Elektriautode, soojuspumpade, päikesepaneelide ja koduste akusalvestite arv kasvab rohepöörde tuules kiiresti. Energiamajanduse arengukava prognoosib, et 2035. aastaks on 80 protsenti Eesti sõiduautodest elektriautod ja soojuspumpade arv on vähemalt kahekordistunud. Rohepööre ei tähenda aga ainult uusi autosid ja küttelahendusi – see muudab kogu elektrisüsteemi toimimisloogikat. Küsimus ei ole enam selles, kas need muutused tulevad, vaid kas meie elektrivõrk on selleks valmis.

Tallinna Tehnikaülikoolis tehtud värsked uuringud näitavad, et uute seadmete samaaegse kasutuse korral võib Eesti jaotusvõrkude koormust suurendada kuni viiekordseks. See ei ole teoreetiline risk, vaid realistlik stsenaarium olukorras, kus katame lõviosa meie päevasest energiavajadusest elektriga.

Eesootavad muutused

Seni on elektrivõrk olnud ehitatud loogikale, kus elekter liigub suurtest tootmisjaamadest tarbijani ning koormus kasvab aeglaselt ja prognoositavalt. Rohepööre on pööranud selle loogika pea peale.

Tarbijad on ühtaegu nii tootjad kui ka paindlikud tarbijad. Elektriautod ei ole enam lihtsalt transpordivahendid, vaid suured mobiilsed elektritarbijad. Soojuspumbad asendavad fossiilkütusel põhinevat kütmist. Päikesepaneelid toodavad elektrit tagasi võrku. Kõik see tähendab, et elektrienergiat toodetakse ja tarbitakse heitlikult ning suur hulk elektrit liigub võrgus kahesuunaliselt.

Kui tuhanded elektriautod hakkavad õhtul tööpäeva lõpus samaaegselt laadima ja soojuspumbad külmal talveõhtul täisvõimsusel tööle lülituvad, tekivad võrku koormustipud, milleks see algselt projekteeritud ei ole. Selliselt kuhjuvad koormused põhjustavad ülekoormusi ja pingeprobleeme ning tekitab vajaduse võrku tugevdada.

Eriti teravalt puudutab see hajaasustusalasid, kus elektriliinid on pikad ja tarbijad paiknevad hajutatult. Pikkade liinide tõttu on pingelangused suuremad ja võimsusreserv väiksem – see tähendab, et kriitiline piir saabub seal kiiremini kui tihedamate asustustega linnades.

Ida-Virumaal kitsamalt on olukord veel tundlikum, sest ühtaegu muutub seal nii majanduse struktuur kui ka kujundatakse ümber piirkonna energiasüsteemi. Fossiilkütustelt üleminek ja elektrifitseerimine peavad toimuma viisil, mis ei sea piirkonda täiendava surve alla.

Uued seadmed võrgus ja nende tegelik mõju

Analüüsisin temaatikat juba oma magistritöös, keskendudes linnalähedasele uusarendusele, kus elektriautod ja soojuspumbad on juba igapäevased. Analüüs kattis erinevaid stsenaariume, alates tavapärasest seadmete lisandumisest kuni nutika juhtimiseni, kus tarbimist ajastatakse.

Tulemused näitasid selgelt, et kui elektriautode laadimine ja soojuspumpade töö langevad ajaliselt kokku, võib mõnes võrguosas koormus kasvada neli kuni viis korda. Elektriautod tekitavad lühiajalisi, kuid väga kõrgeid tippe (Joonis 1). Soojuspumbad seevastu hoiavad koormuse pikema aja jooksul kõrgel tasemel. Üheskoos muudavad need võrgu töörežiimi oluliselt.

Samuti selgus, et kui suure võimsusega seadmeid paigaldatakse oma suva järgi rohkem kui umbes 40 protsenti hoonetesse, tekivad vanemates võrgupiirkondades ülekoormused. Hajaasustuses võib see piir saabuda veelgi varem. Laadija võimsus mängib siin suurt rolli: 3,7 kW laadijad on võrgule oluliselt leebemad kui juba tavapäraseks saanud 11 kW lahendused.

Neile lisanduvad ka päikesepaneelid ja akud. Päikesepaneelid vähendavad küll üldist võrgukoormust, kuid tekitavad hetki, mil elekter liigub tagasi võrku. Kui selliseid tootjaid on palju, on võrku keerukam juhtida. Akusalvestid aitavad olukorda tasakaalustada, siludes tippe ja suurendades kohapealset tarbimist. 

Senised planeerimismudelid eeldasid stabiilset ja etteaimatavat tarbimist. Tegelikkuses on tarbimine aga muutunud etteaimamatuks ja kiiresti muutuvaks.

Mõju tarbijale ja lahendused

Kõik see kokku võib tähendada liitumispiiranguid, suuremaid võrguinvesteeringuid ja pikas plaanis kõrgemaid võrgutasusid. Samas tähendab see ka seda, et tarbija roll muutub aktiivsemaks: igapäevaselt saab ajastada elektriauto laadimist või juhtida nutikalt oma soojuspumba tööd.

Teisisõnu – tulevikus ei ole küsimus ainult selles, kui palju me elektrit tarbime, vaid millal me seda teeme.

Võrgu vaates ei seisne lahendus ainult kaablite jämedamaks ehitamises. Vajalik on muuta võrgu planeerimise metoodikat nii, et see arvestaks koormuste kuhjumise, hajutatud tootmise ja piirkondlike eripäradega. Tuleb leida tasakaal võrguinvesteeringute ja nutika juhtimise vahel.

Praegu tegelen Argo Rosina ja Vahur Maaski juhendamisel oma doktoritööga, arvestades just nende fookustega. Keskendun sellele, kuidas hinnata realistlikult koormuste levikut ja kriitilisi piire ning kuidas kavandada võrku nii, et rohepööre oleks tehniliselt toimiv ja majanduslikult mõistlik – nii linnades kui ka Ida-Virumaal.

Elektrivõrk on nagu külavahetee: kui sinna suunatakse korraga liiga palju raskeid veokeid, tuleb kas teed laiendada või liiklust targemini korraldada. Eesti peab nüüd otsustama, kuidas seda teha enne, kui tee kitsaks jääb.

Järeldused põhinevad Õiglase Üleminekufondi projekti “Uudsete taastuvenergia tootmis- ja paindlikkustehnoloogiate uurimine ja arendamine” raames läbiviidud uuringutel.