Tuulivoiman huoltovarmuustyö korostuu infrastruktuurien muuttuessa

Huoltovarmuuden turvaaminen on monen tekijän summa, ja se edellyttää sekä yksityisen että julkisen sektorin osallisuutta. Huoltovarmuudessa lähdetään liikkeelle kysymyksestä, mikä on jokapäiväisen arkemme sujuvuuden kannalta välttämätöntä, ja edelleen, kuinka nämä peruspalvelut ja -rakenteet toimivat kaikenlaisissa tilanteissa.   

Riskit ja uhat huoltovarmuudelle ovat kuitenkin yhä konkreettisempia, vakavampia ja monialaisempia. Huoltovarmuuden parantaminen edellyttää lisäksi, että ymmärrämme peruspalvelujamme kannattelevia infrastruktuureja ja niiden muutoksia. Infrastruktuureja voisi yksinkertaistaen kuvata sellaisiksi rakenteiksi, jotka tulevat tavallisille ihmisille näkyväksi vasta silloin, kun ne eivät jostain syystä toimi odotetulla tai totutulla tavalla. Kun esimerkiksi sähkön riittävyydestä käytiin keskustelua talvella 2022–2023, moni heräsi ajattelemaan, millä tavalla oma koti pysyy talvipakkasina lämpimänä mahdollisissa sähkökatkoissa.  

Huoltovarmuuskeskuksessa ja Huoltovarmuusorganisaation energiahuoltosektorin pooleissa on tehty monenlaista työtä monimutkaistuvien energiajärjestelmien keskellä. Energiasektorilla on järjestetty esimerkiksi alueellisia sähkönjakeluhäiriöihin liittyviä varautumisharjoituksia (RESPA22 , POIKKI24) ja selvitetty ja jaettu energiayhtiöissä havaittuja oppeja kriiseistä. Toisaalta työtä on tehty myös pienempien osa-alueiden, kuten kaukolämpöyhtiöiden varautumisen, parissa. Laajassa poikkisektoraalisessa kartoituksessa selvitettiin energiaan liittyviä keskinäisriippuvuuksia.

Myös tuulivoima näkyy huoltovarmuustyössä

Tuulivoima on yksi merkittävistä sähköinfrastruktuurien muutostekijöistä. Sitä on kuvattu jopa yhdeksi nopeimmin kasvavista, kilpailukykyisimmistä ja vähiten haittoja aiheuttavista uusista sähköntuotantomuodoista. Tuulivoimasta on Suomessakin tullut vuositasolla toiseksi merkittävin sähköntuotantomuoto, ja hetkittäin tuulesta temmataan huomattava osa senhetkisestä tehosta. Kappalemääräisesti Suomessa on Suomen Uusiutuvat ry:n mukaan lähes 2000 tuulivoimalaa. Niiden taustalla on lukuisia yrityksiä, joilla on merkityksellinen asema myös huoltovarmuustyössä.

Energiahuoltosektorin sähköpooli edistää Suomen sähköhuollon toimijoiden varautumista. Sähköpooli on vapaaehtoisuuteen pohjautuva verkosto, joka kokoaa yhteen alan huoltovarmuuskriittisiä yrityksiä. Poolin varautumisyhteistyön kannalta on välttämätöntä ymmärtää toimialaa ja sen muuttuvia infrastruktuureja. Tällainen tilanneymmärrys puolestaan vaatii aktiivista verkostoa, jossa yhteistä tietopohjaa rakennetaan, ja jossa yritysten keskeisissä tehtävissä toimivat asiantuntijat pääsevät paitsi kehittämään osaamistaan, myös viemään uusia oivalluksia osaksi jokapäiväistä toimintaa. 

Sähköpoolissa on kiinnitetty huomiota myös tuulivoimaan. Poolin toimintaan on esimerkiksi aktiivisesti kannustettu uusia tuulivoima-alalla toimivia yrityksiä. Yritysten paremman tavoittamisen lisäksi poolityössä kiinnostavia kysymyksiä ovat esimerkiksi tuulivoiman infrastruktuureihin liittyvät riskit ja keskinäisriippuvuudet, sekä toisaalta toimenpiteet ja yhteistyö, millä häiriönsietoisuutta yrityksissä voidaan lisätä. Osana tuulivoima-alan varautumisen kehittämistä poolin toimeksi antamana toteutettiin Tuulesta temmattua – tuulivoima ja huoltovarmuus-raportti, joka valmistui vuonna 2024.

Raportissa selvitettiin tuulivoiman nykytilaa sekä siihen liittyviä huoltovarmuusnäkökulmia. Raportin tavoitteena oli valaista tuulivoimaan liittyviä uhkia, rakenteita, ilmiöitä sekä keskinäisriippuvaisuuksia ja muodostaa parempaa ymmärrystä siitä, millaista huoltovarmuustyötä tuulivoimaan liittyen tulisi jatkossa tehdä. Raporttia varten haastateltiin kymmeniä elinkeinoelämän ja viranomaisten edustajia. Lisäksi raporttiin toteutettiin systemaattinen kirjallisuuskatsaus tuulivoimaan liittyvään tieteelliseen tutkimukseen v. 2020–2024. Raportin julkinen versio on julkaistu Huoltovarmuuskeskuksen verkkosivuilla (pdf).

Kyberfyysiset riskit korostuvat

Raportin havainnot ilmentävät mielenkiintoisesti muuttuvia infrastruktuureja. Esimerkiksi tuulivoimaan liittyy sellaisia monimutkaisia toimija- sekä kehitysrakenteita, joiden syvyyttä tai merkitystä ei välttämättä tule ajatelleeksi, kun systeemi toimii halutulla tavalla. Tuulivoima-alalla on esimerkiksi monenlaisia omistajaprofiileja, ja tuuliturbiinien valmistajilla on mielenkiintoinen ja merkittävä rooli tuulipuistojen koko elinkaaren ajan. Toimijaverkot ovat lisäksi hyvin kansainvälisiä. Nämä ovat olennaisia havaintoja huoltovarmuustyön suunnittelussa.

Etenkin kirjallisuudessa on lisäksi havaittavissa jonkinasteinen huoli jo käytössä olevan, mutta osin vielä uuden teknologian kypsyydestä mahdollisine riskeineen (esim. tehoelektroniikka, josta lisää alempana). Raportin aineiston perusteella merkittävimpänä riskiteemana voidaan pitää tuulivoimainfrastruktuurien kyberfyysistä luonnetta. Tuulivoiman tuottaminen edellyttää esimerkiksi monitasoista valvontaa toimivine tieto- ja viestintäjärjestelmineen. Vaikka yksittäisen tuulivoimalan perusperiaate on melko helposti ymmärrettävissä (tuulen liike-energia muutetaan roottorin pyörimisenergiaksi), tuulella tuotetun sähkön häiriötön jakelu kuluttajille on monenlaisten toimivien infrastruktuurien ja niiden parissa työskentelevien huippuasiantuntijoiden työn summa. Tuulivoiman kyberfyysisyys tarkoittaa sitä, että sekä ns. kybertason että fyysisen tason on toimittava koordinoidusti, jotta voidaan tuottaa haluttua suorituskykyä. Tuulesta hyötyminen ei siis edellytä vain yksittäisten tuuliturbiinien mekaanista, vaan myös vaikkapa etäohjauksen ja tuuliennusteiden, toimivuutta.

Kuten monet rakenteet energiasektorilla, myös tuulivoima on sinänsä altis esimerkiksi äärimmäisille sääilmiöille ja vahingonteoille. Tuulivoimaa kuitenkin suojaa sen hajautuneisuus: yksittäisen tuuliturbiinin vahingoittumisen vaikutukset esimerkiksi akuutin sääilmiön takia ovat koko sähköjärjestelmän tasolla vähäisiä. Tyypillisimpiä sääilmiöitä myös ennakoidaan ja seurataan säännönmukaisesti, mikä näkyy yksittäiselle sähkönkäyttäjälle lähinnä merkittävien sähkökatkojen määrän vähäisyytenä. Osa kansainvälisen tutkimuskirjallisuuden huolenaiheista, kuten trooppiset hirmumyrskyt, eivät puolestaan samalla lailla herätä Suomessa huolta. Ympäristöllisten tekijöiden osalta Suomen olosuhteissa on perehdytty sen sijaan esimerkiksi lapojen jäätämisilmiöön.

Tuulivoiman perustavanlaatuisin ominaispiirre on sään mukaan vaihteleva tuotanto. On esitetty, että tuotannon vaihtelevuus vähenisi, jos tuulivoimalaitoksia rakennettaisiin nykyistä laajemmalle alueelle. Kantaverkkoyhtiö Fingrid on lisäksi jo tovi sitten kiinnittänyt huomiota tuulivoimaloiden tehoelektroniikkaan pohjautuvaan / suuntaajaperustaiseen kytkentätapaan, jossa voimalaitokset eivät tuota ns. inertiaa sähköverkkoon. Inertian väheneminen liittyy esimerkiksi siihen, että sähköverkossa on vähemmän laitoksia, joiden pyörivät koneet vastustavat taajuuden muutoksia. Aihetta tutkitaan tällä hetkellä paljon, ja siihen liittyviä ratkaisuja on myös esitetty. Kirjallisuuden ja haastatteluiden perusteella asiantuntijat pohtivat myös ns. verkon rakentamiseen kykenevän suuntaajateknologian kehittymistä.

Tuulivoima-alan yrityksiä tarvitaan osaksi huoltovarmuustoimintaa

Koska tuulivoimajärjestelmät ovat yhä selvempi osa niin sanottuja kriittisiä infrastruktuureja, alan yritysten tulisi aktiivisesti osallistua huoltovarmuustoimintaan. Jo nyt moni yritys on mukana HVK:n ja sähköpoolin verkostoyhteistyössä, harjoituksissa, ja huolehtii henkilöstönsä osaamisesta esimerkiksi nimeämällä edustajia järjestämiimme koulutuksiin ja seminaareihin. Tuulivoimatoimijoiden osallistumisen ja osaamisen turvin voidaan parempaa häiriönsietoisuutta etsiä yhdessä. HVK:ssa ja poolityössä tehtävät selvitykset ja tilannekuvatyö parantavat tällaisen yhteistoiminnan edellytyksiä. 

Tuulivoima ilmentää hyvin nyky-yhteiskuntien infrastruktuureja, joiden turvaamisessa harvoin on mustavalkoisia totuuksia. Vaikka tuulivoiman häiriönsietoisuuden on nähty parantuneen kuluneina vuosina on tuulivoimatuotannon yhä kasvaessa, ja tehojen noustessa varautumisyhteistyölle tilausta. Kun sähköstä on tullut yhä tärkeämpi perushyödyke, ja sen tuotanto nojaa aiempaa enemmän sääriippuvaiseen, ja teknisesti sekä organisatorisesti yhä monimutkaisempaan tuotantoon, resilienssiä parannetaan todennäköisesti tehokkaimmin lukuisin pienin siveltimin kuin isolla maalipensselillä. 

Tutustu Tuulesta temmattua -raporttiin (pdf)