Mikroverkon määrittäminen oppilaitoskäyttöön

Abstract

Mikroverkkoratkaisuja pidetään merkittävässä roolissa Euroopan komission asettamien tavoitteiden saavuttamisessa. Konsepti on haastava, mutta ratkaisuista on tehty paljon tutkimuksia, ja laitevalmistajat ovat kehittäneet tuotteitaan siten, että mikroverkot ovat helposti lähestyttävä. Tässä opinnäytetyössä määriteltiin mikroverkko ja sen toiminta sekä luotiin kolme vaihtoehtoista ehdotelmaa mikroverkon rakentamiselle, soveltuvuudelle ja toimivuudelle Tampereen ammattikorkeakoulun (TAMK) sähkölaboratorioon. Opinnäytetyö toteutettiin tapaustutkimuksena, josta englanninkielinen nimitys on Case Study.

Opinnäytetyön tavoitteena oli saada muodostettua mikroverkkoehdotelmat sähkölaboratorioon, mikä edellytti mikroverkon kokonaisvaltaisen toiminnan ja periaatteiden selvittämisen. Mikroverkon vaihtoehtoisten toteutusmallien ehdotelmia luodessa tukeuduttiin erityisesti tutkimuskirjallisuuteen ja asiantuntija-haastatteluun. Vaihtoehtoiset ratkaisut toteutettiin sähkölaboratorion nykyiseen sähkölaitteistoon, ja siksi täytyi saada selville sähkölaitteiston rakenne ja kokoonpano.

Sähkölaboratoriossa suoritettiin kaksi mittausta. Mittauksilla pyrittiin saamaan mahdollisimman todellinen kuva sähkölaboratorion kuormitustasoista, minkä vuoksi sähkölaboratorion kulutustietoja mitattiin yhden viikon seurantamittauksella. Maksimikuormitus varmistettiin erillisellä kuormitusmittauksella. Lisäksi mikroverkkoehdotelmia varten perehdyttiin sähkölaboratorion keskeisempiin tuotanto- ja kulutuslaitteisiin, jotta varmistettiin sähkölaboratorion antamat mahdollisuudet ja rajoitteet mikroverkkoratkaisulle.

Opinnäytetyö osoittaa kolme vaihtoehtoista ehdotelmaa mikroverkkoratkaisulle TAMKin sähkölaboratorioon. TAMKin toiveena mikroverkkoratkaisulle oli erityisesti se, että verkko muodostuu kokonaisuudesta ja osajärjestelmistä, jotta sitä voidaan operoida ja tarkastella erillisinä laitteistoina. Tähän tavoitteeseen päästiin, sillä kolme vaihtoehtoista mikroverkkoratkaisua täyttävät sille asetetut toiveet.

Microgrid solutions are considered to play a significant role in achieving the goals set by the European Commission. Microgrid concept is challenging, but a lot research has been done on the solutions, and device manufacturers have developed their products in such a way that microgrids are easily approachable. Thesis defined a microgrid and its operation, and created three alternative proposals for the construction, suitability, and functionality of a microgrid for the electrical laboratory of Tampere University of Applied Sciences (TAMK). Thesis was completed as a case study.

The aim of the thesis was to create microgrid proposals for the electrical laboratory which required the comprehensive operation and principles of the microgrid to be clarified. Research literature and expert interviews were particularly explored while creating proposals models for microgrids. Alternative solutions were implemented in the current electrical equipment of the electrical laboratory and therefore the structure and configuration of the electrical equipment had to be determined.

Two measurements were performed in the electrical laboratory. The measurements were intended to provide the most realistic picture of the electrical laboratory's load levels. Electrical laboratory's consumption data was measured with a one-week monitoring measurement. The maximum load was verified with a separate load measurement. In addition for the microgrid proposals the electrical laboratory's most important production and consumption devices were studied to verify the possibilities and limitations provided by the electrical laboratory for the microgrid solution.

The thesis presents three alternative proposals for a microgrid solution for TAMK's electrical laboratory. TAMK's specific wish for the microgrid solution was that the network should consist of a whole and subsystems so that it can be operated and examined as separate equipment. This goal was achieved as three alternative microgrid solutions meet the expectations set for it.