Älykäs sähköverkko sähkönjakelun tulevaisuutta 

28.6.12

Sähköjohdot siirtyvät pääosin maan alle myös maaseudulla vuoteen 2027 mennessä. Samalla kaapeleissa kulkeva sähköverkko muuttuu älykkääksi. Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa on kehitetty tällaisia sähköverkkoja jo useamman vuoden ajan professori Jarmo Partasen johdolla.

”Tällä hetkellä meillä on jo Suomenniemellä Savossa käytännön pilotti, jossa tasasähkökaapelissa kulkee sähkön ohella monenlaista tietoa alkaen asiakkaan sähkötapahtumista. Jos yksittäisellä asiakkaalla on jotain hämminkiä, tieto siirtyy kaapelia pitkin muuntamolle ja sieltä meidän laboratorioomme”, Partanen kertoo.

Asiakkaan sähkömittari on yhteydessä eri tietojärjestelmiin ja ilmoittaa, jos katkoksen aikana esimerkiksi pakastin pitäisi saada pysymään päällä. Mittari katsoo, onko jotakin omaa tuotantoa ja varastoja, joita voidaan käyttää apuna. Tulevaisuudessa näitä apukeinoja voivat olla oma aurinkosähkön tuotanto tai tuulivoima. Lisäksi sähköä voidaan varastoida akkuihin. Sähköauto muuttuu sähkön käyttäjästä myös energiavarastoksi. Tällainen auto on jo tehty Lappeenrannassa.

Entistä parempaa hyötysuhteeseen

Tehoelektroniikan hyödyntäminen sähköverkoissa  on ollut Partasen varsinaisia tutkimuskohteita, joiden kautta on voitu luoda nämä tulevaisuuden visiot. Tehoelektroniikan avulla ohjataan sähkön tehokasta siirtoa ja käyttöä, kun esimerkiksi pienjänniteverkossa voidaan käyttää suurempia jännitteitä. Tällöin joko samalla verkolla voidaan siirtää suurempia tehoja pitempiä matkoja tai tietyn tehon siirtämiseen tarvittavan verkon mitoitus, eli kustannukset ovat nykyistä pienemmät.  

Partanen ryhmineen teki ensimmäisenä maailmassa pilotin, miten sähköä siirretään pienjänniteverkossa maksimissaan 1 500 voltin tasasähkönä asiakkaalle. Asiakkaalla tasasähkö muunnetaan tehoelektroniikan avulla tasalaatuiseksi vaihtosähköksi. Näin sähkö on laadultaan parempaa, sähköntoimitus varmempaa ja myös kustannuksia saadaan  laskettua. Tämä tehtiin ensiksi laboratoriossa ja nyt on menossa alussa mainittu käytännön kokeilu.

”Näin voidaan edesauttaa  tuotantoa hajautusta ja  kysynnän jouston lisäämistä. Esimerkiksi akuista tulee sähköjärjestelmään todellinen revoluutio, kun niiden hinnat putoavat kymmenesosaan nykyisestä. Silloin sähköä voidaan ensimmäisen kerran sen historian aikana aidosti varastoida taloudellisesti ja helposti ja koko sähköjärjestelmän energiatehokkuus saadaan paljon paremmaksi.”

Nykyisin sähköenergiajärjestelmän hyötysuhde on varsin huono, koska sitä muokataan moneen kertaan matkalla voimalaitoksesta käyttäjälle. Partasen mukaan korkeamman  pienjännitteen avulla sähkön siirto  saadaan tehokkaammaksi ja näin saadaan energiaa säästymään.

Partasen tutkimusten tarkoituksena on myös auttaa kotimaista teollisuutta hyödyntämään näitä tuloksia, miten muokata tasa- ja vaihtosähköä tai tehdä sopivia sähkön tuotannon tarvikkeita. Myös Etelä-Koreassa ollaan kiinnostuneita hyödyntämään lappeenrantalaisten tuloksia ja rahoittamaan tutkimusta.

Säävarmuus ja ympäristötekijät yhä tärkeämpiä

Ympäristötekijät, jotka sähkönjakelussa ovat lähinnä maisemallisia, korostuvat tulevaisuuden sähkönjakelussa: rumista sähkölinjoista eli johtokaduista halutaan eroon.

Säävarmuus on vieläkin tärkeämpää, sillä nykyisin Suomessa on runsaasti myrskytuhoja, jotka katkaisevat sähköt käyttäjiltä laajoilla alueilla pitkiksikin ajoiksi. Siksi tavoitteena on saada yhä enemmän sähköverkosta maakaapeleihin.

Partanen kertoo, että joillakin alueilla jo 15 prosentin maakaapelointi saa 40 prosenttia talouksista säävarmemman ja ympäristöystävällisemmän sähkön piiriin. 50 prosentin kaapeloinnilla jo 80 prosenttia on näiden piirissä. Viimeisen 50 prosentin verkoston kaapelointi tavoittaa enää 20 prosenttia talouksista, jotka ovat syrjäseuduilla, joten se ei enää ole kannattavaa. Valmisteilla oleva lakimuutos edellyttää, että suurin suurin osa sähköverkoista siirretään maakaapeleihin jo vajaassa 20 vuodessa.  

Teksti: Leena Vähäkylä
Kuva: Anita Westerback ja Pixmac