Miten energiavarasto reagoi äkillisiin kuormituspiikkeihin?

Energiavarasto on nykyaikaisen sähköjärjestelmän yksi tärkeimmistä rakennuspalikoista, kun halutaan hallita äkillisiä tehonvaihteluita älykkäästi ja kustannustehokkaasti. Kun sähkönkulutus nousee hetkessä korkealle, perinteinen verkko voi joutua koetukselle. Akkupohjainen energiavarastointijärjestelmä tarjoaa ratkaisun tähän ongelmaan reagoimalla nopeasti ja automaattisesti, tasaten tehoa silloin, kun sitä eniten tarvitaan. Tässä artikkelissa käymme läpi, miten energiavarasto toimii kuormituspiikkien hallinnassa ja milloin sen hankkiminen kannattaa.

Mitä tarkoittaa kuormituspiikki sähköverkossa?

Kuormituspiikki tarkoittaa tilannetta, jossa sähkönkulutus nousee hyvin lyhyessä ajassa huomattavasti normaalia tasoa korkeammaksi. Tällainen piikki voi syntyä esimerkiksi silloin, kun teollisuuslaitos käynnistää suuren moottorin, kun rakennuksessa aktivoituu useita laitteita samanaikaisesti tai kun sähköajoneuvojen latauspisteet vetävät verkosta tehoa yhtä aikaa.

Sähköverkossa kuormituspiikit ovat ongelmallisia useasta syystä. Ensinnäkin ne voivat aiheuttaa jännitteen vaihteluja, jotka haittaavat herkkien laitteiden toimintaa. Toiseksi verkkoyhtiöt mittaavat usein tehomaksun juuri näiden huippuarvojen perusteella, jolloin lyhytkin piikki voi nostaa sähkölaskua merkittävästi. Kolmanneksi toistuvat kovat kuormituspiikit kuluttavat sähköinfrastruktuuria ja voivat edellyttää liittymäkoon kasvattamista, mikä on kallista.

Tehontasaus on keskeinen käsite kuormituspiikkien hallinnassa. Se tarkoittaa sitä, että kulutushuippuja leikataan ja tasataan niin, että verkosta otettava teho pysyy tasaisempana. Tähän energiavarasto soveltuu erinomaisesti.

Miten energiavarasto havaitsee äkillisen kuormituspiikin?

Energiavaraston toiminta perustuu jatkuvaan mittaukseen ja älykkääseen ohjausjärjestelmään. Järjestelmä seuraa reaaliajassa kiinteistön tai laitoksen sähkönkulutusta sekä verkon tilaa. Kun kulutus alkaa nousta kohti ennalta määriteltyä raja-arvoa, ohjausjärjestelmä tunnistaa tilanteen ja antaa käskyn purkaa varastosta energiaa verkkoon tai suoraan kuormille.

Mittaus tapahtuu tyypillisesti älykkäiden energiamittareiden ja antureiden avulla, jotka kommunikoivat varaston hallintajärjestelmän kanssa. Järjestelmä voi analysoida kulutusprofiileja myös ennakoivasti, oppien tunnistamaan tilanteita, joissa piikki on todennäköinen. Tämä ennakoiva logiikka parantaa reagointikykyä entisestään.

Moderneissa akkupohjaisissa energiavarastointijärjestelmissä, kuten UTU:n tarjoamissa BESS-ratkaisuissa, ohjausohjelmisto voidaan konfiguroida vastaamaan juuri kyseisen kohteen tarpeita. Tämä tarkoittaa, että havaitsemiskynnykset ja toimintaparametrit asetetaan niin, että järjestelmä toimii optimaalisesti juuri siinä ympäristössä, johon se on asennettu.

Kuinka nopeasti energiavarasto reagoi tehon tarpeeseen?

Akkuteknologiaan perustuvan energiavaraston yksi suurimmista eduista on sen nopeus. LFP-akkukemiaan pohjautuvat järjestelmät pystyvät reagoimaan tehontarpeeseen millisekunteissa. Tämä on huomattavasti nopeampaa kuin esimerkiksi dieselgeneraattorit tai verkon perinteiset säätömekanismit, jotka voivat vaatia useita sekunteja tai jopa minuutteja.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että kun kuormituspiikki alkaa, energiavarasto ehtii reagoida ennen kuin piikki ehtii näkyä merkittävästi verkossa tai laskussa. Tämä nopea reagointikyky on erityisen tärkeää teollisuusympäristöissä, joissa suuret moottorit tai prosessilaitteet käynnistyvät nopeasti ja vetävät hetkellisesti suuren tehon.

Reagointinopeus riippuu myös järjestelmän koosta ja konfiguraatiosta. Hyvin suunniteltu ja oikein mitoitettu akkuvarasto pystyy kattamaan lyhytaikaiset piikit täysin ilman, että verkosta tarvitsee ottaa lisätehoa. Tämä on juuri se tilanne, johon tehontasauksessa pyritään.

Mitä teknologioita energiavarastoissa käytetään piikkien hallintaan?

Nykyaikaiset energiavarastot hyödyntävät useita teknologioita toimiakseen tehokkaasti kuormituspiikkien hallinnassa.

• LFP-akut (litiumrautafosfaatti) ovat UTU:n sähkövarastoratkaisuissa käytetty akkukemia. Ne tarjoavat korkean energiatiheyden, nopean lataus- ja purkaussyklin sekä pitkän käyttöiän.
• Tehonhallintajärjestelmä (PMS) koordinoi energian virtausta varaston, verkon ja kuormien välillä. Se tekee päätökset siitä, milloin varastoa ladataan ja milloin puretaan.
• Energianhallintajärjestelmä (EMS) toimii ylemmällä tasolla ja optimoi varaston käyttöä pidemmällä aikavälillä huomioiden esimerkiksi sähkön hinnan vaihtelut ja kysyntäjouston mahdollisuudet.
• Erilliset invertterit muuntavat akun tasavirran vaihtovirtaan, jota kiinteistöjen sähköjärjestelmät ja verkko käyttävät. UTU:n ratkaisuissa tuulivoimalaitoksilla, aurinkovoimalaitoksilla ja sähkövarastoilla on omat erilliset invertterinsä, mikä varmistaa teknisesti käyttövarman toiminnan.
• SoLive-pilvipalvelu mahdollistaa varaston etämonitoroinnin ja kunnon seurannan reaaliajassa. Palvelin sijaitsee Euroopassa ja täyttää relevantit tietoturvastandardit.

Nämä teknologiat yhdessä muodostavat kokonaisuuden, joka pystyy hallitsemaan kuormituspiikkejä automaattisesti, tehokkaasti ja luotettavasti.

Milloin energiavaraston hankkiminen on kannattavaa?

Energiavaraston hankkiminen on erityisen kannattavaa silloin, kun sähkönkulutuksessa esiintyy säännöllisesti merkittäviä piikkejä, jotka nostavat tehomaksuja. Jos sähkölasku sisältää suuren tehomaksuosuuden, varaston avulla tätä kustannusta voidaan leikata huomattavasti.

Kannattavuutta lisäävät myös seuraavat tilanteet:

• Kiinteistössä tai laitoksessa on aurinkopaneeleita tai tuulivoimaa, joiden tuotantoa halutaan hyödyntää tehokkaammin ja tasata verkkoon päin kulutuksen siirron (load shifting) avulla.
• Kohteessa on sähköajoneuvojen teholatauspisteitä, joiden huipputeho ylittäisi nykyisen liittymän kapasiteetin ilman varastoa.
• Yritys haluaa osallistua reservimarkkinoille tai myydä säätöpalveluita Fingridille, jolloin varasto voi tuottaa lisätuloja.
• Toiminnalle on tärkeää varmistaa sähkönsyöttö myös verkkohäiriöiden aikana.

UTU:n sähkövarastoratkaisut alkavat 100 kVA tehosta ja soveltuvat kohteisiin, joiden sulakekoko on vähintään 3v160A – teollisuuskiinteistöistä suuriin kaupallisiin kohteisiin. Me UTU:lla autamme arvioimaan, milloin sähkövarastointi on juuri teidän kohteessanne taloudellisesti perusteltua. Yli 100 vuoden kokemus sähköalalta tarkoittaa, että osaamme tarkastella tilannetta kokonaisvaltaisesti, ei pelkästään laitteen hankintahinnan näkökulmasta.

Miten energiavarasto integroidaan olemassa olevaan sähköjärjestelmään?

Energiavaraston integrointi olemassa olevaan sähköjärjestelmään on prosessi, joka vaatii huolellista suunnittelua ja ammattitaitoista toteutusta. Lähtökohtana on aina kohteen sähköjärjestelmän nykytilan kartoitus: millainen liittymä on, miten kulutus jakautuu, missä piikit syntyvät ja mitä laitteistoa kiinteistössä on.

Käytännön integrointi tapahtuu tyypillisesti seuraavissa vaiheissa:

1. Tarpeiden kartoitus ja mitoitus: Määritellään varaston kapasiteetti ja teho vastaamaan kohteen todellisia tarpeita. Liian pieni varasto ei leikkaa piikkejä riittävästi, liian suuri on ylikapasiteettia.
2. Tekninen suunnittelu: Suunnitellaan liityntäpiste sähköjärjestelmään, erillisten inverttereiden sijoitus sekä ohjausjärjestelmän arkkitehtuuri.
3. Asennus ja käyttöönotto: Ammattitaitoinen asennus varmistaa, että järjestelmä toimii turvallisesti ja täyttää kaikki standardit ja viranomaisvaatimukset.
4. Parametrointi ja testaus: Ohjausjärjestelmä konfiguroidaan kohteen tarpeiden mukaan ja toiminta testataan kattavasti ennen varsinaista käyttöä.
5. Ylläpito ja seuranta: Käyttöönoton jälkeen järjestelmää seurataan SoLive-pilvipalvelun kautta etänä ja optimoidaan jatkuvasti parhaan mahdollisen hyödyn saavuttamiseksi.

Me UTU:lla tarjoamme koko tämän prosessin avaimet käteen, suunnittelusta asennukseen ja ylläpitoon saakka. Toimitamme sähkövarastot sisältäen CheckWatt-operointipalvelut, ja laitteistomme avoimet rajapinnat (Modbus TCP/IP) mahdollistavat liittämisen myös muiden toimijoiden operointipalveluihin. Sähkövarastoratkaisumme sopivat teollisuus- ja kaupallisiin kohteisiin, joiden sulakekoko on vähintään 3v160A, ja autamme löytämään juuri teidän tarpeisiinne sopivan kokonaisuuden.