Energiainfra ja uudet energiateknologiat

Energiaverkkoihin tarvitaan innovatiivista tekniikkaa

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