Integris-tutkimushanke: älykkyyttä sähköverkon jokaiselle tasolle
Alati kasvava energiatehokkuuden tarve, uusiutuvan energian tuottaminen ja tiukentuvat luotettavuusvaatimukset ovat luoneet tarpeen tuoda älyä myös keski- ja pienjänniteverkkoon.TTY:n sähkötekniikan laitoksen professori Sami Repo ja hänen tutkimusryhmänsä olivat mukana kolmevuotisessa Integris (Intelliget Electrical Grid Sensor Communications) -hankkeessa. TTY:n lisäksi tutkimushankkeessa oli mukana eurooppalaisia sähköverkkoyhtiöitä, laitevalmistajia ja espanjalainen yliopisto Fundació Universitat i Tecnologia. Espanjalainen sähköverkkoyhtiö Endesa koordinoi hanketta. Integris -tutkimushanke kehitti reaaliaikaista kommunikaatiota ja hajautettua automaatiojärjestelmää sähköverkon monitorointiin ja hallintaan keski- ja pienjänniteverkossa. Tutkimuksessa yhdistyivät TTY:n sähköverkkojen osaaminen ja Fundació Universitat i Tecnologian tietoliikenneosaaminen. Tutkimushankkeen kokonaisbudjetti oli 6 miljoonaa euroa.
Sähköverkon hallitsemiseksi tarvitaan tietoa ja tiedon hallintaa verkon toiminnasta sen kaikilla tasoilla. Aikaisemmin sähköverkon monitorointia on pystytty tekemään suurjänniteverkon ja tärkeimpien sähköasemien osalta. Nyt luodussa järjestelmässä reaaliaikainen monitorointi ja verkon hallinta onnistuu myös sähköverkon keski- ja pienjänniteverkossa käyttäen kaikille tasoille yhteistä ja hajautettua automaatiojärjestelmää. On kustannustehokkaampaa kehittää älykästä automaatiojärjestelmää kuin rakentaa hyvin järeitä sähköverkkoja lyhytaikaisia kysyntähuippuja varten.
Kehitetyssä järjestelmässä älymittari mittaa kotitalouden sähkönkulutusta, sen vaihteluita ja laatua niin, että esimerkiksi tilanteessa, jossa aurinkopaneeli tuottaa energiaa yli oman tarpeen, voidaan tuotettua energiaa syöttää keskijänniteverkkoon tai hyödyntää paikallisesti esimerkiksi varastoimalla energia automaattisesti sähköauton akkuun. Jakelumuuntamolla älymittareiden tiedot yhdistetään muuntamon ja verkon tietoihin. Näin sähköverkon tilaa voidaan analysoida ja hallita hajautetusti ja autonomisesti. Hallintaan tarvitaan ohjausmahdollisuutta, joka voidaan toteuttaa sähköverkon omilla laitteilla tai ohjaamalla asiakkaiden kulutusta ja tuotantoa asumismukavuudesta tinkimättä
Tutkimushanke oli pitkälti konkreettista tekemistä mukana olleiden yritysten kanssa. TTY:llä suunniteltiin automaatiojärjestelmän arkkitehtuuria, toteutettiin sähköverkon monitorointiin ja hallintaan liittyvät rajapinnat ja sovellukset, ja tehtiin reaaliaikaista, digitaalista simulointia oikeilla laitteilla automaatiojärjestelmän testaamiseksi. Järjestelmää pilotoitiin tämän jälkeen onnistuneesti aidoissa kenttäolosuhteissa Italian Bresciassa pientaloalueella, jossa jokaisen talon katolla on aurinkopaneeli.
Tutkimushanke tuotti vakaan, joustavan ja edullisen kommunikaatio- ja automaatiojärjestelmän älykkäille sähköverkoille. Tutkimushanke on mahdollisesti saamassa jatkoa, jatkohakemus on juuri jätetty. Hakemuksen tehneessä konsortiossa ovat mukana samat toimijat kuin päättyneessä hankkeessa, lisäksi mukaan on tulossa 4G-tiedonsiirtoa tekevä kaupallinen tietoliikennealan yritys. Integris-projektin automaatiokonseptia ja –alustaa tullaan hyödyntämään myös syyskuussa alkavassa sähkötekniikan laitoksen koordinoimassa EU-hankessa ”Ideal grid for all”, jossa jatketaan sähköverkon hallinnan sovellusten kehittämistä sähköverkon luotettavuus- ja uusiutuvan energian integrointivaatimusten täyttämiseksi.
- Järjestelmän osia eli kodin energiahallintajärjestelmiä, älymittareita ja muita älykästä päättelyä tekeviä laitteita on jo runsaasti markkinoilla. Kaikki tekniset elementit kehitetyn järjestelmän kaupallisiin versioihin ovat olemassa. Kuluttajien asennetta kulutusjoustoa kohtaan ei kuitenkaan muuteta tekniikalla, vaikka ohjauksen automatisointi onkin ehdoton edellytys kulutusjouston hyväksyttävyydelle. Suomessa on pitkä perinne kulutusjouston hyödyntämisestä varaavan sähkölämmityksen yhteydessä. Tämän järjestelmän modernisointi ja joustavampi hyödyntäminen mahdollistavat esimerkiksi tuulivoimaloiden ennustevirheiden tasaamisen tai sähköverkon kapasiteetin käyttöasteen kasvattamisen, summaa tilannetta professori Sami Repo.
Lisätietoja: Professori Sami Repo, ">sami.repo@tut.fi, 040 849 0454.