VF_clock_rgb 2019-03-21 Lukemisaika: 6 min
FI

Akkutekniikka - huipputehon tasaaminen ja muut käyttöalueet

Oletetaan, että yrityksesi sähköntarve kasvaa kun lisäät tuotantoa ja tarvitset suuremman pääsulakkeen. Otat yhteyttä paikalliseen sähkönjakelijaan ja saat vastaukseksi, että pääsulaketta voidaan kasvattaa, mutta vasta viiden vuoden kuluttua. Jos sähkönkulutuksesi ei kuitenkaan jakaudu tasaisesti vuorokauden tunneille, rajoite ei ensisijaisesti koske sähkön määrää vaan tarvitset enemmän tehoa. Silloin akku voi tarjota ratkaisun. Tässä artikkelissa käsittelemme akusta saatavia monia hyötyjä.

1. Tehotariffi

Tehotariffi tarkoittaa, että asiakas maksaa sähköstä tietyn ajan huipputehon perusteella. Jos siis sähköä kuluu paljon tiettynä vuorokauden aikana, kustannukset ovat suuremmat. Kustannuksia voidaan pienentää tasaamalla huipputehoja esimerkiksi akuilla ja näin pienentää tehomaksuja. Tämä tapahtuu lataamalla akkuun sähkö esimerkiksi omista aurinkopaneeleista tai myös sähköverkosta, kun sähkö on edullista ja tehoa on vähän käytössä. Huipputehoja voidaan näin pienentää käyttämällä varastoitua energiaa tarpeen ollessa suurimmillaan.

Esimerkki tästä löytyy maatilalta Hälsinglandista, jossa on käynnissä Solbruket-projekti. Siinä Vattenfall tekee yhteistyötä Ruotsin energiaviraston, Bra Miljövalin ja tilan maanviljelijöiden Eva Molinin ja Henrik Johanssonin kanssa. Tilalle asennettiin vuonna 2016 aurinkopaneelit, jotka kytkettiin akkuihin. Akkujen tarkoitus on varastoida energiaa ja tasata sähkönkulutusta, joka on suurimmillaan aamuin ja illoin. Näin voidaan optimoida aurinkoenergian käyttö.

Maanviljelijät voivat käyttää omaa aurinkoenergiaa, ja lisäksi huipputehot pienenevät. Sen ansiosta sulakkeita ja siten myös kustannuksia voidaan pienentää. Eniten energian varastoinnista hyötyvät maatilat, jotka käyttävät hetkellisesti paljon sähköä, kuten maitotilat. Aurinkopaneelit ovat periaatteessa jo nyt kannattavia, ja myös akkujen ennustetaan tulevan kannattaviksi 2–3 vuoden sisällä. Projekti on jo osoittanut, että ratkaisu on tehokas ja järjestelmä toimii myös käytännössä. Täältä voit lukea lisää aurinkopaneeleista.

solbruket-ruotsi-aurnikovoima-vattenfall

2. Varavoima ja UPS

Lyhyt tai pidempi sähkökatko voi olla kohtalokas ja aiheuttaa paljon ongelmia yritykselle ja sen prosesseille. Sellaisessa tilanteessa käytössä on oltava varavoimaa tai UPS (Uninterrupted Power Supply). Varavoima ja UPS voivat auttaa välttämään tuotantoseisokit tai estää tärkeiden laitteiden vahingoittumisen. Ratkaisut muistuttavat paljon toisiaan, mutta niillä on yksi tärkeä ero.

Varavoima on järjestely, joka käynnistyy sähkökatkon tapahtuessa. Aikaisemmin tämä tarkoitti, että dieselgeneraattori käynnistettiin manuaalisesti, mutta nykyään se voidaan korvata akuilla. Näiden ansiosta laitteisto voidaan pitää käynnissä ilman verkkovirtaa. Siihen, kuinka kauan laitteita voidaan käyttää akkuvoimalla, vaikuttaa akkujen koko ja sähkönkulutus sähkökatkon aikana.

UPS on päivitetty versio edellä mainitusta. Akku ladataan verkkovirralla, ja se syöttää automaattisesti sähköä, silloin kun sitä tarvitaan. Akun koko ja energian tarve vaikuttavat siihen, kuinka kauan UPS-yksikössä riittää energiaa.

Varavoimaa ja UPS-järjestelmää käytetään esimerkiksi suurissa datakeskuksissa, mutta myös prosessiteollisuudessa, joissa vain muutaman sekunnin sähkökatko voi vahingoittaa prosessia.

Akkutekniikka kehittyy nykyisin nopeasti, erityisesti autoteollisuuden ansiosta. Tuotekehitys parantaa tehoa ja laskee hintoja, mikä mahdollistaa myös kiinteiden energiavarastojen voimakkaasti kasvaneen käytön. - Vattenfallin tutkimus- ja kehitysosaston Portfolio Manager Magnus Berg, Customer Products and Solutions

3. Sähköverkon pullonkaulat

Sähköverkon pullonkauloilla viitataan tilanteisiin, joissa verkosta ei saada haluttua tehoa. Akuilla voidaan kompensoida pullonkauloja varastoimalla energiaa, kuten tehdään tehotariffien välttämiseksi. Pullonkauloja kohdataan, kun halutaan kasvattaa tuotantoa, tai erikoistilanteissa, jolloin tarvitaan tavallista enemmän energiaa.

Vuonna 2019 järjestettiin maailman ensimmäiset kestävät alppihiihdon MM-kisat, jotka osittain mahdollisti Vattenfallin toimiminen kisojen Smart Energy -kumppanina. Tapahtuman edellä asennettiin muun muassa tilapäisiä latauspaikkoja, joita vieraat saattoivat käyttää ja joita käytettiin sähkökelkkojen lataamiseen sekä paikalla olleiden Audin sähköautojen lataamiseen. Sähköverkkoa piti odotetusti vahvistaa MM-kisoja varten, ja se tehtiin kehittyneellä akkuvarastoinnilla.

4. Taajuusohjattu käyttöreservi (FCR)

Samalla akulla halutaan usein saavuttaa useita tavoitteita, esimerkiksi käyttää sitä varavoimana sähkökatkojen aikana sekä tasata huipputehoja. Yksi muihin yhdistettävistä hyödyistä on taajuusohjattu käyttöreservi eli FCR (Frequency Containment Reserve). Svenska Kraftnät ja Suomessa Fingrid vastaavat koko sähköverkosta ja siten muun muassa taajuuden ylläpidosta. Palvelu ostetaan nykyisin eri tuottajilta. Taajuusohjaus on yksi säätelyn tyyppi, ja Ruotsissa se tehdään ensisijaisesti vesivoimalla, mutta Suomessa kulutus on pääasiallinen jouston lähde.

Monissa muissa maissa joustava kulutus on osa taajuusohjausta, ja myös Ruotsissa kulutuspuoli tulee olemaan yhä merkittävämpi. Alustavasti kuluttajat Ruotsissa voivat osallistua tähän vuoden 2019 huhtikuusta alkaen, mutta Suomessa tämä on ollut mahdollista jo vuosia. Taajuusohjaus akuilla tapahtuu siten, että energiaa varastoidaan esimerkiksi aurinkopaneeleista tai tuulivoimasta yhteen tai useampaan akkuun, jonka jälkeen sitä voidaan syöttää sähköverkkoon, jos verkon taajuus laskee alle nimellistaajuuden 50 Hz. Vastaavasti akkuja voidaan ladata, kun taajuus nousee yli rajan.

Yhteenveto

Artikkelissa mainitut akut ovat eri tyyppisiä litiumioniakkuja, mutta eri projekteissa on käytetty useita muunnelmia litiumioniakuista.

Ennen kaikkea autoteollisuuden tutkimuksen ja edistysaskelten ansiosta akkujen kehitys on nopeaa. Tällä hetkellä monet meneillään olevat projektit, esimerkiksi Solbruket eikä vähiten vuoden 2019 alppihiihdon MM-kisat, osoittavat mitä mahdollisuuksia on tarjolla. Erilaisten akkujen ansiosta voimme sekä vähentää kustannuksia että lisätä kapasiteettia ja kenties myös pelastaa suuren määrän dataa sähkökatkon yhteydessä.

Akkujen yrityksille tarjoamat tärkeimmät neljä tärkeintä hyötyä ovat:

  1. Huippukapasiteettien tasaaminen
  2. Varavoima ja UPS
  3. Verkon tehomaksujen välttäminen
  4. Taajuusohjattu käyttöreservi (FCR) ja muut reservit

Kaikki sähkönkulutus on Ruotsissa ja Suomessa verollista. Haluatko lisätietoja soveltuvista määräyksistä? Ole meihin yhteydessä.