Uudet teknologiat ekologisen kiinteistön sähköverkossa

Abstract

Työn tavoitteena on löytää ongelmakohdat, jotka ovat esteenä ekologisten sähköjärjestelmien yleistymiselle ja tuoda esille asiat, jotka tulee ottaa huomioon niiden hankintaan ja kannattavuuteen liittyen. Tarkoituksena on myös kehittää järjestelmien suunnittelua ja yhdistää uudet teknologiat osaksi ekologisen kiinteistön sähköverkkoa. Konkreettisena tuotoksena työstä ovat ohjeet aurinkosähköjärjestelmän sekä sähköauton latauspisteiden hankinnasta Suunnitteluliiga Oy:n asiakkaille.

Käytännössä uusiutuvan energian tehokas hyödyntäminen edellyttää sähköntuotannon ylijäämän varastointia tai jakamista muille käyttäjille tulevaisuuden hyvitysmalleja hyödyntäen. Varastointiin voidaan käyttää kiinteän akuston lisäksi myös akulla varustettuja ajoneuvoja, jolloin ajoneuvojen akut toimivat sähköverkon tasapainottajina kaksisuuntaisessa latausjärjestelmässä. Tehopiikkien tasapainotus ja kysyntäjousto tulevat jatkuvasti suurempaan rooliin uusiutuvien energianlähteiden ja sähköisen liikenteen vaikutuksesta.

Uusiutuvista energianlähteistä käydään tarkemmin läpi aurinkoenergia, mutta samat sääriippuvuusongelmat ja tasavirtaominaisuudet pätevät myös muihin uusiutuviin energianlähteisiin. Aurinkosähköjärjestelmän lisäksi käydään läpi sähkön varastointi ja sähköautojen latausjärjestelmä sähkösuunnittelun näkökulmasta. Lisäksi annetaan opastusta ja käytännön vinkkejä järjestelmien hankintaan liittyen. Hankintaan liittyen käsitellään myös rahoitusmallit, mahdolliset tuet järjestelmiin ja havainnollistetaan ekologisten järjestelmien kannattavuutta esimerkein.

Työssä pohditaan myös sähkönsiirron toteutusta ekologisessa sähköverkossa ja siihen liittyen aihealueena on tasavirran tehokkaampi hyödyntäminen tulevaisuudessa. Nykyisen vaihtovirran rinnalla olisi mahdollista käyttää tasavirtaverkkoa ekologisille järjestelmille, jolloin päästäisiin turhista muunnoksista vaihtovirran ja tasavirran välillä liityttäessä sähköverkkoon.

The aim of the work is to find the problem areas that hinder the spread of ecological electricity systems and to highlight the issues that should be taken account in connection with their acquisition and profitability. The aim is also to develop the design of the systems and to integrate the new technologies into the electricity grid of the ecological property. The concrete output of the work is instructions for the procurement of a solar photovoltaic system and electric vehicle charging points for Suunnitteluliiga Oy’s customers.

In practice, the efficient use of renewable energy requires the storage or distribution of surplus electricity generation to other users using future compensation models. In addition to a fixed battery, battery powered vehicles can also be used for storage, in which case the vehicle batteries act as balancers in the two-way charging system. Balancing power peaks and elasticity of demand are constantly playing a bigger role due to the impact of renewable energy sources and e-transportation.

Renewable energy sources are discussed in more detail in solar energy, but the same weather dependence problems and direct current characteristics also apply to other renewable energy sources. In addition to the photovoltaic system, the storage of electricity and the charging system of electric vehicles are reviewed from the point of view of electrical design. In addition, guidance and practical tips are provided regarding the acquisition of the system. In connection with the acquisition, financing models, possible subsidies to the systems are also discussed, and the profitability of ecological system is illustrated with examples.

The thesis also considers the implementation of electricity transmission in the ecological electricity network, and in connection with this, the topic is more efficient utilization of direct current in the future. In addition to the current AC, it would be possible to use a DC grid for ecological systems, which would avoid unnecessary conversions between AC and DC when connecting to the electricity grid.