Hajautettu sähköntuotanto mikroverkkoympäristössä
Aarnio, Laura (2017)
Aarnio, Laura
Tampereen ammattikorkeakoulu
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201705066630
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201705066630
Tiivistelmä
Tämä työ tehtiin Lempäälän Lämpö Oy:lle, joka on sataprosenttisesti Lempäälän kunnan omistama yhtiö. Opinnäytetyö on osa Energiaomavarainen Lempäälä -hanketta, jonka tarkoituksena on edistää kestävää kehitystä ja luoda uusia tapoja uusiutuvien energiamuotojen hyödyntämiseen. Rakenteilla oleva Marjamäen yritysalue tulee olemaan pilotti uudesta toimintamallista. Alueelle suunnitellaan uudenlaista energiayhteisöä, jossa huoltovarmuus on taattu.
Marjamäen yritysalue on kokonaisalaltaan noin 300 hehtaaria, ja se sijaitsee Tampere-Helsinki-moottoritien varressa. Alueelle on suunniteltu uudenlainen sähköntuotantojärjestelmä, jossa tullaan hyödyntämään hajautettua sähköntuotantoa erilaisista energianlähteistä. Pääasialliset energianlähteet tulevat olemaan aurinko sekä maa- ja biokaasu sekä käytettäviä teknologioita ovat aurinkopaneelit, polttokennot, akustot ja kaasumoottorit. Kokonaisuus muodostaa älykkään mikroverkon, joka voi toimia itsenäisesti saarekkeena tai osana valtakunnallista sähkönjakeluverkkoa.
Järjestelmän teknologioiden mitoittamista varten tehtiin laskentamalli ja esimerkkikohteena laskennassa käytettiin Lempäälän jäähallia. Aurinkopaneelien huipunkäyttöaikana käytettiin 808 tuntia, mutta huomattiin myös, ettei huipunkäyttöajan muuttumisella 100 tunnilla suuntaan tai toiseen ollut juurikaan merkitystä kokonaisuuden kannalta. Oleellista mitoittamisessa oli, että ylituotanto pysyy pienenä. Tällä hetkellä ylituotannon seurauksena syntyneen sähkön myyminen ei ole kannattavaa. Mitoittaminen oli helpointa tehdä sellaiseen kohteeseen, jonka sähkönkulutus pysyy melko vakiona ajankohdasta riippumatta.
Mikroverkot tulevat yleistymään, ja ne tuovat mukanaan haasteita, koska niitä koskevaa ohjeistusta ja sääntelyä ei vielä ole. Tällaisesta energiayhteisöstä tulee luoda selkeä kokonaiskonsepti, jotta toiminta on mahdollisimman yksinkertaista kaikille osapuolille. Tuotanto tuodaan lähelle asiakasta, ja tuotantoyksiköt ovat pieniä. Mikroverkossa asiakkaan on mahdollista itse olla aktiivinen ja osallistua kysynnänjoustoon tai energian tuotantoon esimerkiksi omilla aurinkopaneeleilla. Osa teknologiasta on vielä hyvin kallista, ja verkon käyttäytyminen on erilaista kuin perinteisen sähköverkon. Jakeluverkkoyhtiöiden ja mikroverkkojen haltijoiden tulee tehdä yhteistyötä sopivien toimintamallien ja vastuunjaon löytämiseksi. Parhaimmillaan järjestelmällä pystytään takaamaan sähkön saatavuus joka tilanteessa ympäristöystävällisesti ja energiatehokkaasti.
Marjamäen yritysalue on kokonaisalaltaan noin 300 hehtaaria, ja se sijaitsee Tampere-Helsinki-moottoritien varressa. Alueelle on suunniteltu uudenlainen sähköntuotantojärjestelmä, jossa tullaan hyödyntämään hajautettua sähköntuotantoa erilaisista energianlähteistä. Pääasialliset energianlähteet tulevat olemaan aurinko sekä maa- ja biokaasu sekä käytettäviä teknologioita ovat aurinkopaneelit, polttokennot, akustot ja kaasumoottorit. Kokonaisuus muodostaa älykkään mikroverkon, joka voi toimia itsenäisesti saarekkeena tai osana valtakunnallista sähkönjakeluverkkoa.
Järjestelmän teknologioiden mitoittamista varten tehtiin laskentamalli ja esimerkkikohteena laskennassa käytettiin Lempäälän jäähallia. Aurinkopaneelien huipunkäyttöaikana käytettiin 808 tuntia, mutta huomattiin myös, ettei huipunkäyttöajan muuttumisella 100 tunnilla suuntaan tai toiseen ollut juurikaan merkitystä kokonaisuuden kannalta. Oleellista mitoittamisessa oli, että ylituotanto pysyy pienenä. Tällä hetkellä ylituotannon seurauksena syntyneen sähkön myyminen ei ole kannattavaa. Mitoittaminen oli helpointa tehdä sellaiseen kohteeseen, jonka sähkönkulutus pysyy melko vakiona ajankohdasta riippumatta.
Mikroverkot tulevat yleistymään, ja ne tuovat mukanaan haasteita, koska niitä koskevaa ohjeistusta ja sääntelyä ei vielä ole. Tällaisesta energiayhteisöstä tulee luoda selkeä kokonaiskonsepti, jotta toiminta on mahdollisimman yksinkertaista kaikille osapuolille. Tuotanto tuodaan lähelle asiakasta, ja tuotantoyksiköt ovat pieniä. Mikroverkossa asiakkaan on mahdollista itse olla aktiivinen ja osallistua kysynnänjoustoon tai energian tuotantoon esimerkiksi omilla aurinkopaneeleilla. Osa teknologiasta on vielä hyvin kallista, ja verkon käyttäytyminen on erilaista kuin perinteisen sähköverkon. Jakeluverkkoyhtiöiden ja mikroverkkojen haltijoiden tulee tehdä yhteistyötä sopivien toimintamallien ja vastuunjaon löytämiseksi. Parhaimmillaan järjestelmällä pystytään takaamaan sähkön saatavuus joka tilanteessa ympäristöystävällisesti ja energiatehokkaasti.