The ingenious collaboration of wind energy and energy storage system
Electricity harvested from the wind
In recent years, a substantial increase in wind farm construction has been seen in Finland. The reasons behind this are clear: Wind power is a renewable and nearly emission-free form of energy with production costs that enable large-scale energy production. An excellent example is a 21 MW wind farm in Ii, Viinamäki, Finland owned by Exilion, which has been successfully producing electricity since 2019.
However, the electricity production of wind farms varies greatly depending on the weather conditions. This makes it rather difficult to predict electricity production and consumption. It also increases the need to build flexible capacity in the grid. Fortunately, a new, rapidly developing technology is here to help – battery energy storage systems.
The difference between battery and energy storage
Even for many professionals in the field, energy storage still means batteries. In reality, modern energy storage is a complex system and a critical component in a wind power company.
“The easiest way to explain energy storage is to compare it to an electric car. The battery is an important component in an electric car, but it does not make it a car. This is exactly how it is with an energy storage system as well”, says Jonna Kannosto, Marketing and Communications Director of Merus Power.
“The basic task of the energy storage system is to support the wind power plant by storing electricity. Nowadays it also has other functions. The energy storage can support the grid by balancing production and consumption by participating in the Finnish Transmission System Operator’s (Fingrid) Frequency Reserve market. In addition, it can participate in energy arbitrage as well as correcting the error between production forecast and true production”, elaborates Heikki Ylänen, Senior Sales Manager of Merus Power.
Earning revenue with energy storage
The increasing production of renewable energy has already significantly changed the nature of the electricity market. This is because wind and solar power are connected to the grid without a large rotating mass, unlike traditional power plants. The inertia of the electricity network decreases and therefore changes in consumption or production can cause faster and more substantial changes in the frequency of the electric network. An electricity production and consumption capacity that can be quickly activated and deactivated is needed to compensate for this.
“Our energy storage solution is able to react to the needs of the electric grid in 0.1 seconds, even though the market requirement currently is 0.7 seconds”, says Heikki Ylänen.
Merus® ESS – Energy storage system
Merus® Energy Storage System is a scalable lithium-ion battery energy storage system fully designed by Merus Power.
Tommi Riski, Exilion’s Investment Manager sees many new business opportunities. “Energy storage has many different earning channels, and the best solution is to combine them. The electricity grid company currently has a need for faster-reacting reserve power, so the main way of earning revenue at the moment is to participate in the grid company’s reserves. In the future, the revenue generation model may change.”
The core of energy storage is in its software
The goal of the Finnish government is to raise the share of renewable energy of consumption to at least 51% by the year 2030. Finland also has a goal to be carbon neutral by 2035 and be the first fossil-free welfare society in the world. With the currently known forms of production, these goals cannot be achieved without large investments in smart energy storage systems. The method of storing energy may vary, but the most crucial component is always the brain – the software on how to use the storage. That’s where Finnish Merus Power sees its opportunity.
“We are a domestic company, and we design and manufacture our own energy storage systems and intelligent software. We can quickly make the changes that take tomorrow’s requirements and needs into account in existing systems as well”, Heikki Ylänen explains.
Tommi Riski is satisfied with the responsiveness of Merus Power. “Merus Power has helped us a lot to get to different markets and perform the tests required by the grid companies. The cooperation has been successful.”
The new rules of the future’s electricity markets
At the moment, various scenarios are being speculated about the future of the electricity market. In Finland, Fingrid has published its electricity system vision, presenting four different scenarios for the development of electricity production and consumption for 2035 and 2045. The Nordic electricity market already has several different levels of power reserves in use. In the future, the market is expected to renew at an even faster pace. The latest innovation is the Fast Frequency Reserve (FFR) market introduced in 2020.
“The electricity market is in transition, and it is essential to keep up with the times. We are constantly looking at different markets together with the help of Merus Power to find new earning opportunities”, explains Tommi Riski.
The future’s electricity market is a mystery to everyone, but one thing is certain, renewable energy is here to stay. Merus Power’s vision is crystal clear: “Merus Power’s solutions enable the growth of renewable energy. This is how we support the ongoing energy revolution”, concludes Heikki Ylänen.
Heikki Ylänen
Senior Sales Manager,
Energy Storage, Nordics
In Finnish
Tuulesta temmattua sähköä
Tuulivoiman rakentaminen on ollut viime vuosina voimakkaassa kasvussa Suomessa. Syyt tuulivoima-alan houkuttelevuudelle ovat selvät: Tuulivoima on uusiutuva ja lähes päästötön energiamuoto, jonka tuotantokustannukset mahdollistavat suuren mittakaavan energiatuotannon. Hyvä esimerkki tästä on Exilionin omistama Ii Viinamäen 21 MW:n tuulipuisto, joka on tuottanut sähköä vuodesta 2019.
Tuulivoimaloiden sähkön tuotto vaihtelee kuitenkin voimakkaasti sääolosuhteiden mukaan. Tämä vaikeuttaa sähkönkulutuksen ja -tuotannon ennustamista ja lisää perinteisesti säätökapasiteetin rakentamisen tarvetta kantaverkossa. Avuksi tulee uusi nopeasti kehittyvä teknologia, sähkövarasto.
Sähkövarasto vs. akusto
Monelle sähköalan ammattilaisellekin sähkövarasto tarkoittaa edelleen akustoa. Todellisuudessa nykyaikainen sähkövarasto on monimutkainen kokonaisuus ja kriittinen komponentti tuulivoimayhtiön liiketoiminnassa.
“Helpoin tapa selittää sähkövarasto, on verrata sitä autoon. Sähköautossa akusto on merkittävä komponentti, mutta se ei tee sähköautosta vielä autoa. Sama juttu sähkövarastossa”, sähkövaraston toimittaneen Merus Powerin markkinointi- ja viestintäjohtaja Jonna Kannosto kertoo.
“Sähkövaraston perustehtävä on toki tukea tuulivoimalaitosta varastoimalla sähköä, mutta sillä on nykyisin muitakin funktioita. Sähkövarasto voi samalla tukea kantaverkon tuotannon ja kulutuksen tasapainottamista osallistumalla Fingridin reservi markkinoille. Lisäksi sen on mahdollista osallistua tuulipuiston tuotantoennusteen virheen korjaukseen ja energia-arbitraasiin”, Merus Powerin Senior Sales Manager Heikki Ylänen tarkentaa.
Tuottava sähkövarasto
Lisääntyvä uusiutuvan energian tuotanto on muuttanut sähkömarkkinan luonnetta merkittävästi jo nyt. Tämä johtuu siitä, että tuuli- ja aurinkovoima kytkeytyvät verkkoon ilman suurta pyörivää massaa, toisin kuin perinteiset lauhdevoimalaitokset. Sähköverkon inertia laskee ja kulutuksen tai tuotannon muutokset aiheuttavat nopeampia ja suurempia taajuuden muutoksia. Tätä kompensoimaan tarvitaan nopeasti käyttöön saatavaa ja käytöstä poistettavaa sähköreserviä. “Meidän varastoratkaisullamme näihin muutoksiin pystytään reagoimaan jopa 0.1s vaikka tällä hetkellä markkinan vaatimus on 0.7s”, kertoo Ylänen.
Tommi Riski, joka vastaa Exilionilla tuulivoiman kaupallisesta kehittämisestä, näkee tilanteessa monia uusia liiketoimintamahdollisuuksia. “Sähkövarastolla on monta eri ansaintakanavaa. Paras ratkaisu on yhdistää näitä ansaintamahdollisuuksia. Käytännössä sähköverkkoyhtiöllä on nyt tarve entistä nopeammin reagoivalle reserviteholle, joten pääasiallinen ansaintatapa tällä hetkellä on osallistua kantaverkkoyhtiön reserveihin. Tulevaisuudessa ansaintalogiikka voi muuttua.”
Sähkövaraston ydin on softassa
Suomen hallituksen tavoitteena on nostaa uusiutuvan energian osuus vähintään 51 prosenttiin loppukulutuksesta vuoteen 2030 mennessä. Tavoitteiksi on asetettu myös, että Suomi on hiilineutraali vuonna 2035 ja ensimmäinen fossiilivapaa hyvinvointiyhteiskunta maailmassa. Nykyisin tiedossa olevilla tuotantomuodoilla tavoitteet eivät voi toteutua ilman suuria investointeja älykkäisiin sähkövarastoihin. Varastointimuodot voivat vaihdella, mutta tärkeimmäksi komponentiksi nousevat varaston aivot – ohjelmisto. Siinä suomalainen Merus Power näkee markkinarakonsa.
Me olemme kotimainen yritys ja nämä ovat meidän omia ohjelmistojamme. “Me olemme lähellä ja pystymme nopeasti tekemään ne muutokset, jotka huomioivat huomisen vaatimukset ja tarpeet myös olemassa olevaan järjestelmään”, Merus Powerin Ylänen pohtii.
Myös Exilionin Riski on tyytyväinen reagointikykyyn. “Merus Power on auttanut meitä hyvin paljon pääsemään näille eri markkinapaikoille ja suorittamaan kantaverkkoyhtiöiden vaatimat testit. Yhteistyö on sujunut hyvin”, hän kehaisee.
Tulevaisuuden sähkömarkkinat toimivat eri säännöillä
Tällä hetkellä sähkömarkkinan tulevaisuudesta laaditaan kiivaasti erilaisia skenaarioita. Fingrid on julkaissut sähköjärjestelmävision luonnoksen, jonka osana se esittelee neljä erilaista skenaariota sähkön tuotannon ja kulutuksen kehittymisestä vuosille 2035 ja 2045. Pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla on esimerkiksi jo käytössä useita eritasoisia tehoreservejä. Jatkossa markkinan odotetaan uudistuvan yhä tiiviimpään tahtiin. Viimeisin uutuus on vuonna 2020 käyttöön otettu nopean taajuusreservin markkina (FFR).
Sähkömarkkina on murroksessa, ja on erittäin tärkeä pysyä ajan hermolla. “Merus Powerin kanssa katsomme jatkuvasti eri markkinapaikkoja, joista voimme keksiä uusia ansaintamahdollisuuksia”, Riski kuvailee nopeasti muuttuvaa tilannetta.
Tulevaisuuden sähkömarkkina on kaikille arvoitus, mutta varmaa on, että uusiutuva energia on tullut jäädäkseen. Siksi Merus Powerinkin visio on selkeä: “Merus Powerin tuotteilla ja järjestelmillä mahdollistetaan uusiutuvan energian kasvu. Sitä kautta me tuemme käynnissä olevaa energiamurrosta”, päättää Senior Sales Manager Heikki Ylänen.