Miten turvata häiriötön tuulivoimatuotanto vuosikymmeniksi eteenpäin?

Tuulivoima on Suomessa ison kasvun kynnyksellä ja tavoite 30 terawattitunnin tuotannosta vuonna 2030 on toteutumassa kirkkaasti. Mitä tuulituotannon luotettavuuden turvaaminen tuleviksi vuosikymmeniksi edellyttää?

Maatuulivoima on tällä hetkellä edullisin tapa tuottaa sähköenergiaa. Suomessa tuulivoiman tuotantokapasiteettia on 2041 megawattia ja hankkeita on loppukehittelyvaiheessa yli 7000 megawattia. Tuulivoima on Suomessa nuori energiantuotantomuoto teollisessa mittakaavassa.

Alan tavoitteena 30 terawattituntia tuulivoimaa vuonna 2030, mikä vastaa noin 30 % osuutta Suomen koko sähköntuotannosta. Tällä hetkellä osuus on 9 %. Alkua vauhdittaa uuden teknologianeutraalin tukijärjestelmän tarjouskilpailu, jonka voittajat ratkeavat lähiaikoina. Kaikki tarjouskilpailuun osallistujat rakentaisivat tuulivoimaa. Tarjolla on 1,4 terawattitunnin tuotanto, joka vastaa noin 450 megawatin tuulivoimakapasiteettia. Hankkeita jää hankelistalle vielä paljon rakennettavaksi, kaikkiaan hankkeita on haussa yli 16 500 megawattia. Laajamittainen sähköistäminen kohti hiilineutraalia tulevaisuutta lisää sähkön kysyntää. Tulevaisuus on sähköinen ja se on toteutettava päästöttömillä ratkaisuilla, kuten tuulivoimalla.

Koska tuulivoimatuotanto vaihtelee tuulisuuden mukaisesti, on selvää, että tuulituotannon kasvaessa sähkönkäytön joustolla ja varastoinnilla tulee olemaan keskeinen rooli. Sähköverkon taajuus on riippuvainen tehonsyötön ja kuorman välisestä tasapainosta. Vaihtelevan tuotannon tuloksena voi syntyä taajuusvaihteluita, jotka vaikuttavat sähköverkkoon ja näin myös kuluttajiin. Nopeasti reagoiva sähkövarasto auttaa vakauttamaan verkon taajuuden hetkellisen tehopulan aikana ja parantaa tuulivoimapuiston kykyä tuottaa luotettavaa sähköenergiaa. Energian varastointi on avainroolissa sähköverkkojen kehityksessä. Se on myös ABB:n strateginen painopistealue, jossa tuemme vahvemman, älykkäämmän ja vihreämmän sähköverkon rakentamista. BESS-järjestelmä ja Microgrid-toteutukset ovat hyviä esimerkkejä referensseistä.

Voimalakoon kasvattaminen laskee tuotannon hintaa. Yhä korkeammalle ja laajemmalla pyyhkivät tuuliturbiinin siivet tuottavat yhä enemmän sähköenergiaa. Tuuli muuttuu tuuliturbiinissa tehokkaasti sähköenergiaksi. Energia virtaa läpi tuulipuiston, ja siirtyy sähköaseman kautta kantaverkkoon. Parhaimmillaan tälle prosessille on laskettu 20 vuoden tuotantoaika. Mutta, mitä tapahtuu, jos tuotanto keskeytyy? Puiston omistaja varautuu luonnollisesti riskeihin muun muassa vakuutuksin, mutta huolellinen sähköverkon suunnittelu ja ennakoiva kunnossapito varaosapalveluineen on kustannustehokkaampi ratkaisu.

ABB toimittaa tuulipuistoihin sähkönsiirtojärjestelmän sisältäen päämuuntajat ja sähköaseman kojeistoineen. Sähköaseman suunnittelun lähtökohtia ovat toimintavarmuus ja häviöiden minimointi. Suosittelemme kohteeseen optimoitua kojeistoa laajasta valikoimastamme. Valokaarisuojaus kojeistoissa on arkipäivää. Suosittelemme myös aina kahta päämuuntajaa. Tällöin tuulipuiston tuotanto saadaan siirrettyä valtakunnanverkkoon häiriöttä myös ongelmatilanteissa. Huollossa ja kunnossapidossa saadaan kustannustehokkuutta, kun käytetyt komponentit, kojeistot ja muuntajat ovat samantyyppisiä kuin muissa hankkeessa.

Omaisuuden hallintamalleissa ja ohjelmistoissa (ABB Ability™ Ellipse®, connected asset lifecycle management) tukeudumme ISO 55000- ja PAS 55 -standardeihin. Ennakoiva kunnossapito on oleellinen menetelmä optimoitaessa omaisuuden elinikää. Siinä on keskeistä tunnistaa sähköaseman komponenttien ikääntymiseen liittyvät ominaisuudet. Nykyaikaisella sensoritekniikalla voidaan reaaliajassa seurata muun muassa päämuuntajan ja katkaisijoiden käyttäytymistä ja ikääntymistä. Algoritmien avustamana reaaliaikaisen tiedon vertaaminen komponentin kokemusperäiseen tietoon kertoo komponentin elinkaaresta. Varoittavat signaalit tulevista vaurioitumisista saadaan ajoissa ja niihin voidaan varautua ilman tuotannon keskeytystä.

Sähköasemalla, johon tuulivoimapuisto on kytketty päämuuntaja on kriittisin komponentti. Yllämainitulla reaaliaikaisella valvonnalla ja ohjelmistolla voidaan ennakoida päämuuntajan vaurioita. Toisaalta päämuuntajan toimitusaika on kuukausia. Ennakoivan kunnossapidon lisäksi on syytä varautua mahdollisiin tuotantokatkoihin varaosapalveluilla. Nykypäivänä komponentit rakennetaan tilausta vastaan.  Varaosapalvelu takaa omistajalle jopa 24/7-palvelun häiriötilanteissa. Tuotannon katkokset voidaan näin tehokkaasti minimoida.

Tulevaisuuden hiilettömässä Suomessa saattaa tuulivoiman osuus energian tuotantopaletistamme olla vuonna 2045 jopa 30 – 50 %. Koska uusiutuva tuotanto on luonteeltaan vaihtelevaa, on meidän rakennettava sitä älykkäästi joustojärjestelmiä ja sähkövarastoja hyödyntäen. Samalla meidän on varauduttava tuulivoimatuotannon ikääntymiseen ja luotettavuuden kasvattamiseen järkevällä suunnittelulla, ennakoivalla kunnossapidolla ja varaosapalveluilla. Varautumisella takaamme nykyisen ja tulevan uusiutuvan tuulivoimatuotannon häiriöttömän virtaamisen valtakunnan verkkoon sähkönkuluttajien iloksi.

Kategoriat and Avainsanat
Tietoja kirjoittajasta

Juha Muhonen

Toimin myyntijohtajana ABB:llä vastuualueena tuulivoima ja raideliikenne. Työssäni kohtaan mielenkiintoisia asiakkaita ja projekteja. Olen ollut ABB:llä 27 vuotta erilaisissa tehtävissä niin Suomessa kuin ulkomaillakin. Sähköverkon automaatiosta minulla on 20 vuoden kokemus ja näiden vuosien aikana olen käynyt läpi miltei kaikki Suomen sähkölaitokset ja tunnen asiakaskuntamme hyvin. ABB:n tuotteiden, järjestelmien ja palveluiden tuntemuksessa on jatkuvasti kehitettävää, mikä antaa mahdollisuuden viedä uusia asioita omille vastuualueille. Myös kestävän ja sähköisen liikenteen asiat kuuluvat tehtäviini. Nämä tulevat varmasti mullistumaan tulevaisuudessa, joten tekemistä riittää.
Related stories
Kommentoi