Suuret kaupungit tarvitsevat valtavat määrät sähköä. Energia siirretään usein satojen tai jopa tuhansien kilometrien päässä sijaitsevista voimaloista.
Connecting renewable energy to the grid? Naturally.
Kysymys kuuluukin: kuinka siirtää mahdollisimman paljon uusiutuvalla energialla tuotettua sähköä verkkoon häiritsemättä verkon toiminnan tasaisuutta.
HVDC (high-voltage direct current)-teknologiaan perustuva sähkönsiirto, jonka ABB kehitti 50 vuotta sitten, ja FACTS (Flexible AC Transmission) ovat vastaus sähkönsiirron tekniikan ongelmiin.
“Smart grid” tekee sähköverkosta luotettavamman, joustavamman, varmemman ja tehokkaamman
Yksi uusiutuvan energian tuotannon haasteista on katkonaisuus, mikä vaikuttaa jännitteen tasaisuuteen. FACTS optimoi tehon syötön ja jännitteen tasaisuuden tuotannon vaihdellessa.
Sähköverkkoihin kohdistuu kovia muutospaineita, jotka aiheutuvat tarpeesta siirtää uusiutuvaa energiaa verkkoon, parantaa energiatehokkuutta ja antaa kuluttajille mahdollisuus kontrolloida paremmin omaa energian kulutustaan.
Kehittynein on “smart grid”, älykäs sähköverkko, joka yhdistää olemassa olevat sähkövoimateknologiat edistyneisiin tietokoneohjelmiin, älykkäisiin laitteisiin ja automaatioteknologioihin. Tuloksena on luotettavampi, joustavampi, varmempi ja tehokkaampi sähkövoimajärjestelmä, jonka ympäristövaikutukset ovat vähäisemmät.
ABB FACTS –teknologiat, kuten Static Var Compensators ja Series Capacitors parantavat olemassa olevien sähkölinjojen siirtokapasiteettia, jännitteen stabiilisuutta ja verkon luotettavuutta sekä vähentävät häiriöitä.
Energian varastointi
Englannissa ABB asentaa EDF:n sähkönjakeluverkkoon SVC Light –teknologiaa, jonka dynaaminen energian varastointikyky perustuu lithium-ioni -akkuihin. Teknologian avulla voidaan tasoittaa kuormahuippuja ja siirtää lisää uusiutuvaa energiaa olemassa oleviin sähköverkkoihin korjaamalla uusiutuvan energian epätasapainottava vaikutus.
Järjestelmän avulla voidaan paitsi hallita jännitettä myös varastoida tuulivoimaloiden tuottama ylijäämäteho. Teho voidaan myöhemmin hyödyntää verkon kuormitushuippujen tasaamisessa, mikä mahdollistaa tuulivoimalla tuotetun sähkövoiman mahdollisimman tehokkaan hyötykäytön.
Toinen haaste liittyy uusiutuvan energian siirtoon pitkiä matkoja. Pitkillä etäisyyksillä hävikki jää HVDC-teknologiaa käyttämällä erittäin alhaiseksi. Korkean jännitteen käyttö vähentää linjahävikkiä ja samalla estää ilmaston lämpenemistä.
Uusiutuvan energian siirto pitkien välimatkojen päähän
ABB:n teknologia auttaa siirtämään jopa 6.400 MW (megawattia) puhdasta, uusiutuvaa, vesivoimalla tuotettua sähköä tuhansien kilometrien päähän 93 prosentin teholla ja 800 kV (kilovoltin) jännitteellä hävikin minimoimiseksi.
Brasiliassa ABB rakentaa parhaillaan maailman pisintä sähkönsiirtoyhteyttä. Tämä lähes 2500 kilometriä pitkä yhteys siirtää kahden Brasilian luoteisosassa sijaitsevan uuden vesivoimalan tuottaman sähkön tiheään asutulle Sao Paulon seudulle Brasilian kaakkoisosaan.
ABB liitti Itaipun vesivoimalan kantaverkkoon. Hävikin minimoimiseksi sähkö siirretään hyvin korkealla 600 kV:n jännitteellä.
Kyseessä on toinen sähkönsiirtoprojekti Brasiliassa, jossa käytetään 600 kV:n HVDC-teknologiaa. ABB:n vuosina 1984 ja 1987 rakentama Itaipun HVDC-järjestelmä on edelleenkin maailman korkeajännitteisin toiminnassa oleva tasavirtasähkönsiirtojärjestelmä.
Varsinkin pitkillä etäisyyksillä HVDC on paras teknologia siirrettäessä uusiutuvaa energiaa sähköverkkoon. Tämä pätee erityisesti merellä sijaitseviin, suurin tuulivoimaloihin sekä aurinkovoimaloihin, joissa sähköntuotanto on katkonaisempaa.
Vaihtoehtoista teknologiaa
Tuulivoima merellä – erityisesti kaukana merellä, missä tuuli on voimakasta ja tasaista – on valtava, potentiaalinen energiavara. Yli 100 kilometrin etäisyyksillä tai siirrettäessä suuria määriä energiaa, HVDC Light –teknologia on osoittautunut hyväksi vaihtoehdoksi, FACTS sopii puolestaan lyhyemmille etäisyyksille ja pienempien energiamäärien siirtoon..
ABB on rakentanut esimerkiksi 400 megawatin sähkönsiirtoyhteyden, jossa on käytetty HVDC Light -teknologiaa 130 kilometrin päässä Saksan rannikosta sijaitsevaan Borkum 2 -tuulipuistoon.
Kun tuulivoimala otetaan käyttöön vuonna 2010, siellä tuotetun energian odotetaan vähentävän hiilidioksidipäästöjä 1,5 miljoonaa tonnia vuodessa verrattuna vastaavan energiamäärän tuottamiseen fossiilisilla polttoaineilla mannermaalla.
HVDC Light -teknologian ansiosta suuria määriä rannikon ulkopuolella tuotettua energiaa voidaan syöttää sähköverkkoon häiritsemättä verkon tasapainoa mahdollisista tuotannon epätasaisuuksista huolimatta.
HVDC Light -sähkönsiirtojärjestelmät ovat erittäin tehokkaita ja siirtohävikki on pieni pitkilläkin etäisyyksillä.
HVDC Light on houkutteleva myös helposti asennettavan kaapelin ja moduulin, tehtaalla asennettavan jännitemuuntimen ansiosta, mikä tarkoittaa, että rannikon ulkopuolella sijaisevien tuulivoimaloiden tuottaman energian siirtoon tarvitsemat verkkoyhteydet on helppo asentaa ja ottaa käyttöön.