Älykäs nanoverkko ja sen toteutus oppilaitosympäristöön

Abstract

Valtioneuvosto on syksyllä 2022 julkaissut kansallisen ilmasto- ja energiastrategian ”Hiilineutraali Suomi 2035 – Kansallinen ilmasto- ja energia strategia.” Julkaisun mukaan tavoitteena on pienentää hiilidioksidipäästöjä merkittävästi. Yksi toimenpide, jolla tähän päästään on uusiutuvan energiantuotannon lisääminen. Haastavuutena uusiutuvassa energiantuotannossa on sen tuottaman energiamäärän suuri vaihtelu.

Diplomityössä käsiteltävä nanoverkko on pientalokiinteistön energiaverkko, jossa on omaa energiantuotantoa ja mahdollisuus toimia saarekkeena erillään julkisesta sähkönjakeluverkosta. Nanoverkkoon voidaan sisällyttää kiinteistöakku, jolloin sen omavaraisuutta voidaan parantaa ja sähkönkäyttöä julkisesta sähkönjakeluverkosta ajoittaa sähkön Spot-hinnan perusteella edullisempaan ajankohtaan.

Diplomityö on kaksiosainen ja sisältää tutkimus- ja toteutusosion. Toteutusosassa rakennetaan oppilaitosympäristöön nanoverkon testaus- ja tutkimusympäristö. Testaus- ja tutkimusympäristössä on tavoitteena tutkia muun muassa erilaisia älykkäitä kuormanohjausmenetelmiä, jotka perustuvat esimerkiksi sähkön Spot-hintaan, ihmisten toimintaan ja sääennusteisiin.

Diplomityön raportissa käsitellään nanoverkon liityntää julkiseen sähkönjakeluverkkoon ja saareketilassa toimittaessa tarvittavaa erotuslaitteistoa. Diplomityössä käsitellään lisäksi nanoverkkojen mahdollistamaa kulutusjoustoa ja sen vaikutusta julkisen sähkönjakeluverkon tehotasapainoon.

The Government of Finland released the national climate and energy strategy "Carbon-Neutral Finland 2035 - National Climate and Energy Strategy" in the autumn of 2022. According to the publication, the goal is to significantly reduce carbon dioxide emissions. One measure to achieve this is the increase in renewable energy production. One challenge in renewable energy production is the significant fluctuations in the amount of energy it generates.

The nanogrid discussed in the thesis is an energy network for a single-family property, featuring its own energy production capabilities and the ability to operate as an islanded system separate from the public electricity distribution grid. The nanogrid can include a property battery, thereby improving its self-sufficiency and allowing electricity consumption to be timed to a more favorable time based on the Spot price of electricity from the public grid.

The thesis is divided into two parts, comprising a research section and an implementation section. In the implementation section, a nanogrid testing and research environment will construct in an educational institution setting. The testing and research environment aims to explore various smart load control methods, based on factors such as the Spot price of electricity, human behavior, and weather forecasts.

The thesis report discusses the connection of the nanogrid to the public electricity distribution grid and the separation equipment required when operating in islanded mode. Additionally, the thesis addresses the demand flexibility enabled by nanogrids and its impact on the power balance of the public electricity distribution grid.