Hajautetun energiatuotannon verkkomalli

Abstract

Tämä opinnäytetyö liittyy Tampereen ammattikorkeakoulun (TAMK) sähkövoimatekniikan laboratorion kehittämiseen. TAMKiin rakennetaan Greenlab-niminen uusiutuvien sähköenergiateknologioiden oppimisympäristöä, ja tämän opinnäytetyön tarkoitus oli rakentaa hajautetun energiantuotannon toimintaa havainnollistava laboratoriomallin prototyyppi.

Malli sisältää simuloitua aurinko- ja tuulienergian tuotantoa liitettynä resistansseilla toteutettuun kulutusta mallintavaan kuormaan, sekä myös jakeluverkon simuloinnin. Lopullinen malli tulee osaksi laboratoriokurssien harjoitustöitä, joissa opiskelijat tekevät työhön liittyviä mittauksia ja raportoivat työn tulokset.

Lopullisen automatiikkaa ja tietotekniikkaa sisältävän mallin suunnitelma oli liian laaja yhdelle opinnäytetyölle, joten tämä opinnäytetyö rajattiin yksinkertaisen fyysisen laboratoriomallin rakentamiseen. Projektissa ilmeni kuitenkin lukuisia ongelmia, joiden vuoksi mallin prototyypistä poistettiin automaation ja etäohjauksen ominaisuudet. Lopulta päädyttiin käyttämään TAMKin sähkövoimatekniikan laboratoriosta jo valmiiksi löytyviä laitteita uusien osien hankkimisen sijaan.

Ongelmista ja rajoituksista huolimatta alustava malli saatiin rakennetuksi, mikä antoi paremman ymmärryksen mallin eri osien toiminnasta. Prototyyppimalli onnistui täyttämään tärkeimmät sille asetetut tavoitteet, vaikka se erosikin alkuperäisestä suunnitelmasta. Prototyypille tärkeäksi luokitellut ominaisuudet toimivat lopulta hyväksytysti, joten niitä voidaan tulevaisuudessa kehittää.

This thesis is part of ongoing development of the power engineering lab of Tampere university of applied sciences (TAMK). TAMK is constructing a renewable energy technology learning environment named Greenlab, and the purpose of the thesis was to build a prototype laboratory model that demonstrates how distributed energy generation works.

It includes simulated solar and wind power generation connected to a modifiable resistance acting as a load, as well as a simulated distribution grid. The final model will become part of laboratory course experiments, where students take practical measurements and write reports on their findings.

The plan for the final model, which included automation and information technology, was deemed too extensive for the scope of one thesis. Due to so this, the thesis focused only on creating a simplistic proof of concept laboratory model. However the project ran into numerous problems that eventually lead to cutting features such as automation and remote control from the prototype. It was eventually decided to only use equipment that already exists in the TAMK power engineering laboratory instead of specifically ordering them for the project.

Despite the problems and limitations, a functioning rudimentary model was constructed, which helped better understand how each component of the model worked. The prototype managed to fulfill its requirements even though it didn’t end up as originally designed. The few features deemed important for the prototype ended up functioning in a satisfactory manner, so they can be improved upon in the future.