Hae sivustolta

Mitä etsit?

Sähköauton latauksen mallintaminen osana kiinteistön sähköverkon laskentaa

Diplomityö: Riikka Hirvelä, Sähköauton latauksen mallintaminen osana kiinteistön sähköverkon laskentaa (2019)

Sähköautojen lukumäärän on ennustettu kasvavan tulevaisuudessa merkittävästi, mikä lisää myös julkisten sekä kiinteistöjen latauspisteiden lukumäärää. Latauspisteiden liittäminen kiinteistöön tapahtuu tapauskohtaisesti. Ensin on hyvä selvittää sähköautojen lataustehon tarve ja kiinteistön sen hetkinen kuormitus. Tämän jälkeen voidaan tehdä tarkempia suunnitelmia latauspisteiden sijainnista ja tarvittavista muutoksista kiinteistön verkkoon, kuten liittymän koon kasvattaminen tai kuormanhallinnan toteuttaminen.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkastella OpenDSS-ohjelman soveltuvuutta sähköauton latauksen kuorman mallintamiseen. Ensimmäinen vaihe oli mallintaa työssä testiympäristönä käytetty Tampereen yliopiston (TUNI) Sähkötekniikan yksikön älykkään sähköverkon (Smart Grids) laboratorion verkon malli OpenDSS-ohjelmalla. Tämä tapahtui laboratoriossa suoritettujen mittausten pohjalta.

Toinen vaihe oli laskea hypoteesit OpenDSS-ohjelmalla, kun verkkoon oli lisätty sähköauton kuorman malliksi vakiovirtakuormamalli. Tämän jälkeen kytkettiin Nissan Leaf sähköauto laboratorion verkkoon ja mitattiin jännitettä ja virtaa seitsemässä eri tapauksessa, joissa erona oli säätövastuksen asento. Lataus tapahtui yksivaiheisena latauksena lataustavan 3 mukaisesti. Mittauksen jälkeen verrattiin mitattuja ja OpenDSS-ohjelmalla saatuja tuloksia. Tässä kohtaa myös OpenDSS-ohjelman tulokset laskettiin uudestaan, kun tiedettiin tarkemmat arvot mittausten perusteella lähtötilojen jännitteille sekä latauksen aikaisille virtarajoille.

Mittaus toistettiin myös kahdelle muulle sähköautolle, Hyundai Ioniq Plug-in ja BMW i3. Näistä BMW i3 mitattiin vastaavasti kuin Nissan Leaf. Hyundai Ioniq Plug-in puolestaan ladattiin ja mitattiin lataustavan 2 mukaan. Tämän jälkeen mittausten ja OpenDSS-ohjelman tuloksia verrattiin ja tuloksien erojen syitä käsiteltiin. Erojen syiksi todettiin, mittausvirheiden ja -tarkkuuksien lisäksi, lähtötilan jännitteen mallintaminen. Kuitenkin erot olivat vähäisiä, joten näiden tulosten pohjalta OpenDSS-ohjelman malli pätee hyvin mallintamaan yksivaiheista sähköauton latauksen aiheuttamaa kuormaa sähköverkossa.

Asunto-osakeyhtiöt energiayhteisönä

Diplomityö: Juuso Pusa, Asunto-osakeyhtiöt energiayhteisönä, (2021).

Suomen ja koko Euroopan Unionin energiantuotanto on suuressa muutoksessa ja kasvihuonepäästöjä pyritään jatkuvasti vähentämään. EU:n tavoitteena on saada kasvihuonepäästöjen jatkuva kasvu loppumaan ja saada päästöt kääntymään laskuun poliittisilla päätöksillä ja säädöksillä. Myös yksittäisten kansalaisten halukkuus vaikuttaa asioihin ja päätökset tehdä osansa päästöjen vähentämiseksi ajavat puhtaampiin energiaratkaisuihin yhä useammin. Toisaalta myös Suomen valtakunnan tasolla, EU:n päätöksien lisäksi, pyritään jatkuvasti lisäämään hajautettua sähköntuotantoa kysyntäjoustojen lisäämiseksi ja sähkön toimitusvarmuuden parantamiseksi. Hajautettu energiantuotanto perustuu yhä useammin uusiutuviin energianlähteisiin.
Tässä työssä on tarkoitus tutkia hajautetun energiantuotannon ja energiayhteisöjen mahdollisuuksia ja kiinnostavuutta suomalaisille asunto-osakeyhtiöille. Työssä selvitetään millaisia energiaratkaisuja suomalaiset asunto-osakeyhtiöt ovat tehneet ja millaisia ne pyrkivät tekemään sekä millaiset ovat asunto-osakeyhtiöiden mahdollisuudet ja kiinnostus omavaraiseen sähköntuotantoon. Lisäksi selvitetään, mikä on asunto-osakeyhtiöiden tietämys ja kiinnostus energiayhteisöjen perustamiseen.
Työn aluksi käsitellään energiayhteisöjä sekä energiayhteisöjen muodostamisen malleja ja mahdollisuuksia. Lisäksi esitellään teoriapainotteisesti energiayhteisöjen perustamista asunto-osakeyhtiöissä taloudellisista ja sosioekonomisista näkökulmista, energiayhteisöihin liittyviä sidosryhmiä sekä haasteita asunto-osakeyhtiöiden energiayhteisöihin liittyen, perustuen kerättyyn lähdemateriaaliin.
Työssä käytetty tutkimusmenetelmä valikoitui haastattelututkimukseksi. Tutkimuksessa haastateltiin asunto-osakeyhtiöiden hallitusten jäseniä sekä isännöitsijöitä. Haastattelut tehtiin etänä käyttäen etäkokoussovelluksia. Haastatteluissa esitettiin haastateltaville henkilöille 21 kysymystä liittyen asunto-osakeyhtiöiden energiaratkaisuihin, omavaraiseen sähköntuotantoon sekä energiayhteisöihin.
Haastatteluista saatujen vastauksien pohjalta tehtiin yhteenveto, joka esitetään työn tulokset ja analyysi luvussa. Tuloksista voitiin päätellä, että tutkimukseen osallistuneiden henkilöiden osalta asunto-osakeyhtiöiden tärkeimmät energiansäästö investoinnit liittyvät suurelta osin lämmitysenergian vähentämiseen ja edullisempien lämmitysmuotojen hankkimiseen, sillä suomalaissa kotitalouksissa lämmitysenergia kattaa valtaosan kaikesta energiankulutuksesta. Omavaraiseen sähköntuotantoon liittyen kiinnostusta ilmeni jonkin verran, mutta nykyisten aurinkosähköjärjestelmien hinnat sekä toimintavarmuus osoittautuivat epätietoisuutta herättäviksi. Tämä johtui vähäisestä konkretiasta liittyen onnistuneisiin hankkeisiin aurinkosähkön osalta asunto-osakeyhtiöissä. Samoin myös energiayhteisöt olivat melko epäselvä aihe monelle haastateltavalle ja niiden osalta olisi toivottu enemmän selkeää viestintää asunto-osakeyhtiöiden suuntaan, vaikka myös kiinnostusta löytyi jonkin verran energiayhteisötoimintaan liittyen.
Loppuyhteenvedossa käydään tiivistetysti läpi työssä esitetyt asiat sekä tutkimuksesta saadut tulokset. Lisäksi pohditaan, millaisia toimenpiteitä energiayhteisötoiminnan kehittämiseksi voitaisiin tehdä sekä jatkotutkimusten mahdollisuuksia.

Hajautettujen energiaresurssien vaikutus pienkiinteistön sähkösuunnitteluun

Diplomityö: Aki Kortetmäki, Hajautettujen energiaresurssien vaikutus pienkiinteistön sähkösuunnitteluun (2018).

Meneillään oleva energiamurros tuo muutoksia koko energiajärjestelmään tuotantolaitoksista loppukäyttäjiin. Pienkiinteistöjen kohdalla tämä tarkoittaa kokonaan uusia tai muuttuneita järjestelmiä ja aiempaa älykkäämpää kuormien hallintaa. Kodin energian- ja tehonhallinta, sähköauton latauslaitteet, sähkön omatuotanto, sähkön varastointi ja erilaiset älykkäät laitteet tuovat mukanaan uusia haasteita niin talotekniikan ammattilaisille, kuin käyttäjille. Tämän työn tarkoitus on tuoda esiin muutokset, joita nämä uudet järjestelmät tuovat kiinteistön talotekniikan suunnitteluun ja sähkökeskuksien vaatimuksiin.

Työssä on koostettu alan materiaaleista, messuilta ja haastatteluista kerätty tieto yhteen, sekä havainnollistettu tätä kuvien ja esimerkkien avulla. Moni työssä käsitelty aihe on vielä melko uusi Suomessa, joten tuoreinta tietoa on haettu Saksan vuoden 2018 messuilta, sekä haastattelemalla eri osa-alueiden kärkitoimijoita Suomessa. Näiden oppien pohjalta on on koostettu konkreettisia esimerkkejä siitä, mitä eri järjestelmien liittäminen kiinteistöön vaatii.

Työn tärkeimpänä tuloksena on esitetty, miten perinteinen pienkiinteistön sähköverkon suunnittelu on muuttumassa jatkossa. Käyttäjän rooli kasvaa lähivuosina pelkästä kuluttajasta entistä enemmän aktiivisen sähkömarkkinaosapuolen suuntaan. Tämän myötä kiinteistön kuormien hallintaan vaaditaan entistä älykkämpää ohjausta. Samalla kiinteistön sähköverkkoon liitetään uusia järjestelmiä esimerkiksi sähkön omatuotannon ja varastoinnin myötä. Kaiken tämän hallitseminen vaatii suunnittelijoilta aiempaa enemmän alan osaamista, sekä yhteistyötä eri osapuolien välillä, jotta lopputuloksena syntyy käyttäjää parhaalla tavalla palveleva kokonaisuus. Nämä kokonaisuudet ovat myös aiempaa enemmän riippuvaisia internet-yhteyden ja langattomien tiedonsiirtotapojen toimivuudesta, jonka myötä tietoturvaan ja tiedonsiirtoyhteyksien laatuun on jatkossa panostettava entistä enemmän osana talotekniikan suunnittelua. Lisäksi Suomessa ollaan edelläkävijöitä esimerkiksi seuraavan sukupolven etäluettavien sähkömittareiden ja verkkoyhtiöiden tehomaksupohjaisessa laskutuksessa. Valmiita ratkaisuja ja toimintamalleja ei näiden toteuttamiseen ulkomailla ole tarjolla. Nämä muutokset tarjoavat paljon uutta tutkimus- ja kehitystyötä, sekä erilaisia liiketoimintamahdollisuuksia alan uusille ja vanhoille toimijoille.