Tasasähkö palaa julkiseen sähkönjakeluun
Tuotantokäyttö alkuun pilotoinnilla ja julkisten työpajojen sarjalla / Edullinen ratkaisu toimitusvarmuuden parantamiseen tulossa tuotantokäyttöön
Vuonna 2013 voimaan astunut sähkömarkkinalaki velvoittaa verkkoyhtiöt parantamaan sähkönjakelun toimitusvarmuutta merkittävästi. Lain vaatimusten täyttämisen on arvioitu edellyttävän vuoteen 2030 mennessä sähkönjakeluverkkoihin miljardien lisäinvestointeja, joista merkittävä osa kohdistuu maakaapelointiin. Samanaikaisesti haja-asutusalueiden väestön vähentymisen on arvioitu jatkuvan sekä kuluttajien sähköomavaraisuuden lisääntyvän uusiutuvan pientuotannon ja energiavarastojen yleistyessä.
Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa (LUT) on jo vuosia tutkittu pienjännitteiseen tasasähköön (LVDC) perustuvaa sähkönjakelujärjestelmää yhdessä alan teollisuuden kanssa. Tavoitteena on ollut kehittää nykyistä vaihtosähkönjakelutekniikkaa kustannustehokkaampi vaihtoehto sähkönjakeluverkkojen uusimiseen vastaamaan tulevaisuuden vaatimuksia. Tutkimuksen aikana tekniikka on osoittanut sekä toimivuutensa todellisessa käyttöympäristössä että taloudellisen potentiaalinsa. Laajamittaisen käytön edellyttämiä teollisia tuotteita ja verkostoja ei kuitenkaan toistaiseksi ole olemassa.
Syksyllä 2015 käynnistyneessä LVDC RULES -hankkeessa, LUT, Elenia Oy ja Ensto Finland Oy ovat yhdessä lähteneet kehittämään tuotantokäyttöön soveltuvaa tekniikkaa ja sen edellyttämiä toimintamalleja ja kumppaniverkostoja. Lisäksi valmistellaan tasasähköosaajien koulutusta. Tavoitteena on mahdollistaa tasasähkönjakelun laajamittaisen tuotantokäytön aloittaminen. Samalla luodaan pohjaa myös tekniikan standardoinnille. Hankkeessa kehitettyjen ratkaisujen pohjalta toteutetaan myös aiempia tutkimusasennuksia huomattavasti laajempi tasasähkönjakelun pilottiasennus Elenia Oy:n jakeluverkkoon.
Tehonsiirtokyvyltään pienjännitteiseen vaihtosähköön verrattuna ylivertaisella tasasähköverkolla voitaisiin joissain tapauksissa korvata jopa 30-40 % nykyisistä keskijänniteverkkojen haarajohdoista edullisemmalla pienjännitetekniikalla verkkoa uusittaessa. Uuden sukupolven tasasähkönjakelu on digitalisoituvan maailman teknologiaa. Siinä ICT, elektroninen tehonmuokkaus ja sähköverkkotekniikka sulautuvat yhdeksi järjestelmäksi, joka muodostuu keskijänniteverkkoon muuntajan välityksellä liittyvästä tasasuuntaajasta, asiakasliittymäpisteiden vaihtosuuntaajista ja niiden välisestä tasasähköverkosta sekä kattavasta ICT-järjestelmästä. Asiakkaille muutos vaihtosähköstä tasasähköön julkisissa verkoissa ei edellytä toimenpiteitä.
Pienjännitteinen tasasähkönjakelujärjestelmä tarjoaa luonnostaan joustavuutta ja ohjattavuutta, joiden saavuttaminen vaihtosähköverkossa edellyttäisi lisäinvestointeja. Asiakkaille toimitetaan tasaisesti hyvälaatuista jännitettä ja voidaan tarjota reaaliaikaista tietoa mm. sähkön kulutuksesta ja sen kustannuksista. Energiavarastojen ja mikrovoimaloiden avulla paikallinen tasasähköverkko jatkaa automaattisesti toimintaansa saarekeverkkona, vaikka muualla verkossa ei olisi sähköjä. LUT:n tutkimusryhmän visioissa osa tulevaisuuden sähköverkosta rakentuukin muutamien kymmenien asiakkaiden tasasähkönjakeluun perustuvista mikroverkkosoluista. Järjestelmän tarjoamat mahdollisuudet mm. kuormien aktivointiin joustaviksi resursseiksi niin voimajärjestelmän, verkkojen kuin sähkökaupankin tarpeisiin ovat omiaan lisäämään liikehdintää sähkömarkkinoilla.
"Tasasähkönjakelun käyttöönoton seurauksena lyhenevä keskijänniteverkko ja paikallinen saarekekäytettävyys parantavat toimitusvarmuutta ja pienentävät verkon saneerauskustannuksia. Tämän seurauksena myös paineet sähkön siirtohintojen korotuksille pienenevät.", sanoo tutkija Tero Kaipia LUT:sta. Mikroverkkomallia, kuten myös tasasähkönjakelua voidaan Kaipian mukaan soveltaa yhtä lailla haja-asutusalueilla ja taajamissa. Suunnitteluinsinööri Tomi Hakala Elenialta uskoo tekniikan avaavan uusia mahdollisuuksia jakeluverkkoyhtiöille. "Tavoitteenamme on kehittää tasasähkönjakelusta kilpailukykyinen ratkaisu, jota voidaan hyödyntää laajamittaisesti perinteisten jakeluverkkotekniikoiden rinnalla."
Tasasähkönjakelu on myös kansainvälisesti tunnistettu useissa tutkimus- ja kehityshankkeissa potentiaaliseksi teknologiaksi moniin sovelluskohteisiin. Kiinnostus julkisen tasasähkönjakelun kaupallisia mahdollisuuksia kohtaan on kasvussa. "LVDC on todellinen älyverkko. Se mahdollistaa muun muassa kysynnän jouston yksittäisen kuluttajan tasolla, uusiutuvan energiatuotannon ja energian varastoinnin liittämisen jakeluverkkoon kustannustehokkaasti. LVDC-tekniikasta tulee uusi suomalainen menestystarina, kunhan vain olemme riittävän ajoissa kehittämässä konseptista valmista ratkaisua", sanoo Ensto Utility Networks –liiketoiminta-alueen tuotekehitys- ja tuotehallintajohtaja Tommi Kasteenpohja. Ensto vastaa pilottijärjestelmään tulevien laitteiden toteutuksesta.
Parhaimmillaan uudenlainen tasasähkönjakelu voi luoda Suomeen satoja työpaikkoja ja alan yrityksille mahdollisuuden jalostaa uusi teknologia korkealaatuisiksi vientituotteiksi. LVDC RULES -hankkeen kunnianhimoisena taustatavoitteena onkin edesauttaa uuden suomalaisen teknologiavientiliiketoiminnan syntymistä. Tavoitteiden saavuttamiseksi tiedon ja osaamisen leviäminen laajasti alan toimijoille on tärkeää. "Esimerkki liiketoiminnan syntymistä ja tiedon jalkautumista tukevista konkreettisista toimistamme ovat hankkeen aikana järjestettävät julkiset työpajat, joissa alan toimijat saavat käyttöönsä uusinta tut
kimustietoa ja työpajatehtävien välityksellä vaikuttamaan ratkaisuiden kehittämiseen", kertoo Kaipia.
LVDC Rules -hanke on osa Tekesin Green Growth – Tie kestävään talouteen 2011–2015 -tutkimusohjelmaa. Hanke päättyy vuoden 2017 loppuun. Hankkeen ohjausryhmässä on edustettuna Tekesin, LUT:n, Ensto Finland Oy:n ja Elenia Oy:n lisäksi Asset Vision Oy, HSK Sähkö Oy, PEQS Engineering ja Visedo Oy. Hankkeen aikana järjestetään neljä alan toimijoille suunnattua julkista tutkimustyöpajaa. Ensimmäinen työpaja järjestetään 10.5.2016 Espoon Otaniemessä Technopoliksen tiloissa. Sen teemana on Järjestelmärakenteet ja älykkäät toiminnallisuudet. Työpaja järjestetään yhteistyössä CLIC Innovation Oy:n ja Flexible Energy Systems (FLEXe) -tutkimusohjelman kanssa.
Lisätietoja
Tommi Kasteenpohja, Ensto Finland Oy, tommi.kasteenpohja@ensto.com, p. 040 180 6060
Tero Kaipia, LUT, p. 050 577 3922, (tero.kaipia@lut.fi)
Tomi Hakala, Elenia Oy (tomi.hakala@elenia.fi)