Vaasan Sähköverkko
Vaasan Sähköverkko (VSV) on osa Vaasan Sähkö -konsernia ja sen kokonaan omistama tytäryhtiö. VSV on yksi Suomen 77 sähkönjakeluyhtiöstä, jonka vastuulla on sähkönsiirto, -jakelu ja niihin liittyvien palveluiden tarjoaminen. VSV:n vastuualue ulottuu Vaasan, Mustasaaren, Laihian, Korsnäsin, Närpiön, Maalahden ja Vöyrin kuntien alueelle. Vastuualue sisältää useita erilaisia toimintaympäristöjä, kuten tiheästi asuttua kaupunkialuetta, maaseutua, mökkipainotteista rannikko- ja saaristoaluetta. VSV:n jakelualueen (Kuva 1) verkon pituus on noin 7500 kilometriä, sisältäen 110kV, 20kV ja 0,4kV verkkoa. VSV palvelee noin 73 000 asiakasta ja vuonna 2023 siirretyn sähkön määrä oli noin 900 GWh. Vuonna 2023 yhtiön liikevaihto oli 33M€, ja yhtiössä työskenteli 32 henkilöä.
Toimintaympäristön muutos
Energiamurroksen myötä sähkönkäyttö ja uudet teknologiat yleistyvät vauhdilla sähkönjakeluverkossa, mikä vaikuttaa myös sähköverkon toimintatapoihin ja käyttöön. Sähköistyvän yhteiskunnan myötä sähkönjakeluverkkojen toimintaympäristöön vaikuttavat liikenteen ja lämmityksen sähköistyminen, hajautettu energiantuotanto sekä kuluttajien huipputehojen kasvu (Vaasan Sähköverkko, 2024).
Sähköjärjestelmän toiminnan kannalta on välttämätöntä tuottaa joka ajanhetki sama määrä sähköenergiaa, kuin sitä kulutetaan. Perinteisesti tuotannon ja kulutuksen tasapaino on saavutettu säätämällä tuotanto vastaamaan kulutusta. Uudistuneessa energiajärjestelmässä, jossa sääriippuvan energiantuotannon osuus on merkittävä, sähköntuotannon säätäminen ei riitä, vaan tarvitaan myös energian varastointia sekä kulutusjoustoa. Kulutusjoustossa kulutusta vähennetään, kun energiasta on vajetta ja kulutusta siirretään ajanhetkeen, jossa energiasta on ylitarjontaa. Uudet teknologiat muuttavat myös perinteistä sähkönkuluttajan roolia. Aikaisemmin sähkönjakeluverkon asiakas oli pelkkä sähkönkuluttaja, mutta energiamurroksen myötä asiakas voi sähkönkuluttajan lisäksi olla myös sähköntuottaja tai erilaisten joustopalveluiden tarjoaja (LUT, 2020).
Akkuvarastojen yleistyminen
Tällä hetkellä globaalisti asennetusta ja käytössä olevasta energianvarastointikapasiteetista suurin osa on pumppuvoimalaitoksia (IEA, 2023). Muiden varastointiteknologioiden odotetaan kuitenkin kasvavan tulevaisuudessa. Erityisesti akkuvarastojen määrän ja kapasiteetin odotetaan nousevan radikaalisti seuraavan vuosikymmenen aikana. Akkuvarastojen määrän kasvuun vaikuttavat erityisesti akkulaitteistojen markkinahinnan lasku sekä uusien käyttökohteiden lisääntyminen muuttuvassa energiajärjestelmässä (IEA, 2024). Akkuvarastot tarjoavat tavalliselle sähkönkuluttajalle useita erilaisia käyttökohteita, joilla kuluttaja voi saavuttaa taloudellisia tai käyttövarmuuteen liittyviä hyötyjä.
Akkuvarastojen käyttökohteet
Akkuvarastot tarjoavat useita erilaisia käyttökohteita ja hyötyjä kaikille energiajärjestelmän osapuolille. Tavallinen kuluttaja voi saada taloudellista hyötyä huipputehon leikkaamisella tai itse tuotetun sähköenergian varastoinnilla. Huipputehon leikkaamisella tarkoitetaan sähkönjakeluverkosta otettavien tehopiikkien tasoittamista, purkamalla akkujärjestelmään varastoitua energiaa kulutuspisteessä korkean kulutuksen aikaan. Pienempi huipputeho voi luoda kuluttajalle säästöjä pienentyneinä teho- tai pääsulakemaksuina. Itse tuotetun sähköenergian varastoimisella myöhempää käyttöä varten, kuluttaja voi saavuttaa säästöjä energia- ja siirtomaksuissa.
Sähkönjakeluverkon kannalta verkkoon liitetyt akkuvarastot voivat rajoittaa kuluttajien huipputehoja ja täten luoda säästöjä verkkoyhtiölle pienentämällä investointikustannuksia tapauksissa, joissa huipputehojen kasvu aiheuttaisi sähköverkon vahvistustoimenpiteitä. Sähkövarastot voivat osallistua myös sähkömarkkinoille ja helpottaa sähköntuotannon ja -kulutuksen tasapainottamisessa vuorokauden eri tunneilla. Lisäksi akkujärjestelmät soveltuvat ominaisuuksiltaan hyvin osallistumaan kantaverkkoyhtiön reservituotteisiin (A.B. Gallo, 2016).
Vaikutukset jakeluverkossa ja suunnitteluperiaatteet
Sähköstä on tullut yhteiskunnalle välttämätön jokapäiväinen hyödyke, joten jakeluverkon toiminnan tulee olla tarpeeksi luotettavaa ja kestää mahdollisimman hyvin siinä esiintyviä vikoja ilman toimitushäiriöitä. Lisäksi sähkön laadun tulee vastata sille asetettuja laatuvaatimuksia (Jarmo Elovaara, 2011).
Energiavarastojen lisääntymisellä sähkönjakeluverkkoon on myös erilaisia sähköteknisiä vaikutuksia. Oikein sijoitettuna ja optimoituna sähkövarastot voivat parantaa jakeluverkon ominaisuuksia. Väärin mitoitetut tai sijoitetut sähkövarastot voivat kuitenkin aiheuttaa haasteita ja ongelmia sähkönjakeluverkolle (Choton K. Das, 2018). Tällaisia ongelmia ovat esimerkiksi paikallinen jännitteen nousu, vikavirtojen monimutkaistuminen ja muut sähkönlaadulliset ongelmat. Ongelmien vähentämiseksi onkin tärkeää, että sähkötekninen liitettävyys on tarkastettu aina verkkoyhtiön tarpeiden mukaisesti, ottaen huomioon lyhyen- ja pitkänaikavälin suunnittelutarpeet. Jakeluverkon suunnittelun pääperiaatteita ovat taloudellisuus, toimitusvarmuus, pitkäaikainen komponenttien mitoittaminen ja henkilöturvallisuus (Jarmo Elovaara, 2011).
Verkkoliityntätarkastelu ennen liittymistä sähköverkkoon
Sähkövaraston liittäminen sähkönjakelujärjestelmään vaatii aina kytkentäluvan paikalliselta verkkoyhtiöltä. Kytkentäluvan saaminen edellyttää teknisen tarkastelun liitettävän laitteiston vaikutuksista haluttuun liityntäpisteeseen. Liityntätarkastelun tarkoituksena on auttaa paikallista verkkoyhtiötä ja liittyjää määrittämään liittymiskapasiteetti tai kapasiteetin riittävyys liittymispisteessä sekä selventämään liittyjältä vaaditut tekniset vaatimukset ennen kytkentäluvan saamista. Lähtötietoina liitettävyystarkastelulle käytetään liittyjältä saatuja liitettävän laitteiston teknisiä tietoja ja halutun liittymispisteen sijaintia. Näiden lähtötietojen avulla verkkoyhtiön asiantuntija pystyy määrittämään teknisten reunaehtojen avulla, onko laitteisto liitettävissä ja mitkä sen sähkötekniset vaikutukset ovat olemassa olevassa tai suunnitellussa jakeluverkossa.
Tärkeimpinä reunaehtoina verkkoon liittämiselle voidaan pitää sähkövaraston tehonmuutoksien aiheuttamat nopeat jännitteen muutokset, komponenttien kuormitettavuus, jännitteen alenema, paikallinen jännitteen nousu ja suojausten toiminnan varmistaminen. Jakeluverkon sähköteknisiä liitettävyyden pullonkauloja voidaan kuitenkin parantaa tapauskohtaisesti erilaisilla keinoilla. Tällaisia keinoja ovat esimerkiksi verkon komponenttien vahvistus, verkkotopologian muutokset tai liitettävän laitteiston tuotanto-/kulutustehon rajoitus.
Liitettävyyttä rajoittavien reunaehtojen perusteella voidaan todeta, että akkuvarastoille vapaata kapasiteettia on enemmän vahvasti rakennetun verkon alueilla. Tällaisia alueita ovat esimerkiksi asemakaava- ja teollisuusalueet, sekä sähköasemien lähiympäristö. Suositeltavaa olisi, että sähkövaraston sijainti valittaisiin aina laitteiston nimellistehon mukaan tarpeeksi lähelle verkon vahvaa solmupistettä, jotta liittyminen sähköverkkoon olisi mahdollisimman kustannustehokasta ja mutkatonta.
Liittyminen sähköverkkoon
Liittyminen sähköverkkoon on mahdollista hyväksytyn kytkentäluvan saamisen ja sitovan liittymissopimuksen jälkeen. Liittymisprosessi tapahtuu aina paikallisen jakeluverkkoyhtiön ohjeistuksen mukaisesti. Ohjeistukset ja liittämiseen vaadittavat vaatimukset voivat vaihdella liittymisjännitteen, liitettävän laitteiston ja liittymispisteen sijainnin mukaan.
Opinnäytetyössä tehtyjen tarkastelujen perusteella voidaan todeta, että perinteisten mitoitusperiaatteiden mukaan suunnitellut pienjänniteliittymät eivät takaa liittymän nimellisvirran mukaista akkuvaraston liitettävyyttä. Ennen akkuvaraston liittämistä omaan sähköjärjestelmään kuluttajien on hyvä tiedostaa sähkönjakeluverkon mahdolliset rajoitteet ja selvittää paikallisen sähkönjakelutoimijan kanssa suunnitellun laitteiston liitettävyys omassa liittymäpisteessä ennen laitteiston hankintaa.
