Kiinteistötason saarekekäyttöratkaisut

Abstract

Raportissa esitellään Ulla Tuomisen säätiön ja STEK ry:n rahoittaman Kiinteistötason saarekekäyttöratkaisut -projektin keskeiset tulokset. Tutkimusprojektin toteutuksesta ovat vastanneet Tampereen yliopiston Sähkötekniikan yksiköstä prof. Pertti Järventausta ja DI Lasse Peltonen sekä Tampereen ammattikorkeakoulun Sähköisen talotekniikan tutkimusryhmästä DI Kari Kallioharju, DI Juho Ylipaino sekä DI Aki Kortetmäki. Tutkimuksen toteutusta on tukenut alan asiantuntijoita ja rahoittajia edustanut ohjausryhmä, johon ovat kuuluneet Tapio Koivu (STEK ry), Marko Ylinen (SAMK), Juho Syrjä (Sähkötalotekniikka Oy) ja Markus Kemikangas (UTU Oy).

Tutkimusprojektin tavoitteena on ollut muodostaa kokonaiskuvaa kiinteistötason saarekekäyttöihin liittyvistä kysymyksistä ja niihin liittyvistä ratkaisuista, perusperiaatteista ja niille asetettavista vaatimuksista, sekä tehdä yksityiskohtaisempia tarkasteluja valituista saarekekäyttöön liittyvistä sähköteknisistä kysymyksistä. Tutkimusprojektin toteutuksessa keskeisiä osatehtäviä ovat olleet (1) paikallisiin energiaresursseihin pohjautuvien kiinteistötason saarekekäyttöihin liittyvien tutkimuskysymyksien ja ratkaisuvaihtoehtojen kartoitus sekä (2) saarekekäyttöjen sähkötekniset kysymykset, erityisesti suojausten ja sähköturvallisuuden, paloturvallisuuden, toiminnallisuuden ja sähkönjakelun luotettavuuden turvaaminen.

Kiinteistötason saarekekäyttöratkaisuiden tekninen toteutus on riippuvainen saarekkeen käyttötarkoituksesta, toteutettavasta kiinteistöstä ja sen sähköverkon rakenteesta sekä käytettävissä olevista energiaresursseista. Saareketilanteessa toimivien järjestelmien toteutuksessa korostuu suunnittelun ja kokonaisuuden hallinnan merkitys. Omakotitalojen sähköverkkojen rakenteet ovat monimutkaistuneet merkittävästi viime vuosien aikana, ja niiden turvallinen sekä toimintavarma toteutus edellyttää suunnittelijalta syvällistä aihealueen tuntemusta ja erityisosaamista. Tämän vuoksi sähköenergiajärjestelmien suunnitteluvaatimuksiin ja suunnittelijoiden roolin vahvistamiseen tulee panostaa, jotta myös pienkiinteistöjen kyky toimia turvallisesti osana muuttuvaa ja entistä monimutkaisempaa energiajärjestelmää voidaan varmistaa. Erityissuunnittelijan nimeäminen on tällöin välttämätöntä, jotta eri osa-alueet ja järjestelmät tulevat huomioiduiksi yhdenmukaisina kokonaisuuksina. Omakotitaloasujan tai kiinteistön omistajan kyky toimia tilaajan roolissa, eli kyky tuntea sähköasennuksiin liittyvä säädöstausta ja osata vaatia niiden toteutumista, on myös yleisesti rajallinen. Tämän vuoksi vaatimukset suunnittelun sisällölle ja suunnittelijoiden pätevyyksille tulee perustua riippumattomiin ja virallisesti valvottuihin kriteereihin.

Mikroverkon dynamiikkaan ja robustisuuteen vaikuttavat voimakkaasti tuotantoyksiköiden tyyppi, käytetty säätömenetelmä, säätöpiirien viritys (parametrisointi, vastenopeudet) sekä kuormituksen jännite- ja taajuusriippuvuudet. Eri tuotanto- ja kuormituskombinaatioita olisi tärkeää tarkastella varmistuakseen, että mikroverkko toimii eri tilanteissa hyväksyttävällä tavalla. Talotekniset järjestelmät muodostavat usein useiden laitteiden välisiä riippuvuuksia, jotka tulee tunnistaa. Riskien hallinta edellyttää kokonaisvaltaista ymmärrystä kiinteistön eri järjestelmien yhteistoiminnasta. Käytännön toteutuksissa tulisikin alun perin suunnitellun järjestelmän laajennuksen yhteydessä varmistua myös uudenlaisten tuotanto- ja kuormituskombinaatioiden toiminnasta. Teknisten vaatimusten huolellinen määrittely ja dokumentointi ovat välttämättömiä, jotta eri osajärjestelmistä voidaan muodostaa toimiva ja hallittu kokonaisuus, joka täyttää sähköverkon turvallisuus- ja suojausvaatimukset kaikissa käyttötilanteissa.