Tuore väitöstutkimus määrittää keskeiset tekijät, jotka on huomioitava tasasähkönjakelun soveltuvuutta arvioitaessa

Pienjännitteiseen tasasähkönjakeluun tarvittavan tehoelektroniikan suotuisa teknologinen- ja hintakehitys on tuonut tasasähkön houkuttelevaksi myös julkisessa sähkönjakelussa. Käyttämällä tasasähkötekniikkaa voidaan osia sähköverkosta rakentaa edullisempana pienjänniteverkkona keskijännitteen sijaan.

Julkinen sähköjakelu on perinteisesti toteutettu vaihtosähkötekniikalla. Tasasähköä hyödynnetään vaihtosähkön ohella muun muassa sähkön siirrossa, raideliikenteessä ja datakeskuksissa sekä hyvin laajasti erilaisissa laitteissa, mutta ei julkisessa sähkönjakelussa. Aiemmat tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että pienjännitteiselle tasasähkönjakelutekniikalle LVDC (low voltage direct current) olisi teknis-taloudellisia kannusteita myös julkisessa sähkönjakelussa ja sähköverkkojen saneerauksessa.

LUT-yliopiston nuorempi tutkija Janne Karppanen toteaa sähkötekniikan alan väitöstutkimuksessaan, ettei käytäntöjä pienjännitteisen tasasähkönjakelun soveltuvuuden laajamittaiseen arviointiin ja hyödyntämiseen ole juurikaan olemassa. Tutkimuksessaan Karppanen määrittelee, mitä kaikkea tekniikan hyödynnettävyyttä arvioitaessa on otettava huomioon.

"Korostan kokonaisuuden huomioimista, sillä soveltuvimmat ratkaisut riippuvat toimintaympäristöstä, ja ne eivät ole kaikkialla samat", Karppanen pohjustaa.

Kokonaisuuteen kuuluvat muun muassa tekijät, jotka ohjaavat verkkojen kehittämistä nyt ja tulevaisuudessa.

"Pienjännitteisen tasasähkönjakelun soveltuvuuteen vaikuttaa myös se, minkälaisessa liiketoimintaympäristössä verkkoyhtiöt toimivat ja mitä teknisiä vaatimuksia verkkoon liittyen on otettava huomioon", Karppanen lisää.

Suomalaisessa toimintaympäristössä pienjännitteinen tasasähköön perustuva LVDC-verkko voisi sopia esimerkiksi harvaanasutuille aluille, joissa sähköverkon saneeraus on edessä lähitulevaisuudessa, mutta sähkönkäyttäjiä on harvassa. Tekniikalla voitaisiin korvata olemassa olevan sähköverkon lähimpänä sähkön loppukäyttäjiä olevia osia, niin kutsuttuja päättyviä keskijännitehaaroja ja niiden syöttämiä pienjänniteverkkoja.

Sähkönkäyttäjiltä tasasähkötekniikkaan siirtyminen ei vaatisi muutoksia, mutta verkkoyhtiöiden näkökulmasta se tarkoittaisi uuden teknologian käyttöönottoa.

"Kustannushyöty koituisi verkkoyhtiölle siitä, kun verkossa voitaisiin käyttää edullisempaa tekniikkaa. Sähkönkäyttäjälle tasasähkötekniikan hyödyt konkretisoituvat parempana sähkönlaatuna. Toki kustannustehokkaat verkon saneerausmenetelmät ovat myös asiakkaan etu, kun ajatellaan siirtohintoja".

Myös kehittyvät markkinat ja alueet, joissa infrastruktuuria ei vielä ole, ovat potentiaalisia tasasähkönjakelun sovelluskohteita.

"Näissä tapauksissa hyödynnettävyyttä punnitaan huomattavan erilaisista lähtökohdista ja eri tarpeita vasten, jonka vuoksi soveltuvimmat ratkaisut ovat myös erilaisia verrattuna esimerkiksi pohjoismaiseen toimintaympäristöön".

Janne Karppanen painottaa, ettei tasasähkönjakelu lähtökohtaisesti korvaa nykyistä vaihtosähkönjakelua vaan olisi täydentävä teknologinen ratkaisu osana tulevaisuuden joustavaa sähköenergiajärjestelmää.

"Näen, että tulevaisuuden sähköverkoissa joustavuus on keskeistä. Tämä tekniikka voisi toimia samalla myös alustana, jota hyödyntäen voidaan päästä kohti tarvittavaa joustavuutta", tutkija summaa.

Diplomi-insinööri Janne Karppasen sähkötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Assessing the Applicability of Low Voltage Direct Current in Electricity Distribution — Key Factors and Design Aspects (Pienjännitteisen tasasähkönjakelun sovellettavuuden arviointi – keskeiset tekijät ja suunnittelunäkökohdat) on luettavissa täältä.

Väitöstyö tarkastetaan 20.11.2020 klo 12 LUT-yliopiston salissa 1316 Lappeenrannassa. Tilaisuutta voi seurata verkossa tämän linkin kautta: https://lut.zoom.us/j/63864982877

Vastaväittäjänä toimii tutkimusprofessori Kari Mäki VTT:ltä. Kustoksena toimii professori Jarmo Partanen LUT-yliopistosta.

Lisätietoja:

Janne Karppanen
Nuorempi tutkija
LUT-yliopisto
janne.karppanen@lut.fi

Lue myös: