Törmäämme usein sähköä, sähköverkkoa ja kysyntäjoustoa koskeviin uutisiin. Mutta kuinka moni meistä todella ymmärtää perusasiat? Istuimme alas toimitusjohtajamme Madis Uuemaa kanssa selittääksemme, miksi sähköverkot toimivat niin kuin ne toimivat, mikä on niiden kriittinen rooli ja mitkä monimutkaiset haasteet piilevät pinnan alla.
Yhteiskuntamme käyttää monenlaisia verkkoja: maakaasun, veden, jäteveden ja tietysti sähkön kuljettamiseen. Kuljetamme myös öljyn ja kaasun kaltaisia energialähteitä myös rekkojen ja säiliöautojen avulla.
Sähkö on kuitenkin energialähteiden joukossa ainutlaatuinen. Toisin kuin öljyä tai kaasua, sähköä ei voi varastoida tehokkaasti suuressa mittakaavassa. Tämä yksi keskeinen ero muuttaa kaiken.
Kaasua voi varastoida säiliöihin tai öljyä tynnyreihin ja käyttää niitä myöhemmin. Mutta sähköä? Kun se on tuotettu, se on käytettävä välittömästi. Se tarkoittaa, että tuotetun sähkön määrän on vastattava kulloinkin kulutettua määrää. Ja tässä kohtaa sähköverkko tulee kuvaan mukaan. Sähköverkko ei varastoida sähköä, vaan se on laaja kuljetusjärjestelmä, joka siirtää sen välittömästi tuotantopaikasta sinne, missä sitä tarvitaan.
Joka kerta, kun käännät kytkintä ja kytket valon tai television päälle tai kytket puhelimesi verkkoon, kulutat sähköä. Kiehtovinta on kuitenkin se, että jossakin voimalaitoksessa on tuotettava lisää sähköä juuri sillä hetkellä, jotta se vastaisi kysyntääsi.
Tämä on sähköverkkojen perushaaste. Koska sähköä ei voida varastoida merkittäviä määriä, tuotannon ja kulutuksen on aina oltava tasapainossa. Jos ne eivät kohtaa, koko järjestelmä voi muuttua epävakaaksi.
Kun puhutaan sähköverkosta, on muistettava, että tätä tasapainoa hallitaan kysyntäjouston avulla, ja koko verkon taajuus on tämän tasapainottamisen tulos. Mitä tasapainoisempi järjestelmä on, sitä lähempänä 50 hertsin taajuutta Euroopassa ollaan. Jos sähköä tuotetaan liikaa, taajuus nousee. Jos sitä on liian vähän, se laskee. Molemmissa tapauksissa, jos epätasapaino on tarpeeksi suuri tai kestää liian kauan, verkko voi romahtaa ja aiheuttaa sähkökatkoksia. Näin tapahtui Espanjassa huhtikuussa 2025.
Kaikki verkkoon liitetyt laitteet ja infrastruktuuri on rakennettu toimimaan vakaalla taajuudella., siksi sähköverkko onkin sekä uskomattoman kiehtova että valtavan monimutkainen. Kuten Madis toteaa, vakaan sähköverkon rakentaminen ja ylläpitäminen nykyisessä mittakaavassa on yksi aikamme suurimmista teknisistä haasteista.
Aivan kuin haaste ei olisi ollut jo tarpeeksi monimutkainen, ihmiskunta päätti ottaa vielä askeleen pidemmälle: verkkoon alettiin integroida uusiutuvia energialähteitä, kuten aurinko- ja tuulienergiaa.
Uusiutuvien energialähteiden haaste on se, ettemme voi hallita sitä, milloin ne tuottavat sähköä. Aurinko paistaa silloin, kun se paistaa. Tuuli puhaltaa silloin, kun se puhaltaa. Sen lisäksi, että verkonhaltijoiden on seurattava sähkönkulutusta reaaliajassa, niiden on nyt otettava huomioon myös arvaamaton sähköntuotanto.
"Uusiutuvat energialähteet sekoittavat reaaliaikaisen tasapainoilun", Madis sanoo hymyillen.
Tämä tarkoittaa, että verkonhaltijoiden on nyt jatkuvasti seurattava yhtälön molempia puolia: sitä, kuinka paljon ihmiset haluavat käyttää sähköä ja kuinka paljon sähköä tuotetaan lähteistä, joita emme voi suoraan hallita.
Taajuuden tasapainottelu vaatiikin nykyisin säätöjä joka sekunti, joka minuutti. Se on dynaaminen, jatkuvasti muuttuva yhtälö.
Sähkölaitokset työskentelevät jatkuvasti tämän herkän tasapainon säilyttämiseksi investoimalla järjestelmiin ja strategioihin, voidakseen reagoida reaaliaikaisesti.
Yksi tärkeimmistä lähestymistavoista on maksaa sähköntuottajille joustavuudesta - tuotannon nopeasta lisäämisestä tai vähentämisestä. Toinen tapa on maksaa kuluttajille, jotka voivat tarvittaessa vähentää tai lisätä käyttöään. Nämä joustavat resurssit ovat elintärkeitä.
Jos esimerkiksi sähköä tuotetaan liikaa ja kulutusta on liian vähän, energialaitokset voivat joko vähentää tuotantoa tai keksiä keinoja lisätä kulutusta nopeasti. Jos sähköä on liian vähän, toimitaan päinvastoin: lisätään tuotantoa (usein fossiilisten polttoaineiden avulla) tai vähennetään kulutusta.
"Pidämme usein itsestäänselvyytenä, että valot syttyvät ja puhelimet latautuvat välittömästi. Mutta kulissien takana on näkymätön tanssi, jossa teknologia, innovaatiot ja inhimilliset ponnistelut pitävät sähköverkon tasapainossa joka ikinen sekunti." Madis sanoo.
Koko sähköverkko perustuu ennustamiseen. Verkonhaltijat ennustavat huomisen sähkönkulutuksen ja arvioivat, kuinka paljon uusiutuvaa sähköä on saatavilla. Vertailemalla näitä kahta arviota he laskevat, kuinka paljon lisäsähköä on toimitettava muista lähteistä, kuten perinteisistä voimalaitoksista.
Tämä ennuste tehdään jokaiselle tunnille, minuutille ja sekunnille. Jos kysyntä ylittää ennusteen tai uusiutuvat energialähteet jäävät vajaaksi, korjaukset tehdään reaaliaikaisesti päivänsisäisillä tasesähkömarkkinoilla. Vajetta kattamaan valitaan ensin edullisimmat voimalaitokset.
Näillä toissijaisilla markkinoilla operaattorit ostavat tai vähentävät tuotantoa tarpeen mukaan. Joskus ne maksavat kuluttajille siitä, että nämä lisäävät tai vähentävät kulutustaan, mikä auttaa palauttamaan tasapainon. Madis selittää, että reaaliaikainen tasapainottaminen tapahtuu näin joka päivä.
Tasapainottaminen ei lopu verkkoon ja sähköön liittyviin ongelmiin, vaan sähköä on myös siirrettävä pisteestä A pisteeseen B. Tällöin kohtaamme uudenlaisia fyysisiä rajoja, jotka meidän on otettava huomioon. Verkko voi kuljettaa vain tietyn määrän sähköä kerrallaan.
"Se on vähän kuin liikenne", Madis sanoo. "Jos tiet ovat kapeita, vain muutama auto voi kulkea kerrallaan. Ruuhka-aikaan se tukkeutuu. Sama pätee sähköön. Rajallinen verkko kestää vain tietyn määrän."
Laajempien ns. "sähköisten valtateiden" rakentaminen on mahdollista, mutta se on kallista. Kahden kylän välille ei rakennettaisi 50-kaistaista moottoritietä, jolla kulkee viisi autoa päivässä. Myös verkkoinvestointien on oltava älykkäitä ja oikeasuhteisia.
Joskus verkko on vajaakäytössä, kuten yöllä, kun taas ruuhka-aikoina se on ylikuormitettu. Tämä aiheuttaa paikallisia pullonkauloja, ja niiden ratkaisemiseen on kaksi vaihtoehtoa: rakennetaan suurempaa infrastruktuuria tai optimoidaan nykyistä käyttöä.
Käytännöllinen ratkaisu on kuormituksen siirtäminen. Siirtämällä osa kulutuksesta ruuhka-aikojen ulkopuolelle vähennetään kuormitusta ruuhka-aikoina. Esimerkiksi sähköautoja ei tarvitse ladata kello 18.00, jos ne voivat odottaa keskiyöhön asti.
"Monet yritykset kehittävät teknologioita, joiden avulla tämä voidaan tehdä älykkäästi, ja tämä on asia, jota meidän on laajennettava nopeasti", Madis painottaa. "Näin vältämme ylikulutuksen vaatiman tarpeettomaan infrastruktuuriin."
Kuten mainittiin, suuri osa verkon tasapainottamisesta perustuu edelleen fossiilisiin polttoaineisiin perustuviin voimalaitoksiin. On kuitenkin olemassa parempi ja älykkäämpi tapa: joustavan omaisuuden käyttö.
Madis selittää, että verkossa on jo nyt lukemattomia joustavia resursseja, joita voisimme käyttää - tärkeimpänä niistä suorat sähkölämmitysjärjestelmät. Näitä ovat esimerkiksi patterit ja lattialämmittimet, joita asennetaan koteihin ja rakennuksiin kaikkialla maailmassa.
"Niitä on maailmanlaajuisesti käytössä noin 400 miljoonaa", hän sanoo. "Ne ovat nopeita, joustavia ja jo olemassa."
Miksi ne ovat ihanteellisia? Koska ne reagoivat alle sekunnissa ja niiden lämpökapasiteetti riittää ylläpitämään mukavuutta, vaikka ne sammutettaisiin muutamaksi minuutiksi. Toisin kuin televisiot tai tietokoneet, lämmittimien kytkeminen päälle ja pois päältä ei häiritse ketään.
"Jos kymmenet tuhannet lämmittimet jollakin alueella kytkeytyvät päälle tai pois päältä viideksi minuutiksi, vaikutus on valtava", Madis sanoo. "Juuri siksi rakensimme Themon."
Themo perustettiin auttamaan maailmaa siirtymään pois fossiilisista polttoaineista optimoimalla kulutusta. Tavoitteena on hyödyntää älykkäitä, hajautettuja yksiköitä, kuten sähkölämmittimiä, tämän saavuttamiseksi.
Nykyään jokaisessa palveluumme liitetyssä Themon älytermostaatissa on mahdollisuus verkontasapainotukseen sisäänrakennettuna. Suomessa jo yli 2 000 sähköistä kylpyhuoneen lattialämmmitystä auttaa päivittäin verkon tasapainottamisessa.
"Käymme kauppaa energiareservimarkkinoilla 11 tuntia päivässä", Madis sanoo. "Termostaattimme ovat aktivoituneet useita kertoja auttamaan Suomen verkon taajuuden vakauttamisessa. Se on todellista vaikutusta."
Themo hallinnoi tällä hetkellä lähes 40 000 lämmitysjärjestelmää Suomessa, Norjassa ja Baltiassa, se on yhteensä yli 15 megawattia joustavaa tehoa. Tavoite? 5-10 vuoden kuluttua 90 prosenttia Themon termostaateista maailmanlaajuisesti osallistuu verkon tasapainottamiseen kysyntäjouston kautta.
"Aloitimme 2 000 termostaatilla ja yhdellä megawatilla", Madis pohtii. "Kehitämme edelleen teknologiaa, mutta skaalaus on jo käynnissä."
Themo keskittyy ensin B2B-asiakkaisiin - hotelleihin, vuokra-asuntoihin, kylpylöihin ja muihin. Verkko-operaattorit maksavat näiden resurssien käytöstä, ja me jaamme tulot asiakkaidemme kanssa. Kaikki osapuolet voittavat.
"Mikä on parasta? Asiakkaamme säästävät vielä enemmän sähkölaskussa", Madis hymyilee. "Themo Control pienentää yritysasiakkaidemme laskuja jo nyt keskimäärin 50 prosenttia, ja kysyntäjouston ansiosta säästöt kasvavat entisestään."
Themon ohjaamien lattialämmitysten käyttö on myös paljon halvempaa energialaitoksille kuin fossiilisiin polttoaineisiin turvautuminen. Kun kysyntäjousto skaalautuu, tasapainotuskustannukset laskevat - ja tämä hyöty valuu kaikille.
"Jos pystymme alentamaan tasapainotuskustannuksia, sähkölaskut joko laskevat tai kasvavat hitaammin", Madis toteaa. "Se on voitto jokaiselle kotitaloudelle."
Suunnitelma on selkeä: aluksi yritykset, sitten kuluttajat.
"Henkilökohtaisesti", Madis lisää, "pidän ajatuksesta, että kotini lämmitysjärjestelmä, joka ennen vain maksoi minulle rahaa, ansaitsee nyt rahaa minulle - automaattisesti ja ilman, että se vaikuttaa mukavuuteeni."
Themo on jo laajentamassa toimintaansa lattialämmitysten ulkopuolelle ja testaa pattereiden ja vesikattiloiden älykästä optimointia. Verkon tasapainottamisongelma on maailmanlaajuinen, ja Themo haluaa olla osa maailmanlaajuista ratkaisua.
Madis muistelee toisinaan matkaa, joka alkoi kymmenen vuotta sitten, kun hän aloitti väitöskirjatutkimuksensa energiatekniikan alalla.
"Silloin tiedettiin jo teoriassa, että pienet kuormat voivat auttaa verkon tasapainottamisessa. Kaikki olivat yhtä mieltä siitä, että siinä oli järkeä. Mutta kukaan ei tehnyt sitä isommassa mittakaavassa."
Kymmenen vuotta eteenpäin, ja nyt Themo ohjaa kymmeniä tuhansia pieniä termostaatteja.
"Se ei ole enää vain teoriaa paperilla. Se on totta", hän sanoo.
Ja tulokset ovat näkyviä. Jos kymmenistä tuhansista lattialämmityksistä on apua, miksei sitten miljoonista? Mittakaavassa tällä voisi olla merkittävä vaikutus maailmanlaajuisiin hiilidioksidipäästöihin.
"On jännittävää nähdä idean muuttuvan todellisuudeksi. Eikä kyse ole vain Themosta. Kyse on maailmanlaajuisesta yhteistyöstä - IoT:n edistyksestä, tekniikan kustannusten laskusta ja yhteisistä tavoitteista. Kaikki työskentelevät puhtaamman ja kestävämmän tulevaisuuden puolesta. Olen ylpeä siitä, että Themo tekee oman osansa", Madis toteaa lopuksi.