Uusiutuvan energian ja hajautetun tuotannon jännitteen säädön yhteen sovittaminen

Vuosi 2022 oli 340 gigawatin tuotantoteholla uusiutuvan energian ennätysvuosi, ja kansainvälinen energiajärjestö IEA arvioi pelkästään aurinkosähkön tuotannon kasvavan vuosittain 15 % vuoteen 2030 saakka. Aurinkosähkön verkkoon kytkemisessä on kuitenkin omat haasteensa niin sähköverkkojen kuin voimalaitosten operoijille. Verkkojen suojaamisessa, automatisoinnissa ja tasapainotuksessa voi olla apua älykkäistä verkon ja kuluttajan rajapinnan (grid edge) ratkaisuista ja hajautetun tuotannon etäohjauksesta.

Aurinkosähkön pulmat

PV plants and solar rooftops bring decentralized, intermittent and unpredictable power contributions to Varsinaiset aurinkovoimalat ja kiinteistöjen katoille asennetut aurinkokennot tuovat sähköverkkoon hajautettua, vaihtelevaa ja siten ennakoimatonta tuotantoa. Vaihteleva tuotanto synnyttää matalajänniteverkkoon vaikuttavaa jännitevaihtelua ja harmonisia yliaaltoja. Tämä vaikeuttaa sähköyhtiöiden verkonhallintaa ja toimintaa ylipäänsä. Jännitteen vaihtelu heikentää sähkön laatua, mikä myös on ongelma jakeluverkonhaltijoille. Sähkön laadun on vastattava standardin EN 50160 vaatimuksia, ja myös loppuasiakkaat on pidettävä tyytyväisinä.

Verkko-operaattoreiden tasapainoilu 

Matalajänniteverkkojen lisääntyvä hajauttaminen vaikuttaa merkittävästi energiayhtiöiden toimintaan. Jakeluverkon luotettava toiminta vaatii verkonhaltijalta päivittäin jatkuvaa päätöksentekoa. Tämän vuoksi energiayhtiöiden on etsittävä jatkuvasti uusia tapoja tukea verkon vakautta, toimitusvarmuutta ja asiakastyytyväisyyttä.

Aurinkokennojen tehokkuuden ja tuoton maksimointi

Jakeluverkkojen haltioiden ja verkko-operaattoreiden lisäksi yksi energiayhtiöiden keskeinen sidosryhmä ovat myös aurinkokennojen omistajat ja operoijat. Kun uusiutuvan energian alkuvaiheessa ns. syöttötariffien muodossa saama tuki loppuu, sähkönmyyjien ja aurinkovoimaloiden omistajien/operoijien on pystyttävä maksimoimaan tuottonsa. Samalla on täytettävä jakeluverkko-operaattorin asettamien liityntäpistettä koskevat vaatimukset.

Aurinkokennojen jännitteen säätö

Tehokas jännitteen säätö auttaa säilyttämään verkon tehotasapainon, maksimoimaan aurinkokennon tuoton ja vastaamaan osaltaan myös sääntelyn asettamiin vaatimuksiin. Nopeilla päätöksillä ja ripeällä reagoinnilla kuluttajan ja verkon rajapinnassa voidaan ehkäistä seuraavia ongelmia:
1. Verkonhaltijoiden ei tarvitse kytkeä aurinkokennoja irti verkosta sähkön laatuongelmien takia.
2. Verkonhaltijan on helpompi hallita nykyistä uusiutuvan energian tuotantoa ja kytkeä verkkoon lisää uutta hajautettua tuotantoa.
3. Verkonhaltija ja tuottajat voivat nopeammin ratkoa jänniteongelmia, minkä etuna on paremman sähkön laadun lisäksi myös aurinkokennojen optimaalinen toiminta ja maksimituotot.

Stadtwerk Winterthurin älykäs hajautetun tuotannon hallintaratkaisu 

Sveitsiläinen Stadtwerk Winterthur suunnitteli uusiutuvan energian tuotannon laajentamista, mikä vaati sähköverkon optimointia, jotta verkkoon voidaan kytkeä lisää aurinkoenergiaa heikentämättä verkon vakautta, sähkön laatua ja tehotasapainoa. Yhtiö otti Landis+Gyrin S650  Smart  grid -päätelaitteen ja E65C  RTU -tiedonsiirtomoduulin avulla käyttöön kokonaisvaltaisen ratkaisun, joka sisältää kulutusmittauksen, verkon säädön ja sähkön laadunvalvonnan. Pakettiin kuuluu myös yhtiön aurinkovoimaloiden valvonta ja ohjaus. Verkon jännitettä pystytään säätämään räätälöidyllä komentosarjalla, joka laadittiin E65C:n Linux-alustalla. Komentosarja vertaa verkon jännitettä ennalta määriteltyihin raja-arvoihin ja säätää tarvittaessa jännitettä lähettämällä aurinkovoimaloiden inverttereille ohjauskäskyjä S650:n digitaalisten lähtöjen kautta.

Yrityksille älykkäät ohjausratkaisut verkon rajapintaan

Sähköverkon ennakoiva hallinta vaatii luotettavaa energian mittausdataa, hyvälaatuista sähköä ja kykyä säätää tarpeen mukaan verkon jännitettä. Oikein toteutettu kuluttajan ja verkon rajapinnan älykäs mittausinfrastruktuuri paitsi tuottaa päätöksiin tarvittavan mittausdatan, auttaa myös verkko-operoinnin automatisoinnissa, jolloin ongelmat on helpompi ratkaista heti paikan päällä.

Haluatko tietää lisää tai suunnitteletko omaa hajautetun tuotannon hallintaratkaisua?