Tässä raportissa esitetään tutkimushankkeen ”Laaja-alaisen aurinkosähkön yleistymisen huomioivat sähköverkon mitoitusperiaatteet” tuloksia. Tutkimushankkeessa selvitettiin miten nykyiset aurinkosähkön huomioivat sähköverkon mitoitusperiaatteet soveltuvat sekä yksittäisten suurten että laajasti yleistyvien kotitalouskokoluokan aurinkosähköjärjestelmien liittämiseen, ja miten mitoitusperiaatteita tulisi kehittää. Tämän lisäksi tutkimuksessa selvitettiin joustavien ratkaisuiden, kuten aurinkosähköinverttereiden loistehon säädön, vaikuttavuutta verkon kapasiteetin riittävyyteen aurinkosähköjärjestelmien yleistyessä.
Tutkimuksessa havaittiin, että nykyisessä nopeiden jännitemuutosten yhtälöön perustuvassa voimalaitoksen vaikutusten mitoitustavassa on päivitystarpeita liittyen aurinkosähkötuotannon ominaispiirteet huomioivaan parametrisointiin. Toisin sanoen, nykyiset parametrisoinnit voivat johtaa tarpeettomiin sähköverkoston vahvistusinvestointeihin tai vaihtoehtoisesti asiakkaiden aurinkosähköjärjestelmien mitoituksen rajoittamiseen tarpeettoman pieniksi.
Aurinkosähkön laaja-alaisen yleistymisen huomioinnissa tulee tarkastella myös jännitetason nousua sähköverkossa. Tutkimuksessa havaittiin, että aurinkosähköinvertterien hyödyntämisellä loistehon säätöön voidaan hillitä jännitteen nousun ongelmia. Simulaatioiden perusteella havaittiin myös, että maltillinen aurinkosähkön yleistyminen vähentää sähköverkossa muodostuvia häviöitä. Loistehon säädön käyttämisen havaittiin lisäävän hieman häviöitä ja aiheuttavan jakelumuuntajien ylikuormittumisriskin kasvua, mutta simulaatioiden perusteella näiden merkitys on vähäinen, jollei hyvin suurella osalla asiakkaista ole aurinkosähköjärjestelmää.
Projektissa kartoitetaan kotiautomaatiolaitteille tyypillisiä kyberturvallisuushaavoittuvuuksia ja tarkastellaan niiden aihtuttamia riskejä energiajärjestelmän kannalta. Projektissa muodostetaan ennuste em. kyberturvallisuusriskien kehitykselle vuoteen 2030 saakka. Tutkimustulosten perusteella laaditaan suosituksia siitä, miten eri toimijat, kuten verkkoyhtiöt, aggregaattorit, tai loppukäyttäjät, voivat hallita tunnistettuja riskejä.
Projekti toteutetaan LUT-yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteistyönä.
Projekti koostuu viidestä alla kuvatusta osatehtävästä: 1. Kotiautomaatiolaitteiden tyypillisten kyberturvallisuushaavoittuvuuksien kartoittaminen ja haavoittuvuusskenaarioiden laatiminen perustuen kirjallisuustutkimukseen ja laboratoriotesteihin 2. Haavoittuvuusskenaarioiden vaikutusten arviointi ja simulointi ja konkreettisten energiajärjestelmälle aiheutuvien kyberturvallisuusriskien kartoittaminen 3. Riskiennusteen laatiminen vuosille 2023 – 2030, jossa arvioidaan kyberturvallisuusriskien kehittymistä tämän vuosikymmenen aikana 4. Työpajatyöskentely, jossa kartoitetaan kyberturvallisuusriskien vaikutuksia ja näiden torjumista yhteistyössä toimialan asiantuntijoiden ja muiden sidosryhmien edustajien kanssa. Tutkijoiden tunnistamien riskien uskottavuutta, todennäköisyyttä ja vakavuutta testataan työpajatyöskentelyllä. 5. Toimenpidesuositukset kyberturvallisuuden edistämiseksi
Tikka, V., Kalenius, J., Räisänen, O., Lassila, J. (2021). Loppuraportti: Sähköautojen latauksen muodostama kuormitus- ja mitoitusteho erilaisissa toimintaympäristöissä. LUT Scientific and Expertise Publications Tutkimusraportit – Research Reports, vol. 131
Tiivistelmä
Tämän tutkimushankkeen tavoitteena on määrittää sähköautojen lataustapahtumien aiheuttama kuormitus kiinteistöverkoissa. Liikenteen sähköistyminen on yksi keskeisimmistä ja nopeimmin kehittyvästä energiainfrastruktuuriin vaikuttavasta kehitystrendistä. Huomioiden sähköverkkojen maltillisen uusiutumistahdin, on sähköautojen nopea yleistyminen luonut tarpeen sähköautojen muodostaman kuormitusvaikutusten luotettavalle määrittämiselle.
Sähköautojen latauskuormituksen mallinnus perustuu tilastotietojen pohjalta rakennettuun tilastolliseen simulointimalliin. Tilastoaineistojen lisäksi mallin syötteenä käytettiin kylmälaboratoriossa tehtyjä sähköautojen latausmittauksia, joiden tavoitteena oli määrittää kylmien olosuhteiden vaikutus latauksen tehoprofiiliin ja energiasisältöön.
Projektin tuloksena havaittiin, että sähköautojen latauksen aiheuttama kuormitus on riippuvainen ulkolämpötilasta. Latauksen lisääntyvään kuormitukseen vaikuttaa autojen ajon aikaisen energiankulutuksen lisääntymisen lisäksi lataustapahtuman aikana tapahtuva akun lämmitys ja auton esilämmitys. Projektin tuloksia hyödynnetään sähköautojen latauksen suunnittelua avustavien ohjeistusten muodostamisessa.