Uudet tavat siirtää sähköä energiajärjestelmän murroksessa

Abstract

Tämä opinnäytetyö tarkastelee uusia sähkönsiirtoteknologioita ja niiden kypsyyttä osana energiajärjestelmän murrosta. Työn tavoitteena oli koota ajantasainen kirjallisuuskatsaus suurjännitteisiin tasavirtaratkaisuihin (HVDC ja MTDC), hybridisiin AC/DC-verkkoihin, mikroverkko arkkitehtuureihin, tehoelektroniikkateknologioihin, suprajohtimiin sekä langattoman tehonsiirron menetelmiin. Lisäksi työssä arvioitiin näiden teknologioiden maturiteettia Technology Readiness Level (TRL) -menetelmän avulla.

Tutkimus toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, ja aineisto kerättiin vuosina 2017–2024 julkaistuista vertaisarvioiduista tutkimuksista ja teknisistä raporteista. Lähteet jaoteltiin viiteen teknologialuokkaan, ja kullekin tehtiin TRL-arvio kirjallisuuden, pilotointiprojektien ja kaupallisten käyttökohteiden perusteella. Tekoälysovelluksia hyödynnettiin työn rakenteen suunnittelussa, hakustrategioiden ideoinnissa ja tekstin kieliasun viimeistelyssä, mutta analyysit ja johtopäätökset perustuvat tekijän omaan arvioon ja tarkistettuihin lähteisiin.

Tulosten mukaan HVDC- ja MMC-ratkaisut ovat teknisesti kypsiä ja laajassa käytössä, kun taas hybridimikroverkot, grid-forming-invertterit, suprajohtavat kaapelit ja SFCL-laitteet ovat pilotointivaiheessa. Langattoman tehonsiirron teknologioissa induktiivinen ja resonanssipohjainen lataus ovat lähellä kaupallista kypsyyttä, mutta RF- ja optinen tehonsiirto soveltuvat vielä lähinnä pienitehoisiin erikoissovelluksiin. TRL-analyysi osoittaa, että tulevaisuuden sähköjärjestelmä perustuu vahvasti hybridisiin AC/DC-verkkoratkaisuihin ja tehoelektroniikkavetoisiin ohjaus- ja suojausjärjestelmiin.

Opinnäytetyö tarjoaa kokonaiskuvan uusien sähkönsiirtoteknologioiden kehitysvaiheista ja niiden roolista energiajärjestelmän tulevaisuudessa. Tuloksia voidaan hyödyntää verkkosuunnittelun tukena sekä opetuksessa ja jatkotutkimuksen lähtökohtana.