Sähköenergian varastoinnin sovelluskohteet sähköverkoissa Kandidaatintyö Olli Saukko

Sähköenergian varastointi: Mitä ja miksi? Sähköenergian säilyttäminen myöhempää käyttöä varten. Sähköntuotanto ja kulutus pyritään pitämään tasapainossa, käytännössä hyvin vaikea toteuttaa. Ylituotannon aikana käyttämätön sähköenergia kannattaa varastoida, muuten menee hukkaan tai sekoittaa sähköverkkoa Uusiutuvilla energioilla toimivien voimaloiden tuotanto riippuvainen säästä eli toistaiseksi sen säätely mahdotonta Varastoitu energia voidaan hyödyntää alituotannon aikana, sähkön ollessa kallista tai tuotantokatkosten sattuessa

Varastoinnin merkkipaaluja 1859 Lyijyakku 1870 Paineilmavarasto 1890-luku Vesipumppulaitos 1899 Nikkeli-kadmiumakku 1957 Superkondensaattori  1959 Polttokenno 1977 Litiumioniakku 1980-luku Suprajohtava energiavarasto 1980-luku Virtausakut 2000-luku Vauhtipyörä sähköenergiavarastona

Sähkövarastot Erilaisia varastointitapoja ja tarkoituksia olemassa jo useita Voidaan jaotella purkautumisajan, varastointitkapasiteetin, tehon, toimintaperiaatteen tai teknologian iän mukaan Teknologiat ovat melko uusia ja monet edelleen kehitysasteella

Varastot sähköverkon toiminnan tukena Aluksi tarkoitettu varavirran tuottamiseen tuotannossa tapahtuvien häiriöiden aikana. Joskus myös tukemaan verkkoa alituotannon aikana. Ydinvoiman yleistyessä 1960-luvulla tuli taloudellinen tarve ylituotannon varastoimiselle. Uusiutuvilla energiavaroilla toimivat voimalaitokset tuovat uuden ongelman: Energiantuotannon vaihtelevuus ja vaikea ennustettavuus. Varastoja voidaan käyttää energiantuotannon tasaamiseen. Näin vältytään häiriöiltä verkon toiminnassa.

Varastot sähköverkon toiminnan tukena Sähköverkossa energiavarastoja tarvitaan useampaan eri tarkoitukseen Sähkön laadun parantaminen Uusiutuvilla energiavaroilla toimivien laitosten tuotannontasaukseen Sähköverkon taajuuden hallintaan Kulutushuippujen hallintaan Ylituotannon varastointiin Keskeytyksettömän sähkönjakelun takaamiseen

Lyhyen aikavälin varastointi Sekunneista korkeintaan muutamaan tuntiin Tärkeimpänä tarkoituksena tuotannontasaus Sähköverkon taajuuden hallinta Superkondensaattorit, suprajohtavat varastot, vauhtipyörät, akut ja virtausakut 1 kWh – 1 MWh varastointi Tärkeänä osana tuuli- ja aurinkovoimaloita

Varastoiniteknologioiden ominaisuuksia

Pidemmän aikavälin varastointi Muutamista tunneista päiviin tai jopa viikkoihin Sähköverkon toiminnan tukeminen ja taajuuden hallinta Varavoima tuotanto- ja jakelukatkojen aikana Kuorman tasaus – varastoidaan hiljaisina hetkinä, otetaan käyttöön kulutushuippujen aikana Edullisen sähkön varastointi ja myynti hinnan ollessa korkea Vesipumppulaitokset (97%), vetypohjaiset energiavarastot, paineilmavarastot, akut ja virtausakut 1 MWh – 10 GWh