Energiavarastojen verkkoon liittämisen periaatteet

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli selvittää enenemissä määrin yleistyvien sähköenergiavarastojen verkkoon liittämisen teknisiä periaatteita. Työ tehtiin Suomen suurimmalle sähköverkkoyhtiölle Caruna Oy:lle. Aihe valikoitui ajankohtaisuuden ja oman mielenkiinnon perusteella.

Työssä kerrotaan yleisesti energiavarastoista ja niiden hyödyistä, sekä havainnollistetaan asiaa muutamilla esimerkeillä. Työn tavoitteena oli luoda katsaus sähkövarastojen tämän hetkiseen tilanteeseen ja selkeyttää teknisiä vaatimuksia verkkoon liittämiselle.

Pääpaino oli teknisissä asioissa, kuten liitäntä, suojaus ja mittaus sekä näihin liittyvissä standardeissa ja ohjeissa. Tärkeimmäksi asiaksi voidaan katsoa turvallisuus, kun puhutaan energiavarastojen liittämisessä verkkoon. Koska akustot sisältävät yleensä suuren määrän energiaa, tulee niitä käsitellä oikeaoppisesti. Lisäksi on ehdottoman tärkeää varmistua siitä, että verkon vikatilanteissa ei aiheudu takasyöttövaaraa ja että verkon toiminta ei häiriinny varastojen takia. Mikäli vika ilmenee käyttöpaikan päässä, tulee suojauksen irrottaa järjestelmä verkosta ennen kuin verkon suojaus reagoi tilanteeseen.

Standardointityö aiheen osalta on yhä kesken. Tällä hetkellä mikrotuotantostandardi SFS-EN 50438 sekä saksalainen VDE-AR-N 4105 2011-8 määrittävät tärkeimmät reunaehdot varastojen liittämiselle. Lisäksi Energiateollisuus ry:n ohjeet ja suositukset sisäl-tävät olennaista tietoa.

Myös sähkövarastojen määrittely on vielä työn alla, ja tästä johtuen kirjallisuus ja säädökset aiheesta ovat vähäisiä. Sähkön jakelussa on meneillään suurimpia murroksia vuosikymmeniin ja sähkövarastoilla on merkittävä rooli matkalla kohti modernimpaa sähkön jakelua.

The objective of this study was to clarify the principles of electrical energy storages and their connection to the grid. This study was made for Caruna Ltd. The topic was interesting for the company and the author, and also a current topic in the field.

This thesis describes electrical energy storages in general and the benefits of using them. The main goal is in the technical information of connection, protection and measurement and the standards concerning these aspects. In the end of this work, this information is demonstrated by some examples.

The safety of the storages can be seen as the single most important thing of this study. As these systems store great amounts of energy, it is crucial to handle them safely. The grid must not get any disturbances as a result of the storages, and there must not be any risk of leakage of the storages in a situation where people are working on the grid. Also when there is a fault in the storage system, the inner protection must react before the protection of the grid does.

The standardization work concerning the storage systems is still an on-going process. At the moment, a Finnish standard SFS-EN 50438 and a German standard VDE-AR-N 4105 2011-8 are used for connection and safety of the storages. Also Energiateollisuus ry has some useful advice for the work.

On of the biggest renovation in decades is going on in the distribution of electricity, and the storages play a major role in it. Unfortunately at the moment there are only few publications about the subject and the definition of the electrical energy storages is not yet ready.