LVDC: Toimintavarma ja luotettava sähköverkko

Enston pilottiprojektissa otetaan askel kohti LVDC-tekniikkaan
perustuvia pienjänniteverkkoja.

AC (vaihtovirta) on maailmassa isossa roolissa. Jos etsit Googlesta lyhenteellä LVDC (Low Voltage Direct Current), et tule löytämään vielä paljon tietoa. Saatat löytää kokeellisella tasolla toimivan LVDC-verkon, mutta et kaupallisessa käytössä olevaa. Ennen kuin nyt. ”LVDC-sähkönjakelujärjestelmät tulevat varmasti olemaan osa sähköntuotantojärjestelmiä”, sanoo Sami Laitinen, Enston kymmenhenkisen LVDC-tiimin tuotepäällikkö.

LVDC-pilotti

Enston LVDC-pilottiverkko tullaan toteuttamaan yhteistyössä jakeluverkkoyhtiö Elenian kanssa ja kohteeksi on valittu osa Elenian jakeluverkosta lähellä Tamperetta. Verkkoon tullaan asentamaan yksi 100 kVA:n LVDC-syöttöyksikkö ja neljä LVDC-puistomuuntamoa. Pilottiprojektissa on mukana kahdeksan kotitaloutta, mutta tulevat LVDC-verkot tuottavat sähköä toki huomattavasti suuremmalle määrälle kuluttajia.

Enston LVDC-pienjänniteverkko perustuu 1500 V (±750 V) nimellisjännitteen tasasähköverkkoihin, jolloin kaikki asennukset voidaan tehdä pienjännitestandardien mukaisesti. Enston mikroverkkoratkaisuun kuuluu myös LVDC-liitäntäyksiköitä tuuli- ja aurinkovoiman tuotantoon ja sähköautojen lataamiseen. Mikroverkko mahdollistaa toiminnan joko osana perussähköverkkoa tai itsenäisenä saarekkeena, jota on helppo laajentaa. Se tuo 6–10 kertaa enemmän tehoa olemassa olevaan verkkoon. LVDC voidaan jopa säätää tuottamaan tai kuluttamaan loistehoa keskijänniteverkon jonkin toisen osan kompensoimiseksi. Tämän seurauksena tehohäviöt pienenevät ja siirtokapasiteetti lisääntyy.

Myös yhteiskunnalliset haasteet, kuten laskuttamaton kulutus eli sähkövarkaudet, saadaan ratkaistua. Tilannetta, jossa johtoja kulkee taloon avoimen ikkunan kautta, ei käytännössä ole enää olemassa.

LVDC: sähkönjakelun uusi standardi?

LVDC:n perustekniikka tehoelektroniikassa on ollut olemassa jo vuosien ajan teollisuussovelluksissa. Sitä pidetään perusrakenneosana ratkaisuissa, esimerkiksi aurinkosähköliitäntöjen (PV) ohjaamisessa ja paikallisessa energian varastoinnissa.

Jussi Vanhanen, Enston LVDC-johtaja, sanoo Enston lähteneen mukaan tähän tekniikkaan analysoituaan aurinkoenergian varastointia. ”Tehtyämme oman työmme tämän osalta käynnistimme yhteistyön kolmen suomalaisen teknillisen yliopiston kanssa ja aloitimme LVDC:n tehoelektroniikan kehitystyön.”

Kaikki megatrendit tukevat LVDC:n hyödyntämistä. Sähkönkulutus on kasvamassa maailmanlaajuisesti. Nykyiset sähköverkot alkavat jäädä jälkeen nykypäivän vaatimuksista. Uusiutuvan energian tuotanto on jo saatavilla kuluttajatasolla – Isossa-Britanniassa Ikea myy käyttövalmiita aurinkovoimaratkaisuja. Hallituksen määräyksissä vaaditaan parempilaatuista sähköä ja edellytetään, että sähkökatkosten ja -vaihteluiden on oltava mahdollisimman pieniä. LVDC on ratkaisu yleisimpiin sähkönjakeluun liittyviin ongelmiin, kuten kapasiteettivajeeseen, sähkön huonoon laatuun sekä jännitteen tai taajuuden vaihteluihin.

Jussi Vanhanen tähdentää, että LVDC:n potentiaalissa on kyse paljon muustakin kuin vain sähkönjakelusta. ”Energianvarastointi tulee olemaan osa LVDC-sähkönjakelua, jonka kehittämisessä Ensto aikoo myös olla mukana. Tulemme myös tarjoamaan ennaltaehkäiseviä kunnossapitopalveluita kehittämämme sähköverkkojen pilvipalvelun avulla.”

Vanhanen sanoo, että maailmassa tullaan siirtymään enemmän tasavirtaan perustuviin tekniikoihin sähköntuotannossa mm. energian varastoinnissa ja kuluttajasovelluksissa (esimerkiksi katuvalaistus on toteutettu LED-valoilla). ”Tasavirta on tehokas tekniikka pienjännitealueilla, mutta korkeamman jännitteen alueilla vaihtovirta on edelleen järkevää. Tulemme varmasti näkemään tasavirran suosion kasvua tulevaisuudessa.”

Enston LVDC-pilotti Suomessa tulee käyttöön kokonaisuudessaan lähiaikoina. Samaan aikaan Ensto etsii lisää pilottikohteita Suomessa sekä muissa Enston toimintamaissa. Vaikka tasavirta ei kenties korvaa vaihtovirtaa, se on selkeästi tekniikka, jolla on valtava vaikutus niin yhteiskuntaan kuin Enstoonkin.

Teksti: Scott Diel