Hybriditeknologia vauhdittaa tuuli- ja aurinkoenergiaa

Tuuli- ja aurinkovoima ovat nopeimmin kasvavia energialähteitä niiden vähäisten ilmastovaikutusten ja kilpailukykyisten kustannusten ansiosta. Samalla kun säästä riippuvaisen energian tuotanto lisääntyy, sähköjärjestelmän tasapainon ja vakauden ylläpitäminen kuitenkin vaikeutuu.

Nyt Vattenfall on kehittänyt älyteknologiaa, joka ratkaisee monia näistä ongelmista.

Hybridivoimaloiksi kutsutuissa laitoksissa yhdistetään eri energialähteitä siten, että kunkin energialähteen vahvuudet hyödynnetään mahdollisimman tehokkaasti. Tuuli- ja akkukapasiteettiin perustuva hybridivoimala mahdollistaa tasaisen tuotannon, sekunnin murto-osissa tehtävät säädöt sekä energiantoimitukset myös tyynellä säällä. On paljon viitteitä siitä, että hybriditeknologiasta voisi tulla tulevaisuudessa uusi standardi uusille tuuli- ja suurille aurinkovoimaloille.

Suuret mahdollisuudet tukea sähköverkkoa

Etelä-Ruotsin Hjulebergissä Vattenfall ja eläkeyhtiö Skandia ovat rakentaneet Ruotsin ensimmäisen kaupallisen hybridivoimalan. Laitos on yksi Euroopan edistyneimmistä ja yhdistää 12 tuuliturbiinia (yhteisteho 36 MW) ja suuren akun (kapasiteetti 30 MW), joita ohjataan kehittyneiden algoritmien avulla.

Sähköjärjestelmän tulee olla tasapainossa ja verkkotaajuuden vakaa – Euroopassa tämä tarkoittaa 50 Hz. Tämä saavutetaan yleensä säätämällä voimaloiden tuotantoa sähköntarpeen vaihteluiden mukaisesti päivän aikana.

Normaali tuulivoimala on jo valmiiksi erittäin joustava ja pystyy nopeasti mukauttamaan tuotantoaan tarvittaessa – nopeammin kuin monet muut energialähteet. Kun tuulivoima yhdistetään laajaan akkuvarastoon ja älykkääseen ohjaukseen, mahdollisuudet kasvavat valtavasti, sillä voimalan ei tarvitse vain laskea tuotantoaan, vaan se voi myös lisätä sitä tarpeen mukaan. Tässä Hjuleberg erottuu edukseen.

- Olemme rakentaneet hybridivoimaloita myös muihin maihin, kuten Alankomaihin ja Iso-Britanniaan, mutta Hjuleberg eroaa siinä, että tuulivoima ja akut toimivat yhtenä yksikkönä. Tämä mahdollistaa uusiutuvan kapasiteetin käytön erittäin tehokkaasti. Esimerkiksi jos meidän täytyy tilapäisesti vähentää tuulivoimantuotantoa, voimme ladata akun ja käyttää energiaa myöhemmin. Voimme myös maksimoida sähköverkkoyhteyden käytön, kertoo Johan Kronman, Vattenfallin Wind-liiketoiminta-alueen projektipäällikkö.

Hjulebergin hybridivoimala otettiin käyttöön kesällä 2024, ja se voi tarjota laajan valikoiman tukipalveluita Ruotsin sähköjärjestelmälle, aina pienistä ja nopeista säädöistä suuriin muutoksiin, kuten sähkökatkojen tai tuotannonmenetysten kompensointiin muualla järjestelmässä. 

Tilannetiedot reaaliajassa

Hjulebergin ratkaisun ainutlaatuisuus piilee Vattenfallin kehittämässä älyohjausjärjestelmässä, joka laskee reaaliajassa parhaan yhdistelmän tuulivoimantuotannon ja akkuvaraston käytöstä sähköverkon tukemiseksi.

- Muissa kehittämissämme hybridivoimaloissa akkuja ohjataan erillään tuuli- tai aurinkovoimatuotannosta, mutta tässä ratkaisussa energian varastointi ja tuuliturbiinit toimivat yhtenä integroituna yksikkönä. Joka hetki tehdään uusi laskelma, joka määrittää optimaalisen jaon tuotannon ja varastoinnin välillä. Kun tuuli vaihtelee, voimme tasapainottaa tilannetta akulla – ja päinvastoin, sanoo Ozan Sahin, Vattenfallin T&K-kehitysinsinööri ja teknisen ratkaisun kehitystiimin jäsen.

Useita hybridivoimaloita rakenteilla

Hjulebergin lisäksi Vattenfall on aloittanut kahden muun hybridivoimalan rakentamisen Ruotsissa, Höge Vägin ja Bruzaholmin. Molemmat sijaitsevat maan eteläosassa, missä sähkön hinnat vaihtelevat eniten. Esimerkiksi marraskuun tavallisena päivänä sähköhinta voi vaihdella 9 eurosta aamulla 400 euroon iltapäivällä. Hinnan vaihtelut kertovat joustavien tasapainotus- ja tukipalvelujen tarpeesta.

Muualla, kuten Saksassa, Vattenfall suunnittelee investoivansa voimakkaasti hybridivoimaloihin, joissa akut yhdistetään aurinkovoimatuotantoon.

- Hybridivoimaloilla, jotka hyödyntävät akkuvarastoja, on todennäköisesti merkittävä rooli tulevaisuudessa. Tarve integroida kasvava sääriippuvainen tuotanto järjestelmään lisääntyy, ja akkujen hinnat ovat laskeneet ajan myötä. Akut eivät ratkaise kaikkia ongelmiamme, mutta niiden nopea reagointikyky ja erinomainen joustavuus ovat valtava vahvuus, toteaa Johan Kronman.

Lähde: Hybrid technology boosts wind and solar