Ensto ja Porvoon Sähköverkko ovat tänä keväänä kokeilleet tasasähkön siirtoa julkisessa sähköverkossa ensimmäisenä Suomessa. Tasasähköön ja tehoelektroniikan käyttömahdollisuuksiin sähkönjakelussa liittyvän projektin taustana on tarve parantaa sähköenergiajärjestelmien energiatehokkuutta ja sähkönjakelun laatua. Projekti jatkuu vuoden 2009 loppuun.

Ensto on vuodesta 2006 lähtien ollut mukana Tekesin ja teollisuusyritysten rahoittamassa ja Lappeenrannan teknillisen yliopiston vetämässä tutkimushankkeessa, jonka tarkoituksena on selvittää tasasähkön (DC) ja tehoelektroniikan käyttömahdollisuuksia sähkönjakelussa.

Tasasähköön ja tehoelektroniikan käyttömahdollisuuksiin sähkönjakelussa liittyvän projektin taustana on tarve parantaa sähköenergiajärjestelmien energiatehokkuutta ja sähkönjakelun laatua. Uskotaan, että tähän voidaan päästä siten, että myös julkisen sähkönjakelun kustannustehokkuus samanaikaisesti paranee. Tekes-projektin tavoitteena on tarvittavien laite- ja ohjelmistoratkaisujen kehittäminen ja pilotointi sekä teknisen ja taloudellisen osaamispohjan luominen. Projekti jatkuu vuoden 2009 loppuun.

”Konkreettisten kokemusten saamiseksi halusimme jo alkuvaiheessa tuoda teoreettisen tutkimuksen myös käytäntöön, ja nyt olemme avanneet Suomen ensimmäisen koeverkon Pernajaan, perinteiseen suomalaiseen kesämökkiympäristöön”, kertoo Ensto Utility Networksin tuotekehitysjohtaja Mikael Nordman.

Ensimmäinen koeverkko toimii osana julkista sähköverkkoa

Enston ja Porvoon Sähköverkon koeverkko koostuu tasasuuntaajayksiköstä, tasajännitelinkistä, vaihtosuuntaajasta, erotusmuuntajasta ja pääkeskuksesta, ja se on osa julkista sähköverkkoa. Ensimmäisen protojärjestelmän tehoelektroniikkalaitteet on kehitetty yhteistyössä alan osaajien kanssa.

Tasajännitelinkki on toteutettu bipolaarisena, kokonaan maasta erotettuna IT-järjestelmänä. Linkin siirtojännitteenä käytetään ±750 V. Tasasuuntaajayksikkö on paripylväälle sijoitettu dioditasasuuntaaja, jota syötetään jo aiemmin verkossa olleelta 20 kV/400 V jakelumuuntajalta. Itse DC-linkki on toteutettu osin ilmajohto- ja osin maakaapeliasennuksena ja sen yhteismitta on noin 700 metriä.

Ilmajohtona on käytetty AMKA riippukierrekaapelia ja maakaapelina AXMK voimakaapelia. Koeverkon ylijännitesuojaus on toteutettu kuten nykyisissä vaihtojänniteverkoissa. Asiakaspäässä yksivaiheinen 10 kVA vaihtosuuntaajayksikkö tuottaa jakelujännitteenä käytettävän 230 V vaihtojännitteen.

Pienjännitteinen tasasähköjakelu lisää käyttövarmuutta ja kustannustehokkuutta

Tehoelektroniikan ja tasasähkön käyttäminen pienjänniteverkoissa, lähellä kuluttajaa, on uutta.

”Energiayhtiön näkökulmasta DC-tekniikalla siirretty sähkö takaa tasaisimman jännitteen. Tämä on erityisen hyödyllistä saaristossa ja pitkissä maaseudun linjoissa”, toteaa Porvoon Sähköverkko Oy:n toimitusjohtaja Magnus Nylander.

”Tasajänniteverkkoon liittyy monia muitakin etuja. Sähköverkko voidaan rakentaa pienemmillä johdinpoikkipinnoilla ja silti saada sille sama toimitusvarmuus. Tämä merkitsee kustannussäästöjä kaikissa rakentamiskustannuksissa ja etenkin maakaapeloinnissa. Lisäksi verkko voidaan jakaa pienempiin osiin jakelun laadun varmistamiseksi. Kun jokainen DC-verkko muodostaa itsenäisen suojausalueen, jää ongelmatilanteissa vain pieni osa verkosta ilman sähköä korjauksen ajaksi”, Nylander jatkaa.

Tulevaisuuden sovellukset esimerkiksi haja-asutusalueilla

Tasasähkön ja tehoelektroniikan käyttäminen sähkönjakelussa on nyt todettu mahdolliseksi, mutta kestänee vuosia, ennen kuin DC-jakelutekniikkaan perustuvia ratkaisuja otetaan laajemmin käyttöön. Uutta tekniikkaa on testattava vielä paljon ja sen toimivuudesta on oltava vankkaa näyttöä, ennen kuin sähkönjakeluala on sitä valmis hyväksymään.

Myös sähköturvallisuuteen liittyvien kysymysten ratkaiseminen ja kansallisten standardien osittainen päivittäminen vievät paljon aikaa. "DC-tekniikka avaa kuitenkin uusia mahdollisuuksia edullisten pienjänniteverkkojen rakentamiseen, ja uskommekin tuotekehitystiimissämme, että muutaman vuoden kuluttua DC-jakelutekniikkaa käytetään maaseudulla ja saaristossa, missä siirrettävät tehot ovat pieniä ja välimatkat pitkiä", Mikael Nordman tiivistää.

Teksti ja kuva: Ensto Utility Networks

Artikkeli on tiivistelmä Sähköala-lehden numerossa 8/2008 julkaistusta kirjoituksesta