Sähköhuolto

Järjestelmän ylläpito

Vastuunjako

Sähkön tuotanto ja myynti hoidetaan voimayhtiöiden toimesta, joita on Suomessa noin 70. Tuotantoyhtiö voi toimia myös sähkön jakelijana, mutta suurimmat yhtiöt, joiden siirtämä sähkömäärä on yli 200 GWh vuodessa, joutuvat erottamaan sähkön jakelun sähkön myynnistä erilliseen yhtiöön.

Vapaan kilpailun piiriin kuuluvissa maissa sähkön siirrosta ja järjestelmän ylläpidosta vastaa yleensä erillinen kantaverkkoyhtiö. Se ei itse voi olla sähkön myyjänä, koska se on järjestelmäoperaattorina toimiessaan monopoliasemassa. Sen sijaan kantaverkkoyhtiö toimii yleensä valtakunnan tai kansainvälisten sähköpörssien omistajana.

Suomessa järjestelmävastaavana ja siirtoverkon omistaja toimii Fingrid Oyj, joka on yksityinen yhtiö. Suomen valtio omistaa yhtiöstä noin 30 %. Sähköpörssi eli Nordpool on puolueeton markkinapaikka, joka on Pohjoismaiden kantaverkkoyhtiöiden omistama.

Sähkön tuotanto, myynti ja jakelu

Sähkön tuotanto ja myynti ovat vapaan kilpailun piiriin kuuluvaa toimintaa. Jokainen myyjä vastaa siitä, että hän hankkii joka tunti myyntiä vastaavan määrän sähköä. Jos tase ei täsmää, niin myyjä joutuu ostamaan puuttuvan sähkön ns. tasesähkömarkkinoilta, jossa sähkö on yleensä kalliimpaa kuin muualla.

Sähkön jakelusta vastaa usein alueellinen sähköyhtiö, joka voi myös myydä ja tuottaa sähköä. Isommat yhtiöt joutuvat eriyttämään sähkönjakelun sähkön myynnistä vuoden 2007 alusta alkaen.

Taajuuden ylläpito

Jokainen sähkömarkkinaosapuoli pyrkii pitämään ostonsa ja myyntinsä joka tunti tasapainossa. Tämä ei kuitenkaan käytännössä onnistu. Jos kulutusta on enemmän kuin tuotantoa, taajuus pyrkii laskemaan. Tuotannon ja kulutuksen tasapainoa hoidetaan lyhytaikaisesti sekuntien sisällä taajuussäädön avulla. Minuuttien tasolla säädöstä huolehditaan ns. säätösähkön markkinoilla, joista huolehtivat kantaverkkoyhtiöt yhteispohjoismaisesti.

Tuotantohäiriöt

Järjestelmävastaava on varautunut myös ennakoitavissa olevien verkon ja tuotantokoneiston häiriöihin. Suunnittelun lähtökohtana on, että mikään yksittäinen vika ei saa verkkoa pois toiminnasta (n-1 kriteeri). Jos suurin käytössä oleva voimalaitos eli Olkiluodon 850 MW:n yksikkö putoaa äkkiä verkosta, sen tuottama sähkö pitää täyttää taajuussäädön ja varavoimalaitosten avulla.

Häiriötilanteissa voimalaitosten taajuussäätö käynnistyy välittömästi, kun taajuus vaihtelee välillä 49,9 - 50,1 Hz. Jos taajuus laskee alle 49,9 Hz:n käynnistyvät yhteispohjoismaiset taajuusohjatut reservit 5 - 30 sekunnissa täyteen tehoonsa. Näitä on Pohjoismaissa yhteensä 1200 MW. Tämän jälkeen taajuusohjatut reservit täytyy vapauttaa uuden häiriön varalle viimeistään 15 minuutin kuluttua häiriön alkamisesta ns. nopeiden reservien avulla.

Käytännössä on sovittu, että kukin Pohjoismaan korvaa poispudonneen voimalansa tehon nopeiden reservilaitosten avulla siten, että Ruotsin rajajohtojen teho on 15 minuutin kuluttua sama kuin ennen häiriön alkamista. Nopeat reservit käynnistetään seisokista täyteen tehoonsa noin 3 - 10 minuutin kuluttua käynnistyskäskystä, joka annetaan Fingridin keskusvalvomosta Helsingistä. Suomessa nopeita reservejä on noin 1000 MW tehon edestä. Osa reserveistä muodostuu poiskytkettävistä teolliskuormista.

Koko Etelä-Ruotsin pimentänyt sähkökatko aiheutui siitä, kun Oskarshamnin 3:n 1000 MW ydinvoimala meni pikasulkuun ja sen jälkeen noin 5 minuutin kuluttua tapahtui toisella sähköasemalla maasulku. Järjestelmä olisi kestänyt kumman tahansa vian erikseen, mutta ei kahta vikaa, jotka tapahtuvat alle 15 minuutin sisällä toisistaan. Pohjoismaat pohtivat parhaillaan, tulisiko kriteerejä tiukentaa.

Siirto- ja jakeluhäiriöt

Usein häiriössä on kysymyksessä sähkön jakeluhäiriöt, joissa puut kaatuvat linjoille myrkyn tai lumen takia ja katkaisevat sähkönjakelun paikallisesti. Myös korjauksen aikana voi tapahtua pahoja häiriöitä. Esimerkiksi kesällä 2003 tapahtunut maasulku Kruunuhaan sähköasemalla pimensi sähköt melkein kaikilta Helsingin seudun asukkailta. Asemalla oli tehty huoltotöitä ja maadoituskaapelit unohtuivat johtoihin kiinni, kun virrat kytkettiin verkkoon.

Valtakunnan verkon johdot ovat sen verran korkeita ja johtokadut niin leveitä, että myrskyt eivät pääse vaikuttamaan sähkön korkeajännitesiirtoon. Kuitenkin Koillis-Yhdysvalloissa 50 miljoonaa ihmistä jäi noin vuorokauden ajaksi ilman sähköä, kun ensin puu kaatui suurjännitelinjalle eivätkä operaattorit eivät reagoineet vikaan riittävän nopeasti. Koko Koillis-Yhdysvaltojen sähköverkko kaatui asema toisensa jälkeen kuin dominonappulat.

Yhdysvaltojen sähkökatkoksen ongelma oli tietokoneiden ja simulointiohjelmien hitaus. Ne laskevat verkon tilan vain 10 minuutin välein. Tällöin ne eivät kerro juuri sen hetken tilannetta vaan historiaa. Nyt tietokoneet on ohjelmoitu laskemaan Koillis-Yhdysvaltain verkon tila 5 minuutin välein. Tämäkin saattaa olla liian hidas aikaväli kaskadihäiriöissä, jollaiseksi Yhdysvaltojen häiriö määriteltiin.

Yleisimmät ongelmat siirtoverkoissa aiheutuu puiden kaatumisesta avojohtojen päälle. Esimerkiksi Etelä-Ruotsissa tammikuun alussa 2005 ollut myrsky aiheutti sen, että tuhansia kotitalouksia oli ilman sähköä yli kuukauden. Tämän jälkeen moni omakotitalon ja maatilan omistaja hankki itselleen oman diesel- tai bensiinimoottorin, jonka avulla välttämättömimmät toiminnot voitiin hoitaa. Ruotsissa myös kunnat ovat varautuneet hoitamaan paikallisen sähkö- ja lämpöhuollon, vaikka valtakunnanverkko olisi pimeänä pitkääkin. Suomessa vastaaviin häiriöihin ei ole varauduttu.