V4F -projektin tavoitteena on tutkia ja kehittää uusia kustannustehokkaita ja kestäviä ratkaisuja, joilla lisätään sähköenergiajärjestelmän joustavuutta. Tarkasteltavia ratkaisuja ovat mm. uudenlaiset tukkusähkömarkkinan ja reservimarkkinoiden markkinamallien elementit ja tuoterakenteet, joilla tehostetaan jouston markkinalle osallistumista valtakunnallisilla markkinapaikoilla, paikalliset joustomarkkinat, joita myös jakeluverkkoyhtiöt voivat hyödyntää osana uutta verkkoliiketoimintamallin joustokannustinta, sekä uudenlaiset palvelu- ja liiketoimintamallit asiakkaiden joustavuuden parantamiseksi ja kustannusten ja riskien oikeudenmukaiseen jakoon. Joustoresursseina tarkastellaan sekä teollisen mittakaavan prosesseja (prosessiteollisuus ja suuret lämpöpumput) että pienempiä resursseja (pk-yritykset ja kotitaloudet). Joustoresurssien kohdalla kehitetään ratkaisuita joustojen mallinnukseen ja verifiointiin.
Tutkimusprojektin toteuttavat yhteistyössä LUT-yliopisto ja Tampereen yliopisto, joista on mukana yhteensä kuuden professorin tutkimusryhmät.
Tutkimusprojektin päärahoittajana on Business Finland, ja projektin rahoitukseen sekä ohjausryhmän työskentelyyn osallistuu lisäksi 24 yritystä tai organisaatiota, joista STEK ry on yksi.
Tampereen yliopiston (TAU) ja Tampereen ammattikorkeakoulun (TAMK) tutkimusryhmien yhdessä toteutettavassa tutkimusprojektissa tarkastellaan sähkönjakeluverkkoon liittyvien asiakkaiden kiinteistöverkkojen saarekekäyttökyvykkyyttä ja niiden turvallista ja luotettavaa toimintaa. Tutkimusprojetin tavoitteena on muodostaa kokonaiskuvaa kiinteistötason saarekekäyttöihin liittyvistä kysymyksistä ja niihin liittyvistä ratkaisuista, perusperiaatteista ja niille asetettavista vaatimuksista, sekä tehdä yksityiskohtaisempia tarkasteluja valituista saarekekäyttöön liittyvistä sähköteknisistä kysymyksistä. Tutkimusprojekti jakautuu kolmeen osatehtävään:
2) Saarekekäyttöjen sähkötekniset kysymykset, erityisesti suojausten ja sähköturvallisuuden, paloturvallisuuden, toiminnallisuuden ja sähkönjakelun luotettavuuden turvaaminen.
3) Toimenpide-ehdotukset, uuden tiedon jalkauttaminen ja yhteistyöhankkeen valmistelu
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.
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.
”Sector Integration and Electric Decade” -hanke keskittyy sähköenergiaratkaisujen monialaiseen kehittämiseen Tampereen ammattikorkeakoulun ja Tampereen yliopiston yhteistyönä. Hankkeessa syvennetään ja laajennetaan sektori-integraation teemaa, joka tarkoittaa eri energiamuotojen ja -järjestelmien yhdistämistä tehokkaaksi kokonaisuudeksi. ”Electric Decade” viittaa sähkön kasvavaan rooliin yhteiskunnan moottorina ja sen merkitykseen energiamurroksessa.
Toimintaa jatketaan aiemman yhteistyön pohjalta, vahvistamalla opetusta ja tutkimusta energia-alalla sekä edistämällä älykkäitä energiaratkaisuja. Sektori-integraatio nähdään hankkeessa laajempana kokonaisuutena, joka kattaa useita eri toimintamuotoja ja näkökulmia, edistäen monialaista osaamista ja kokonaisvaikutusten ymmärtämistä. Sektori-integraatio -teeman lisäksi hankkeessa integroituu opetus, tutkimus ja yhteiskunnallinen vaikuttaminen, ja se luo vahvan perustan tulevaisuuden energiaratkaisuille, samalla kun se edistää vähähiilistä, resurssitehokasta ja turvallista yhteiskuntaa.
Tavoitteet
Syventää ja laajentaa monialaista osaamista ja koulutusta sähköenergiaratkaisujen alalla, keskittyen erityisesti sektori-integraatioon ja sähkön rooliin energiamurroksessa.
Jatkaa ja vahvistaa yhteistyötä Tampereen ammattikorkeakoulun ja Tampereen teknillisen yliopiston välillä, luoden vahvan perustan tulevaisuuden energiaratkaisuille.
Olla aktiivinen toimija yhteiskunnallisessa asiantuntija- ja osallistumistyössä, edistäen tietoisuutta ja osaamista sähköenergian merkityksestä.
Vahvistaa energia-alan opetusta ja tutkimusta Tampereen korkeakouluyhteisössä, vastaten samalla tulevaisuuden energiatarpeisiin ja -haasteisiin.
Edistää vähähiilistä, resurssitehokasta ja turvallista yhteiskuntaa, tukien älykkäiden energiaratkaisujen käyttöönottoa.
STEKin vuosittainen rahoitus: 150.000 euroa
Yhteyshenkilöt
Lehtori Kari Kallioharju, Tampereen ammattikorkeakoulu, etunimi.sukunimi@tuni.fi
Professori Pertti Järventausta, Tampereen yliopisto, etunimi.sukunimi@tuni.fi
Hanke mediassa
Katso, miten yhteistyön tuloksia on näkynyt mediassa (mielipiteinä, vierakyninä yms. kannanottoina).
