Saarekeverkkoreferenssejä

Sähköverkossa energia johdetaan perinteisesti tuotantolaitoksesta kuluttajille yhdensuuntaisesti, kun taas mikroverkoissa energia voi virrata kumpaakin suuntaan. Mikroverkot voivat toimia omavaraisina saarekkeina tai niissä voi olla hajautettua energiantuotantoa. Tyypillisimmät käyttökohteet mikroverkoille on paikat, joissa yhteydet kantaverkkoon puuttuvat tai ovat heikot. Tällaisia ovat syrjäiset kylät, saaret tai yksittäiset kantaverkosta kaukana olevat kohteet. Tunnetuimpia Suomessa olevia mikroverkoilla toteutettuja kohteita ovat kauppakeskukset ja teollisuuden laitokset. Myös energialaitoksilla voi olla hallinnassaan uusiutuvaa ja hajautettua energiantuotantoa.

Maailmalta voidaan ottaa esimerkiksi Australian energiantuotanto alueilla, joissa dieselgeneraattoreilla tuotettu sähkö on korvattu uusiutuvalla energialla ja mikroverkkoteknologialla. Tällöin energian määrää on voitu lisätä vaarantamatta jatkuvaa sähkönsaantia. Lisäksi aurinkoenergialla päästöjä on saatu pienennettyä huomattavasti.

Tulevaisuudessa paikallisiin verkkoihin liitetyt taloyhtiöt, kotitaloudet tai maatilat voivat toimia sähkön pientuottajina, jolloin ne voivat myydä osan tuottamastaan sähköstä takaisin verkkoon. Pientuottaja voi optimoida myynti- ja kulutusajankohtansa tarkkailemalla sähkön hinnan kehitystä sekä seuraamalla omaa tuotannon ja kulutuksen määräänsä.

Hallituksen tavoitteena on saada Suomessa hiilineutraalius vuoteen 2035 mennessä, mikä edellyttää mikroverkkojen käyttöönottoa laajemmin. Tähän vaikutetaan helpottamalla lain ja verotusten kautta, jolloin energian pientuotanto helpottuu. Sähkönjakelusta ollaankin siirtymässä kohti tulevaisuuden älykästä sähköverkkoa ja vähähiilistä energiantuotantoa. Maailmalla mikroverkkomarkkinat ovatkin jo olleet pitkään kasvussa.

Suomalaisia saarekeverkkoreferenssejä

Suomeen on rakennettu viime vuosina erityyppisiä saarekeverkkoja, joista tässä esitellään lyhyesti niistä kaksi. Tunnetuimmat saarekeverkon hallintajärjestelmätoimittajat Suomessa ovat tällä hetkellä HitachiABB, Siemens ja Schneider. Siemens on ollut mukana toteuttamassa energian hallintajärjestelmää Lempäälän Marjaniemen teollisuusalueelle Lemene-hankkeessa. Lidl Oyj:n jakelukeskuksessa Järvenpäässä hyödynnetään vastaavasti Schneiderin energiankäytön optimointiratkaisuja. HitachiABB:n energian hallintajärjestelmäratkaisua sovelletaan muun muassa Oulun Energian kaukolämpöverkossa.

LEMENE-energiayhteisö, Lempäälä

Yksi ensimmäisistä Suomessa toteutetuista uudentyyppisistä energiayhteisöistä Lempäälässä Marjamäen alueella sijaitseva LEMENE. Se on toimintaympäristö, joka pystyy tuottamaan itse kaiken tarvitsemansa energian ja johon kuuluvat asiakkaat voivat jakaa resursseja keskenään. LEMENEhankkeessa rakennettuun toimintaympäristöön voi kuulua vain teollisuus- ja kaupallista toimintaa harjoittavia yrityksiä. Tällä hetkellä LEMENE-yhteisö on tuotantoverkkotilassa ja tuotettava energia myydään sähkömarkkinoille.

LEMENE- eli Lempäälän energiayhteisö -hanke on työ- ja elinkeinoministeriön kärkihanke, joka valmistui vuonna 2019. Sen puitteissa Lempäälän Ideaparkin läheisyydessä olevalle Marjamäen teollisuusalueelle on toteutettu älykäs energiajärjestelmä, jolla turvataan alueen energiansaanti. Kyseisessä toimintamallissa teollisuusalueelle tulevat toimijat voivat liittyä hajautettuun energiajärjestelmään, jossa energiaa tuotetaan aurinkopaneeleilla, kaasumoottoreilla ja polttokennoilla. Älykkäällä järjestelmällä on kyky osallistua joustavasti eri markkinoille, ja tarvittaessa energiajärjestelmä pystyy myös itsenäiseen saareketoimintaan irtautumalla valtakunnan verkosta. (Lemene Lempäälän energiayhteisö, 6–11.)

Lempäälän Energian rooli LEMENE-hankkeessa on toimia paitsi sähkön ja lämmön tuottajana myös operaattorina energiayhteisössä toimivien yritysten välillä.

Järjestelmään sisältyy:

• 9 km 20 kV:n sähköverkkoa

• kaksi 2 MW:n aurinkopaneelikenttää

• kuusi kaasumoottoria tehoiltaan on yhteensä 8,1 MW

• kaksi polttokennoa tehoiltaan yhteensä 130 kW

• noin 3 MWh:n akusto. (Lemene Lempäälän energiayhteisö, 2.)

Yhteisö hyödyntää alueellaan tuotetun energian mahdollisimman pitkälle, ja häviöt pyritään minimoimaan. Esimerkiksi yhden yrityksen tuotantoprosesseissa syntyvästä hukkalämmöstä osa voidaan hyödyntää suoraan lämpöenergiana toisessa yrityksessä ja osalla voidaan tuottaa kylmäenergiaa kolmannen yrityksen ilmastointia varten.

Useat yritykset tekevät jo nyt energiatehokkuuteensa parannuksia esimerkiksi tuottamalla sähköä ekologisesti omilla aurinkopaneeleilla. Energiayhteisössä tällaiset yksittäisten asiakkaiden omat tuotannot saadaan yhä paremmin hyödynnettyä. Mikäli asiakas jollain ajanjaksolla tuottaa energiaa yli oman tarpeensa, ylijäämä voidaan hyödyntää energiayhteisön muiden jäsenten kesken. Tarvittaessa yhteisö ostaa puuttuvan energiamäärän valtakunnallisesta verkosta, mutta se voi vastaavasti myös myydä yhteisöstä ylijäävän energian kyseiseen verkkoon.

Tärkeä osa LEMENE-hanketta on sähkön laadun ja saatavuuden varmistaminen uusiutuvan energian tuotannon vaihdellessa. Verkkorakenne on toteutettu älykkäänä sähköverkkona, eli sähköverkon ohjaamiseen käytetään älyteknologiaa. Keskijänniteverkkoa operoidaan käytettävyyden maksimoimiseksi rengaskäytössä. Verkon älykäs suojausjärjestelmä on toteutettu siten, että mahdollisten vikojen paikallistaminen ja selvittäminen hoituu nopeasti ja luottavasti.

Järjestelmä toimii pääasiassa julkisen sähköverkon osana, mutta tarvittaessa se voi toimia myös kantaverkon tehotasapainon hallintaa tukevana reservijärjestelmänä tai itsenäisenä saarekeverkkona. Tämän mahdollistavat mikroverkon hallintaan sovellettavat energianhallinta ja automaatioratkaisut. Akusto on mukana turvaamassa aurinkopaneelikentän hetkelliset tehomuutokset. (Lemene Lempäälän energiayhteisö, 2.)

Lidlin jakelukeskus, Järvenpää

Järvenpään jakelukeskus on Lidlin kolmas ja suurin jakelukeskus Suomessa. Sen kokonaispinta-ala on yli 50 000 m2. Älykkään tekniikan ansiosta jakelukeskuksen energiankäytön hiilidioksidipäästöt on minimoitu.

Jakelukeskuksen kylmävarastojen pinta-ala n. 20 000 m2. Merkittävä osa sen jäähdytyksen tarvitsemasta energiasta tuotetaan rakennuksen katolle sijoitetun 1 600 paneelin aurinkovoimalalla, joka tuottaa sähköä noin 450 MWh vuodessa. Jäähdytyksen sivutuotteena syntyvä lauhdelämpö voidaan hyödyntää rakennuksen energiatarpeisiin tai syöttää eteenpäin Järvenpään kaukolämpöverkkoon. Järjestelmä seuraa reaaliaikaisesti muun muassa käyttöastetta, sähköenergian tuntihintaa, säätä ja sähkönkulutusta Suomessa. (SKOL ry 2020)

Järvenpään logistiikkakeskuksen energiasuunnittelun lähtökohtana on ollut älykäs energianhallinta. Sen mahdollistaa Schneider Electricin Microgrid Advisor -ohjausjärjestelmä, joka optimoi kokonaisuutena jakelukeskuksen energiankäyttöä, kylmäntuotantoa, lämpö- ja sähkövarastoja, kaksisuuntaista kaukolämpöä ja aurinkovoimalaa sää- ja kulutusennusteiden sekä energiamarkkinatietojen mukaisesti. (Schneider Electric 2021)

Jakelukeskuksen integroitu kiinteistöautomaatiojärjestelmä on toteutettu Schneider Electricin älykkäällä pilvipohjaisella EcoStruxure Building -ratkaisulla, mikä mahdollistaa tietoturvallisesti täyden etäkäytön sekä energiatehokkuutta edelleen parantavat analytiikkapalvelut. Ratkaisun ansiosta Lidl voi optimoida sähkön- sekä lämmön- ja kylmäntuotannon sekä seurata ja ohjata kiinteistön energiankäyttöä tarkasti. Älykkäiden energiaratkaisuiden kuten lämmön talteenoton avulla Lidl säästää merkittävästi energiakustannuksia ja pienentää jakelukeskuksen hiilidioksidipäästöjä (SKOL ry 2020, Schneider Electric 2021)