Väitöskirjatutkija pureutuu energiamurroksen vaikutuksiin sähkönjakeluun
Väitöskirjatutkija Lauri Aaltonen on huhtikuussa aloittanut työnsä, jossa hän tutkii energiamurroksen vaikutuksia Tampereen Energia Sähköverkolla.
Lauri Aaltonen on valittu sähkötekniikan tohtoriohjelmaan Tampereen yliopistolle, Teollisuuden innovaatioiden tohtorikouluun (DSII).
– Tutkimukseni aihe on hajautettujen energiaresurssien laaja-alaisen yleistymisen sähkönjakeluverkolle aiheuttamat vaikutukset. Tavoitteeni on tutkia, mitä vaatimuksia meneillään oleva energiamurros asettaa sähkönjakeluverkoille ja miten sähkönjakeluverkkoja tulisi suunnitella ja käyttää hajautettujen energiaresurssien yleistyessä samalla säilyttäen verkon turvallisuus ja luotettavuus.
Käytännössä Lauri tutkii, miten laajempi hajautettujen energiaresurssien verkkoon liittäminen vaikuttaa Tampereen Energia Sähköverkon oman jakeluverkon suunnitteluun ja ohjaukseen. TAES saa projektista suunnittelun suuntaviivoja ja tieteellinen yhteisö saa lisäinformaatiota hajautettujen energiaresurssien vaikutuksista.
– TAESin verkko on todella hyvä tutkimukseen, sillä verkossa on myös laajasti perinteistä maaseutuverkkoa. Vastaavanlaisissa tutkimuksissa pääpaino maailmalla vaikuttaa olleen urbaaneissa sähköverkoissa, joten monipuolinen verkkoalue tuo tutkimukseen lisäarvoa, Lauri kiittelee.
Työ on jo alkanut
Väitöskirjatyö alkoi tämän vuoden huhtikuussa.
– Olen tutustunut aiheen kirjallisuuteen, viimeisimpiin tutkimustuloksiin sekä Tampereen yliopiston aurinkosähkön tutkimusvoimalaan. Voimalasta on saatavilla mittausdataa pitkältä aikaväliltä. Olen tutustunut siihen, miten tietokannasta saadaan dataa käyttöön ja mitä mittauksia voimalasta on ylipäätään saatavilla.
Tällä hetkellä Lauri opettelee TAESin suunnittelutyökalujen käyttöä ja miettii, miten voi hyödyntää sähkömittareista saatua mittausdataa.
– Seuraavaksi pyrin analysoimaan TAESin verkkoa: Miten verkko on muuttunut viime vuosina, miten paljon hajautetut resurssit ovat lisääntyneet verkossa ja mitä tulee tapahtumaan tulevaisuudessa, jos muutostrendit pysyvät samanlaisina. Tästä tulisi sitten muodostaa tieteellinen, vertaisarvioitu julkaisu vuodenvaihteen tienoille. Julkaisusta selviää verkon nykytila ja sen mahdolliset erilaiset haasteet mihin paneutua tarkemmin, Lauri suunnittelee.
Väitöskirjan aihe on tulikuuma
Tutkimukselle on kovat odotukset, sillä sähköverkon kuormat ovat muuttumassa kooltaan ja käytökseltään.
- Kaukolämpö on sähköistymässä.
- Kiinteistöt ovat vaihtamassa öljylämmitystään kaukolämpöön tai lämpöpumpputekniikkaan.
- Liikenne on sähköistymässä etenkin ladattavien sähköautojen yleistyessä hurjaa vauhtia.
- Raskaampi liikenne ei sähköisty yhtä nopeasti, mutta paikallisesti esimerkiksi sähköbussien pääteasemien latausinfra saattaa tuoda verkkoon lähitulevaisuudessa isoja pistemäisiä kuormia.
- Hajautettu energiantuotanto, kuten aurinkovoima, tulee kasvamaan aurinkopaneelien hintojen laskiessa.
Sähköverkko on mitoitettu talven sähkönkulutuspiikin mukaan ja tällöin aurinkovoimaloiden tuotanto on verrattain pientä. Kesäkautena, kun sähkönkulutus on vähäisempää ja aurinkovoimalat tuottavat eniten, ongelmia saattaa syntyä muun muassa jännitteennousuna ja muina sähkönlaadun ongelmina.
– Näissä tapauksissa on myös tärkeää verkkoinvestointien kannalta selvittää erilaisten joustopalveluiden mahdollinen rooli, Lauri Aaltonen kertoo.
Oikea yritys, oikeat asiakkaat
Useimmiten tutkimuksissa käytetään jotain yleistä testiverkkoa ja yleisiä kuormitusprofiileja, esimerkiksi IEEE 13-bus.
– Tässä tutkimuksessa saan käyttööni ihan oikean käytössä olevan jakeluverkon ja sen asiakkaiden kuormitusprofiilit. On mielenkiintoista seurata, miten suomalainen jakeluverkko poikkeaa sekä yleisistä että muiden maiden jakeluverkkomalleista ja mitkä tekijät juuri täällä ovat rajoittavia tekijöitä hajautetun tuotannon lisääntyessä.
Tamperelaista osaamista taustalla
Mustasaaresta kotoisin oleva Lauri Aaltonen opiskeli Tampereen teknillisessä yliopistossa sähkötekniikan tutkimusohjelmassa ja viihtyy hyvin Tampereella.
– Valmistuin sähkötekniikan diplomi-insinööriksi Tampereen yliopistosta pääaineena sähköverkot ja -markkinat sekä sivuaineena tehoelektroniikka ja elektromekaniikka. Diplomityöni oli suurjännitetekniikan metrologian saralta. Sain opintoni valmiiksi tavoiteajassa ja siirryin työelämään suunnittelemaan loistehon kompensointilaitteistoja. Päätin kuitenkin palata takaisin koulun penkille, koska haluan oppia uutta ja kehittää ammatillista osaamistani pidemmälle, Lauri paljastaa.
Mikä on DSII?
DSII (Doctoral School of Industry Innovations) on jo vuodesta 2014 asti toiminut Tampereen yliopiston Teollisuuden innovaatioiden tohtorikoulu, joka tuo tutkijat ja teollisuuden yhteen. Viime vuosina tähän on lähtenyt mukaan myös Helsingin yliopisto. Väitöskirjatutkija saa työhönsä ohjausta sekä yliopiston että yrityksen edustajilta. Yliopisto ja yritys jakavat projektin kulut puoliksi.
Toimintamallissa yritys tarjoaa väitöskirjan aiheen, joka on yrityksen liiketoiminnan ja tuotekehityksen kannalta relevantti. Väitöskirjatutkija saa tutkimuksen tekemiseen käyttöönsä yrityksen sekä yliopiston työkalut ja järjestelmät. Yritys hyötyy tutkimuksen tuloksista ja saa oikeudet syntyneihin työkaluihin (esimerkiksi koodit, ohjelmat, patentit) ja mahdollisuuden rekrytoida ja kouluttaa valmistuvia tohtoreita yrityksen tarpeisiin.
