Comparison of LVAC and LVDC microgrids

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli kirjallisuuden pohjalta vertailla 1) matalajännitetasavirta (LVDC) teknologialla toteutettavien mikroverkkojen etuja ja haittoja matalajännitevaihtovirta (LVAC) -teknologiaan verrattuna ja 2) LVDC-teknologian teknistä tehokkuutta ja sen tuottamaa energiasäästöä verrattuna LVAC-teknologiaan mikroverkoissa. Tosielämän tapaukseen perustuva simulaatio suoritettiin tarkoituksena todentaa kohdan 2 havainnot hyödyntäen markkinoilta löytyvien kaupallisten ratkaisujen teknisiä ominaisuuksia. Opinnäytetyö tehtiin Turun ammattikorkeakoulun Uusi Energia -tutkimusryhmälle osana RESPONSE-nimistä hanketta. RESPONSE on Euroopan komission Horisontti 2020 puiteohjelman rahoittama viisivuotinen hanke, jonka tavoitteena on löytää älykkäitä, energiapositiivisia ja kestäviä kokonaisratkaisuja asuinalueille ja kaupungeille. Tätä hanketta varten Turun ylioppilaskylään suunnitellaan ja toteutetaan paikallinen mikroverkko, jonka sähköinen rakenne ja tekniset ominaisuudet pyrittiin mallintamaan. Kohdan 1 havainnot osoittavat, että LVDC-teknologialla on merkittäviä etuja verrattuna LVAC-teknologiaan energia-, resurssi- ja kustannustehokkuudessa sekä järjestelmähallinnassa, mutta sen haittoja ovat jännitteen säädön ja verkkoon kytkennän monimutkaisuus sekä perinteisten suojakomponenttien käytettävyys. Kohdan 2 löydöksien mukaan LVDC-mikroverkot voivat olla jopa 6–18 % energiatehokkaampia LVAC-mikroverkkoihin liittyen. Opinnäytetyötä varten tehdyt simulaatiot eivät validoineet kohdan 2 tuloksia, mutta ne osoittivat, että LVAC-verkkoon sisällytetyn LVDC-mikroverkon energiatehokkuus ja energiasäästöt riippuvat tasavirta (DC) -kuormien suhdeluvusta. Opinnäytetyön simulointeihin liittyvistä haasteista keskustellaan ja parannusehdotuksia ehdotetaan jatkoa ajatellen, kuten muun muassa toisen, paremmin mikroverkkojen simuloimiseen soveltuvan ohjelman käyttöä suositellaan, kuten MathWorks Simulink ohjelmaa.