SEAM - Älykästä sähkönkulutusta

SEAM

Ilmastonmuutoksen torjunnan eturintamassa

Samalla kun sähkönkulutus kasvaa voimakkaasti ympäri maailmaa, ilmastonmuutoksen torjunta ja hiilidioksidipäästöjen hillitseminen kasvattavat merkitystään. Sähköenergiajärjestelmien muutos on jo alkanut mutta paljon on vielä tehtävissä tehokkaamman energiankulutuksen saavuttamiseksi. Elämme mielenkiintoisia aikoja energia-alalla älykkään teknologian kehittyessä ja sen hyödyntämismahdollisuuksien lisääntyessä. Se, että teknologian avulla sähkönkulutuksesta saadaan tehokkaampaa ja samalla ympäristöystävällisempää, on mielestäni todella kiehtovaa. Perinteinen keskitetty energiantuotanto on pyrkinyt tarjonnallaan vastaamaan kysyntää joka hetki mahdollisimman tasaisesti. Uusiutuvien energiatuotantomuotojen yleistymisen myötä tuotannosta on tullut hajautettua ja vaikeasti ennustettavissa olevaa. Uusiutuvat energiantuotantomuodot, kuten tuulivoima ja aurinkovoima, ovat vahvasti sääriippuvaisia ja niitä voidaan hyödyntää sähköntuotantoon myös kuluttajien keskuudessa. Tämä uusi tapa tuottaa sähköä luo uusia haasteita ja lisää joustavuuden tarvetta. Hajautetun sähköntuotannon myötä kuluttajat ja yritykset voivat omalla toiminnallaan osallistua joustavuuden lisäämiseen markkinoilla. Koen sähkönkulutuksen muuttuvan huomattavasti mielenkiintoisemmaksi, kun sähköä voi tuottaa itse ja ylijäämän pystyy myymään takaisin sähköverkkoon. 

 

Joustavuuden lisäämisellä, eli kysyntäjoustolla, tarkoitetaan sähkönkulutuksen siirtämistä edullisempiin ajankohtiin. Kun sähkönkulutus minimoidaan kulutushuippujen esiintyessä, voi sähkölaskussa säästää merkittäviäkin summia. Rahalliset säästöt kiinnostavat kaikkia, mutta varsinainen win-win tilanne syntyy, kun voimme yhdistää ympäristöarvot taloudelliseen ajatteluun. Tilanteissa, jossa sähköä kulutetaan enemmän kuin tuotetaan, voidaan sähköverkon tehotasapainoa säätää kysyntäjouston avulla. Tällöin älykkääseen teknologiaan perustuva laite säätää tekemiensä mittausten perusteella tehonkäyttöä. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että automaatio-osaaminen yhdistetään joustavuuden parantamiseen, eli kyseessä on kysyntäjoustoautomaatio. Kysyntäjoustoautomaation avulla energiankulutuksesta saadaan energiatehokkaampaa ja tätä myötä ympäristöystävällisempää. Parasta tässä on mielestäni myös se, että tämänkaltaisissa innovatiivisissa ratkaisuissa voimme hyödyntää suomalaista huippuosaamista parhaimmillaan. Suomi on edelläkävijä älykkäiden sähköverkkojärjestelmien kehityksessä. Kustannustehokas tapa tuottaa energiaa on keino pienentää hiilijalanjälkeään ja toimia esimerkkinä tulevaisuuden energiantuotannolle. SEAM:in tarjoaman kysyntäjoustoautomaatiopalvelun avulla tämä on mahdollista. 

 

Tarkastellaan 50MW:in lauhdevoimalaitosesimerkin kautta, miten SEAM käytännössä vähentää hiilidioksidipäästöjä ja lisää energiatehokkuutta. Optimointiprosessi alkoi mittausdatan keräämisestä ja voimalaitoksen toiminnan seurannasta. Tehtyjen havaintojen ja mittausten perusteella tehtiin laskelmia, joiden tuloksena tehtiin malli. Malli antaa laitoksen operaattoreille ohjeita keskeisten ajoparametrien optimaalisista asetuksista. Lauhdevoimalaitoksessa syöttöveden esilämmityksen, höyrystämisen ja höyryn tulistamisen häviöt ja käytetyn polttoaineen määrä pyritään minimoimaan, ja samalla huipputeho sekä tehokkaan säädettävyyden toimita-alue halutaan maksimoida. Eli säädettävyys, joka on tärkeä ominaisuus kantaverkon tehotasapainon ylläpitämiseksi, halutaan toteuttaa mahdollisimman tehokkaasti ilman, että hyötysuhde kärsii. 

 

Kuva 1: Esimerkkivoimalaitoksen prosessikaaviokuva. 

 

  1. Syöttövesisäiliö, josta vesi menee korkeapaine esilämmitykseen. Veden kiehumispiste on 230°C ylipaineen takia.

  2. Lieriö, josta höyryksi muuttunut vesi jatkaa matkaa edelleen tulistukseen.

  3. Kolme tulistusta joiden välillä vesiruiskujäähdytykset, höyryn lämpötila nostetaan portaittain, jotta höyryn lämpötila pysyy hallinnassa. 

  4. Turbiini, jolle johdettu höyry saa turbiiniakselin pyörimään. 

  5. Generaattori, joka tuottaa sähköä turbiiniakselin pyörimisen johdosta. 

  6. Höyryväliotot eri painetasoista sekä lauhduttimeen johdettu höyry, joissa höyry lauhtuu vedeksi. Väliottohöyryllä lämmitetään päälauhdetta ja syöttövettä, sekä ylläpidetään syöttövesisäiliön tasetta. Vesi on edelleen höyryä, vaikka lämpötila on alle 100°C, alipaineen takia. 

  7. Syöttöveden esilämmitys väliottohöyryn avulla parantaa voimalaitoksen ominaislämmönkulutusta. Polttoainetta kuluu vähemmän veden lämmittämiseen. SEAM sai prosessia tehostettaessa pienennettyä polttoainekulutusta ja sitä myötä vähennettyä kustannuksia ja päästöjä. Tämä vaati määrittelyä siitä, kuinka paljon höyryä mistäkin väliotosta otetaan. 

Esimerkkilaitoksessa SEAM onnistui neljän kuukauden aikana nostamaan jatkuvaa huipputehoa ja vähentämään ominaispolttoaineenkulutusta laskentatavasta riippuen 3-5%. Esimerkkilaitoksella tämä vastaa noin 4000 tonnin vuotuista vähennystä hiilen kulutuksessa. Toisin ilmaisten, hiilidioksidipäästöjä saatiin vähennettyä saman verran kuin jos 2000 suomalaista puolittaisi hiilijalanjälkensä. 

 

Älykäs teknologia sähköjärjestelmän osana mahdollistaa uusiutuvien energiatuotantomuotojen tehokkaamman hyödyntämisen olemassa olevan infrastruktuurin osana, sekä perinteisten, fossiilista huipputehoa tuottavien yksiköiden hiilijalanjäljen pienentämisen. 

Kesäajan bloggaaja

Kaksi vuotta tuotantotaloutta opiskelleena ja sivuaineeni, uusiutuvat sähköenergiateknologiat, valmiiksi saaneena olen innoissani SEAM-kesästäni. Blogissa kerron työtehtävieni ja Espoon toimistolla viettämieni päivien perusteella mikä SEAM on ja mitä täällä minun näkemykseni mukaan tehdään. Olin jo heti alkuun kiinnostunut siitä, miten SEAM toiminnallaan lisää energiatehokkuutta, luo kustannussäästöjä ja kaiken lisäksi vielä toimii ilmastonmuutosta vastaan. Nyt haluan päästä perehtymään toimintaan syvemmin, käytännön tasolla, ja selvittää mikä tekee tästä startup-yrityksestä niin mielenkiintoisen. 

 
- Linda