Uusiutuvien energiantuotantomuotojen yleistyminen on tuonut energiayhtiöille ja sähköverkoille monenlaisia haasteita. Niiden ratkaiseminen vaatii nykyaikaisia ja innovatiivisia ohjelmistoja sekä automaatiojärjestelmiä.
Ilmastopäästöjen vähentämistavoitteet tiukentuvat
jatkuvasti. Niinpä sähköverkkoihin liitetään nykyisin yhä
enemmän uusiutuvan energian pienvoimalaitoksia.
Esimerkiksi tuuli- ja aurinkosähkön tuotannon tai pienimuotoisen
sähköntuotannon todellista määrää verkossa on kuitenkin
vaikea ennakoida tarkasti, ja tämä hankaloittaa verkon
tehotasapainon sekä jännitetason ylläpitämistä. Lisäksi energian
kysynnän ennakoiminen on usein vaikeaa.
Vaikka verkossa onkin paljon pienikokoisia ja alueellisesti
hajautettuja voimalaitoksia, verkkosähkön jakelun on oltava
luotettavaa kaikissa tilanteissa. Jos tuuli- tai aurinkoenergiaa
ei vaikkapa sääolojen takia ole riittävästi saatavissa tietyllä
aikavälillä, korvaavaa tuotantoa tai muita energiamuotoja on
saatava tilalle nopeasti ja joustavasti.
Tätä varten tarvitaan nykyaikaista tekniikkaa, muun
muassa yhä älykkäämpää verkostoautomaatiota ja tehokkaita
ohjausohjelmistoja.
Pientuotanto hallintaan
Nykypäivän sähköverkoissa on paljon hajautettua tuotantoa.
Jotkut sähkönkuluttajatkin pystyvät myymään aurinkokennojensa
tai pienen tuulimyllynsä ylijäämäsähköä yleiseen verkkoon.
Muun muassa Emerson on kehittänyt tällaiseen hajautetun
sähköntuotannon tilanteeseen soveltuvia ohjausohjelmistoja
sähköyhtiöille. DERMS-ohjelmisto (Distributed Energy
Resource Management System) pystyy käsittelemään verkossa
olevia pienvoimalaitoksia yhtenäisenä ”virtuaalisena voimalaitoksena”
– siis toisiinsa yhdistettynä keskitettynä kokonaisuutena,
joka pystyy syöttämään sähkötehoa verkkoon älykkäästi
ja luotettavasti.
Kun pientuotantoa pystytään entistä paremmin hallinnoimaan
reaaliaikaisesti, hajautetun tuotannon saatavuuden
ennakointi paranee. Energiantuotantoa voidaan optimoida
taloudellisesti. Samalla tehostetaan sähkön toimitusvarmuutta
ja pystytään maksimoimaan uusiutuvan energiantuotannon
osuutta sähköntuotannossa.
Myös amerikkalaisyhtiö Lumidyne Consulting on tuonut
markkinoille pitkälle kehitettyjä sähköverkkodatan mallinnusohjelmistoja, jotka on suunniteltu nimenomaan hajautetun
energiantuotannon apuvälineiksi. Lumidynen SPIDER-järjestelmällä
voidaan tuottaa ennusteita pienvoimalaitosten vaikutuksista
verkossa. Tavoitteena on lisätä sähkönjakelun varmuutta
ja tehostaa sähköyhtiöiden riskienhallintaa.
Nopeutta vikojen paikantamiseen
Mäntsäläläinen energiayhtiö Nivos on ottanut käyttöön nykyaikaista
automaatiota ja ohjelmistoja sähkön toimitusvarmuuden
parantamiseksi. Yhtiön pyrkimyksenä on ollut lisätä toimitusvarmuutta
sellaisillakin verkkoalueilla, joilla käytetään suhteellisen
vähän sähköverkon maakaapelointia.
Nivoksen verkkohanke pohjautuu automaattiseen FLIR-järjestelmään
(FLIR = Fault Location, Isolation and Restoration).
Yhtiö on ottanut FLIR-järjestelmän käyttöön sähköverkon vikojen
rajauksessa. Sen avulla voidaan lyhentää sähkönjakelun
katkoksia verkon mahdollisissa vikatilanteissa.
FLIR-järjestelmä paikantaa ja erottaa vian kauko-ohjattavien
erottimien avulla ja palauttaa sähköt verkon vikaantumattomille
osille, jolloin sähköt saadaan heti palautettua suurelle
osalle asiakkaista. Aiemmin vian rajaus jouduttiin tekemään
paikan päällä maastossa, jolloin asennushenkilöstö joutui
tekemään pitkiä ajomatkoja jo pelkästään yhden vian paikantamista
varten.
Nivoksen arvion mukaan kaukokäytöillä tehtävä vianrajaus
yhtiön sähköverkossa on nopeutunut noin 50 prosenttia
keskeytystä kohti uuden järjestelmän käyttöönoton jälkeen.
Samalla mahdollisiin tuleviin vikoihin voidaan varautua entistä
paremmin.
”Sähköverkon lisääntyvä
automatisointi tehostaa
sähkön toimitusvarmuutta.
Ylipäätään sähköverkon lisääntyvä automatisointi tehostaa
sähkön toimitusvarmuutta. Niinpä eri sähköyhtiöiden verkoissa
pyritään kehittämään sähköasema- ja muuntaja-automaation
sekä kaukokäytön ala-asema-automaation järjestelmiä. Verkoissa
tarvitaan tehonsiirron ohella myös kaksisuuntaista tiedonsiirtoa
verkon kaikilla jännitetasoilla.
Tehokasta optimointia kaukolämpöverkkoon
Uudenlaisia innovatiivisia ohjelmistoja ja automaatiojärjestelmiä
voidaan sähköverkkojen ohjauksen lisäksi hyödyntää esimerkiksi
kaukolämmöntuotannon optimoinnissa.
Jos kaukolämpöä tuotetaan verkkoon useilla eri laitoksilla
ja lisäksi käytetään monenlaisia erilaisia energialähteitä, tuotannon
optimointi voi olla hankalaa – kuten hajautetun tuotannon
sähköverkoissakin. Optimointiin tarvitaan tehokkaita järjestelmiä.
Esimerkiksi Uudessakaupungissa VSV-Energia on ottanut
kaukolämpöverkon tuotannon tehostamista varten käyttöön
Ensensen automaattisen analytiikka- ja optimointijärjestelmän.
Siinä automatiikka perustuu koneoppimiseen.
Järjestelmä soveltuu monimutkaisten kaukolämpöverkkojen
optimointiin. Se myös helpottaa muidenkin kuin polttamiseen
perustuvien lämmöntuotantomuotojen – vaikkapa lämpökaivojen
tai hukkalämmön – liittämistä kaukolämpöverkkoihin tarvittaessa.
Teksti: Ari Mononen
Kuvat: Pixabay
