Uutta tietoa sähköverkkojen synteettisestä inertiasta

Suomen sähköntuotanto muuttuu voimakkaasti. Sähköä tuotetaan entistä enemmän ydinvoimalla sekä uusiutuvista energialähteistä.

Sekä tuuli- että aurinkovoimantuotannon osuus kokonaisuudesta on kasvanut, vaikkakin aurinkovoiman osuus kokonaistuotannosta on vielä vähäinen (Energiateollisuus 2024). Aikaisemmin sähköjärjestelmässä sähkön tuotanto seurasi aina kulutuksen vaihtelua. Kuitenkin erityisesti tuulivoimalle on ominaista satunnaisuus, ja nykyään myös kulutuksen on joustettava. Lisäksi erityisesti lauhdevoiman osuus tuotannosta on vähentynyt. Näin sähköjärjestelmään on kytketty vähemmän helposti säätyvää tuotantoa sekä tässä tuotannossa käytettäviä tahtigeneraattoreita.

Uusiutuva energia vaatii uudenlaisia verkon tasapainon hallintakeinoja

Sähköjärjestelmälle on ominaista, että sähkön tuotannon ja kulutuksen on oltava kaikkina hetkinä tasapainossa. Aikaisemmin tehotasapainoa voitiin häiriötilanteessa ylläpitää verkon inertialla, mikä tarkoittaa verkon pyöriviin massoihin (esimerkiksi höyryvoimalaitosten ja vesivoimalaitosten tahtigeneraattorien pyörivät massat) sitoutuneen liike-energian hyödyntämistä.

Tuuli- ja aurinkovoimalaitosten mukaantulo energiantuotantoon ja niiden osuuden kasvaminen vähentää tätä verkon niin kutsuttua luonnollista inertiaa. Luonnollisen inertian vähenemistä tulee kompensoida uusien keinojen avulla, joista yksi voisi olla synteettinen inertia.

Tulevaisuuden älykkäissä sähköverkoissa tulee mahdolliseksi niin sanottujen mikroverkkojen käyttö. Mikroverkko on kantaverkosta ja paikallisten sähkönsiirto-operaattoreiden eli jakeluyhtiöiden verkoista eriytetty saareke, joka kykenee itsenäiseen toimintaan. Näissäkin saarekkeissa tulee sähkön tuotannon ja kulutuksen olla tasapainossa, jolloin erityisesti sähkövarastojen merkitys kasvaa.

Myös inertiaa, sekä luonnollista että etenkin synteettistä inertiaa, tulee mikroverkossa olla riittävästi. Näin inertia ei jatkossa ole ainoastaan kantaverkkoyhtiön vaan myös paikallisten verkko-operaattoreiden eli jakeluyhtiöiden agendalla.

Synti-hanke ja sitä vahvista investointihanke kartoittavat synteettisen inertian mahdollisuuksia

Kaakkois-Suomen ja Tampereen ammattikorkeakoulujen toteuttamassa Synti – Synteettisen inertian ratkaisut hajautetuissa sähköverkoissa -hankkeessa tutkitaan luonnollisen inertian korvaamista keinotekoisella, synteettisellä inertialla. Tutkittavina vaihtoehtoina ovat muun muassa energiavarastot tai ohjatut sarjakondensaattorit (SVC – Static Var Compensator).

Päätavoitteena on soveltavan teknisen tutkimuksen sekä tutkimuslaitosten ja yritysten yhteistyön avulla löytää erityisesti Etelä-Savon ”sähkövoimatekniikkaklusterin” näkökulmasta toteuttamiskelpoisia ratkaisuja synteettisen inertian hallinnan parantamiseksi. Tavoitteena on merkittävästi nostaa alueen sähkövoimatekniikan osaamistasoa ja parantaa alan liiketoimintaedellytyksiä uusiutuvien energiajärjestelmien kasvun ja teknologiamurroksen oloissa.

Synti-hanketta tukee samaan aikaan toteutettava Xamkin Savonlinnan kampuksen SYNTI – Synteettinen inertia hajautetuissa sähköverkoissa -investointihanke. Uudet energialähteet aiheuttavat haasteita sähköverkkojen inertialle alueellisesti, kansallisesti sekä Euroopan laajuisesti. Niinpä ongelmaan kehitetyt tekniset ratkaisut voisivat tarjota eteläsavolaisille alan toimijoille merkittävän kasvumahdollisuuden. Hankkeessa rakennettava ja kehitettävä TKI-ympäristö on tärkeä osa ratkaisua ja vahvistaa samalla Etelä-Savon alueen innovaatiorakennetta.

Synti – Synteettisen inertian ratkaisut hajautetuissa sähköverkoissa -hanketta rahoittavat Etelä-Savon maakuntaliitto Uudistuva ja osaava Suomi 2021–2027 EU:n alue- ja rakennepolitiikan ohjelman Oikeudenmukaisen siirtymän rahastosta (JTF), Savonlinnan kaupunki, Järvi-Suomen Energia Oy, ESE-Verkko Oy, KSS Verkko Oy, Imatran energiasäätiö, Norelco Oy, Makron Automation Oy sekä Fingrid Oyj. Hankkeen toteutusaika on 1.1.2024–31.12.2025 ja sitä toteuttavat Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu ja Tampereen ammattikorkeakoulu.

SYNTI – Synteettinen inertia hajautetuissa sähköverkoissa investointihanketta rahoittavat Etelä-Savon maakuntaliitto Uudistuva ja osaava Suomi 2021–2027 EU:n alue- ja rakennepolitiikan ohjelman Oikeudenmukaisen siirtymän rahastosta (JTF) ja Savonlinnan kaupunki. Hankkeen toteutusaika on 1.1.2024–31.12.2025 ja sitä toteuttaa Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu. Investointihanke toteutetaan Elektroniikan 3K-tehtaan tiloissa Savonlinnassa.

Lähde

Energiateollisuus 2024. Sähkövuosi 2023: Puhdas sähköntuotanto kasvoi, päästöt ja hinnat romahtivat. Saatavilla:https://www.sttinfo.fi/tiedote/70082954/sahkovuosi-2023-puhdas-sahkontuotanto-kasvoi-paastot-ja-hinnat-romahtivat?publisherId=69820371&lang=fi