis muu hulgas arvestab salvestamise tulusid ja kulusid süsteemi vaates, stimuleerib salvestusseadmete laialdasemat kasutamist. Aktiivsele tarbijale toob näiteks võrgust salvestatava energia puhul võrgutasu kaotamine 5 kWh aku korral kaasa säästu aastas suurusjärgus 100–150 eurot aastas.