Sähkön loppukäyttäjä maksaa nämä tuulivoiman aiheuttamat ihanuudet.Aurinko- ja tuulivoiman suuri osuus vaatii toimia verkon stabiiliuden varmistamiseksi - Fingrid-Lehti
Aurinko- ja tuulivoiman osuus energiantuotannosta yleistyy nopeasti ja aiheuttaa uusia haasteita sähköjärjestelmän tekniselle toimivuudelle.www.fingridlehti.fi
Tässä hyvä selventävä artikkeli aiheesta. Inertian puute sähköverkossa vaikuttaa siis eniten välittömästi häiriön sattuessa; kyseessä ei ole minuutit eikä sekunnitkaan vaan paljon lyhyempi aika.
Perinteisissä vesi- ja lämpövoimalaitoksissa turbiini pyörittää roottoria samassa tahdissa verkon taajuuden kanssa.
Jos verkon taajuus tai jännite muuttuu, tällainen tahtikone luontaisesti vastustaa näitä muutoksia – pyörivä massa pyrkii jatkamaan pyörimistä tasaisella nopeudella ja taajuuden laskiessa energiaa vapautuu pyörimisnopeuden laskiessa. Tätä taipumusta kutsutaan inertiaksi.
...
Jos iso yksikkö, vaikkapa Olkiluoto3, tipahtaa verkosta, taajuus laskee nopeasti. Jos inertiaa on paljon, se jarruttaa muutosta, mutta jos inertiaa on vähän, lasku on jyrkempi ja syvempi.
Eli sitä nopeammin häiriö pahenee; jännite laskee/nousee, taajuus muuttuu ja jos nämä riittävästi muuttuvat sovitusta alkaa käyttäjiä ja tuottajia automaattisesti irtautumaan verkosta, jolloin häiriötilanne vain tulee yhä hankalammaksi hallita ja pian koko verkko on nurin. Tämä estämiseksi taitaa olla monia keinoja.
Pohjoismaisella synkronialueella inertian osuus laskenut viime vuosina, ja tähän on jo reagoitu ”Suurinta yksikkökokoa on tietyissä tilanteissa rajoitettu, ja käyttöön on otettu pienen inertian tilanteissa uusi nopea taajuusreservi, eli FFR-reservi, joka aktivoituu tarvittaessa noin sekunnissa”, Harjula sanoo.
---
FFR reagoi sähköntuotannon muutoksiin vähentämällä kulutusta tai lisäämällä tuotantoa noin yhdessä sekunnissa. Sen nopeusetu on huomattava taajuusohjattuun häiriöreserviin verrattuna, josta 50 prosenttia aktivoituu 5 sekunnissa ja 100 prosenttia 30 sekunnissa.
Nopea taajuusreservi reagoi pieneen inertiaan - Fingrid-Lehti
Sähkömarkkinoiden muutos on lisännyt tarvetta saada käyttöön aiempaa huomattavasti nopeammin toimivaa reserviä.www.fingridlehti.fi
Verkon stabiiliutta voidaan siis säätää ja ylläpitää monellakin erilaisella teknisellä ratkaisulla. Eikä inertia-kysymys ole ainoa ongelma, joka täytyy ratkoa:
Suomessa suuntaajakytketyiltä voimalaitoksilta vaaditaan kyllä verkon toimintaa tukevia toiminnallisuuksia, kuten jännitteensäätöominaisuuksia ja vikavirran syöttöäjännitehäiriötilanteessa.
Vaste ei kuitenkaan ole välitön fyysisen kytkennän kautta, kuten tahtikoneilla, vaan mittaukseen ja ohjauslogiikkaan perustuva, eikä suuntaajien kyky tukea verkkoa ole yhtä hyvä kuin tahtikoneiden.
”Tulee myös uusia ilmiöitä, esimerkiksi suuntaajien välisiä vuorovaikutusilmiöitä, ja mallinnuksesta ja analysoinnista tulee aiempaa haastavampaa.”
Harjula kertoo, että esimerkiksi tuulivoimalaitosten epästabiilia toimintaa on havaittu rajatulla alueella poikkeuksellisissa kytkentätilanteissa.
”Havaintojen ja simulointien perusteella laitosten säätöjen suunnittelun perusteita parhaillaan kehitetään.”
Kun koko sähköverkon sisältö: tuotantolaitokset ja -ajat, kulutuskohteet ja -ajat, siirtomahdollisuudet jne. muuttuvat näin radikaalisti ja etenkin nopeasti, niin joudutaan keksimään, kehittämään, testaamaan ja rakentamaan ihan uutta. Teknisesti varmastikin löytyy ratkaisut, mutta löytyykö riittävän nopeasti riittävän toimivat ja luotettavat ratkaisut?
Tässä hahmotellaan vaihtoehdoksi, että vesivoimalaitosten generaattorit muutettaisiin toimimaan synkronointikompensaattoreina:
https://energiaa.vamk.fi/vaikuttavu...en-vesivoimakoneet-synkronikompensaattoreina/
Ilmeisesti se olisi täysin mahdollista, mutta suuri kysymys on paljonko maksaa ja kuka maksaa?
Vesivoimalaitosten yhteyteen suunnitellaan myös kondensaattorijärjestelmiä, koska vesivoimallakin on vaikeuksia saada aikaan riittävän nopeaa tehonnostoa. Näidenkin kustannus vyöryy sähkön loppukäyttäjille.
PVO-Vesivoima suunnittelee ultrakondensaattoria parantamaan säätökykyä
Kyseessä on PVO-Vesivoiman ensimmäinen ultrakondensaattorihanke, jolla yhtiö pilotoi teknologiaa mahdollisia laajempia investointeja varten.
www.pohjolanvoima.fi