Hybridi-mikroverkot helpottamaan energiamurrosta

Suurin osa verkkoinfrastruktuurista perustuu vaihtovirtaan (AC), koska se toimii helpommin, kun jännitettä on tarpeen nostaa siirtovaiheessa. Paikallisesti tuotettavan ja kulutettavan uusiutuvan energian yleistymisen myötä ollaan kuitenkin siirtymässä pois keskitetystä sähköverkon hallintamallista kohti hajautetumpaa järjestelmää. 

Suosituimmat uusiutuvat energialähteet tuottavat tasavirtaa joko suoraan tai muuntimen avulla. Koska niiden tuotanto on ajoittaisia, pitää energia varastoida sähköenergiavarastoihin — jälleen DC:ssä. Lisäksi useimmat nykyaikaiset sähkölaitteet, kuten kannettavat tietokoneet, matkapuhelimet ja LED-valaistus, toimivat tasavirralla. Kuinka voisimme hyödyntää vanhaa vaihtoverkkoinfrastruktuuria, kun taas tuotanto ja kulutus ovat yhä enemmän tasavirtaa? TIGONin tavoitteena on saada aikaan teknisiä ratkaisuja ja liiketoimintamalleja kehittyneille hybridimikroverkoille.

Uusien teknologioiden avulla paikallinen tasavirtainfrastruktuuri voi paremmin integroida uusiutuvia energialähteitä ja varastoida sähköä. Neljän vuoden aikana TIGONin kansainvälinen tiimi kehittää joukon joustavia ohjelmisto- ja laitteistoratkaisuja ja demonstroi ne kahdessa keski- ja pienjännitemikroverkossa Ranskassa ja Espanjassa.

Nämä kaksi demonstrointimikroverkkoa integroivat aurinkovoiman, energian varastointijärjestelmät, sähköajoneuvojen latauspisteet ja muut tasavirtakuormat käyttämällä erittäin tehokkaita verkkoteknologioita, kuten solid state -muuntajia, DC/DC-muuntimia ja energianhallintajärjestelmiä. Niiden modulaariset ominaisuudet ja replikointianalyysi tarjoavat askelmerkit kohti tasavirta-arkkitehtuurien laajaa ja sujuvaa käyttöönottoa, mikä mahdollistaa uusiutuvien energialähteiden suuremman osuuden sähköjärjestelmissä.

Projektitiimiin kuuluu asiantuntijoita Belgiasta, Bulgariasta, Suomesta, Ranskasta, Kreikasta, Italiasta, Espanjasta ja Portugalista. Työryhmässä ovat edustettuina muun muassa kehittäjät, tutkimuskeskukset, teollisuusyritykset, yliopistot ja korkeakoulut. Uusien konversioteknologioiden lisäksi tiimi perustaa ja testaa WAMPAC-järjestelmiä eli laaja-alaista seuranta-, suojaus- ja valvonta-aluetta keinona varmistaa hybridiverkkojen vakaus ja turvallisuus.

- TIGON on jännittävä tilaisuus tarjota työkaluja ja luoda rakenne tulevaisuuden sähkönjakeluverkolle, sanoo projektikoordinaattori Jesus Muñoz, sähköelektroniikan tohtori espanjalaisesta Fundación CIRCE -tutkimuskeskuksesta.

Suomi ja Bulgaria toimivat potentiaalin testaamisen markkina-alueina

Replikaatioalueet Bulgariassa ja Suomessa soveltavat demonstraatiojärjestelmissä tehtyjä havaintoja ja toimivat pieninä markkina-alueina potentiaalin testaamiseksi.

Turun ammattikorkeakoulu toteuttaa TIGON-hankkeessa kehitettyjen DC-mikrogrid-ratkaisujen ja  toimintamallien replikoinnin paikallisessa toimintaympäristössä. Replikointi toteutetaan simulointimallien ja Hardware-In-the-Loop -laitteistojen avulla.  Replikoinnin tuloksena voidaan arvioida mitkä ratkaisut toimivat parhaiten suomalaisessa infrastruktuurissa ja lainsäädännössä. Osa ratkaisuista pyritään ottamaan käyttöön KAEV – Kestävä alueellinen energiantuotanto ja -varastointi  -hankkeessa kehitetyssä Naantalin mikroverkossa. Parhaita ratkaisuja esitellään myös paikallisille verkonhaltijoille ja muille sidosryhmille, jotta ne voidaan huomioida uusia asuin- ja teollisuusalueita suunniteltaessa sekä vanhojen alueiden infrastruktuuria uudistettaessa.

TIGON -hanke on osa EU:n laajuista strategiaa, jonka tavoitteena on rakentaa vähähiilistä ja ilmastoystävällistä tulevaisuutta. Hanke on saanut rahoitusta EU Horizon 2020 tutkimus- ja innovaatio-ohjelmasta.