CLEEN SGEM loppuraportti: tasasähkö tuo varmuutta sähkönjakeluun

1. SMART GRIDS AND ENERGY MARKETS
Suomessa käytetään verkkovirtana vaihtovirtaa eli
vaihtosähköä. Aikoinaan sähköverkkoon valittiin
vaihtosähkö muun muassa siksi, että sen jännitettä
on helppo säätää muuntajien avulla. Suurille siirto-
määrille ja -matkoille sopivat suuret jännitteet, ja
jakeluun pienemmät.
Tehoelektroniikan kehityttyä tasavirta eli tasasähkö
on nostettu esille varteenotettavana vaihtoehtona
pienjännitteisessä jakeluverkossa, ja sitä tutkittiin
myös SGEM-ohjelmassa.
”Tutkimuksemme mukaan tasasähkö on järkevä
vaihtoehto erityisesti harvaan asutun alueen jakelu-
verkoissa”, kertoo tutkija Tero Kaipia Lappeenrannan
teknillisestä yliopistosta. Hän perustelee väitettä
muun muassa kustannuksilla, jotka syntyvät silloin,
kun häiriöille alttiita keskijänniteverkon avojohtoja
korvataan maakaapeleilla. Hänen mukaansa kaape-
loinnin kokonaishinta laskee merkittävästi, jos osa
keskijänniteverkosta korvataan pienjänniteverkolla.
”Näin voidaan toimia, koska tasasähköllä saavutetaan
vaihtosähköä suurempi tehonsiirtokyky pienjännit-
teisessä sähkönjakelussa. Tasasähköverkkoon on
myös edullisempaa ja helpompaa kytkeä hajautettua
tuotantoa ja akkuja”, Kaipia toteaa.
Kaipian mukaan tasasähkö sopii vaihtosähköä
paremmin myös kyläyhteisön omaan mikroverkkoon,
siis sähköverkon osaan, jonka voi tarvittaessa erottaa
julkisesta verkosta saarekkeeksi. Mikroverkossa oma
tuotanto ja omat akut voivat tarjota sähköä jopa
useiden tuntien ajan esimerkiksi silloin, kun myrsky
on lamauttanut laajemman sähköverkon.
”Tuloksena sähkönkäyttäjien kokemat sähkökatkot
vähenevät ja tarve maakaapeloida keskijännite-
verkkoa pienenee.” Tutkimusohjelmassa kehitettyä
tasasähköjärjestelmää voi Kaipian mukaan käyttää
Tasasähkö
tuo varmuutta
sähkönjakeluun
monipuolisesti myös taajamien jakeluverkoissa sekä
erityiskohteissa, kuten tievalaistuksessa, sähköajoneu-
vojen latausjärjestelmissä ja jopa kiinteistöjen sisällä.
Koska pienjännitteinen tasasähköverkko johtaa
useimmiten asiakkaan kotiin asti, kodissa tarvitaan
suuntaaja, joka vaihtaa sähkön takaisin vaihtosäh-
köksi, jotta kodinkoneet ja pistorasiat toimisivat.
Samalla suuntaaja siivoaa sähköstä pois häiriöt, kuten
jännitetasovaihtelut ja räpsyt eli pienet sähkökatkot.
Kaipia odottaakin tasasähköverkon kohentavan
sähkön laatua sen lisäksi, että se laskee kustannuksia.
”Modernin suuntaajatekniikan avulla sähkön laatua
voidaan hallita paikallisesti tavalla, joka ei aiemmin
ole ollut mahdollista”, Kaipia sanoo. Hän korostaa,
että asiakkaalle asennettava suuntaaja ei ole ylimää-
räinen laite, vaan sillä voi korvata etäluettavan
sähkömittarin siinä vaiheessa, kun mittari vaatisi
muutenkin päivitystä.
SGEM-ohjelmassa kehitettiin tasasähköverkkoon
optimoitua laiteteknologiaa sekä työkaluja verkkojen
suunnittelijoille ja rakentajille. Teknologian toimintaa
tutkittiin jakeluverkoissa muutaman asiakkaan
alueilla. Testiverkkoja rakensivat Suur-Savon Sähkö
Oy Lappeenrannan teknillisen yliopiston kanssa sekä
Elenia Oy ABB Oy:n kanssa. Elenian suunnitteluin-
sinööri Tomi Hakala odottaa testiverkon tarjoavan
pitkän aikavälin käyttökokemuksia, jotka ovat hänen
mukaansa ensiarvoisen tärkeitä, kun uuden tekniikan
laajamittaista käyttöönottoa suunnitellaan.
”Koekäyttö on tähän mennessä sujunut hyvin.
Seuraava askel on se, että yritykset kehittävät ja
tuovat markkinoille tuotteistettuja laitteistoja, joita
tasasähkönjakelun laajamittainen hyödyntäminen
edellyttää”, Kaipia sanoo.
Pienjännitteinen tasasähkö on taloudellisesti
varteenotettava vaihtoehto, kun jakeluverkkoja uusitaan.
Se helpottaa myös hajautettua tuotantoa sekä alueellisten
verkkojen erottamista omavaraisiksi saarekkeiksi.
TERO K AIPIA
Tutkija,
Lappeenrannan
teknillinen yliopisto
Tutkimuksemme
mukaan tasasähkö
on järkevä vaihtoehto
erityisesti harvaan asutun
alueen jakeluverkoissa.
MIKROVERKON VOI
IRROT TA A MUUSTA
VERKOSTA SA AREKKEEKSI
MIKROVERKKO
(TA SA SÄHKÖ)
± 750 V
KESKIJÄNNITEVERKKO
(VAIHTOSÄHKÖ) 20 KV
TA SA SUUNTA AJA
PIENJÄNNIT TEISEN TA SA SÄHKÖN-
JAKELUVERKON JÄNNITE ON ±750 V
(vr t. pienjännit teisen vaihtosähkö-
verkon jännite on 400 V)