Hankkeessa tutkitaan mallinnuksen keinoin, kuinka synteettisen inertian avulla pystytään edesauttamaan (hajautettujen) sähköverkkojen stabiilisuutta. Synteettinen tai virtuaalinen inertia liittyy suuntaajakäyttöisten lähteiden ohjelmoimiseen siten, että ne tukevat sähköverkon jännitettä perinteisiä tahtigeneraattoreita muistuttavalla tavalla. Hankkeessa rakennetaan matemaattis-fysikaalisesti vaativia laskentamalleja, joilla synteettisen inertian toimintaa pystytään simuloimaan sähköjärjestelmän jännitteen stabiloinnissa. Hanke toteutetaan XAMKin ja TAMKin yhteistyönä.
Tausta
Projektin taustalla on sähköenergiamurros. Sähköjärjestelmän inertia vähenee energiamurroksen myötä, kun fossiilituotantoa ajetaan alas. Inertian väheneminen johtuu tahtigeneraattoreihin pohjautuvan perinteisen sähköntuotannon vähenemisestä, sillä tilalle tuleva sääriippuva uusiutuva sähköntuotanto ei luontaisesti tue sähköverkkoa. Perinteisessä sähköntuotannossa vakionopeudella pyörivän tahtigeneraattorin pyörimisnopeus on suoraan kytköksissä verkkojännitteen taajuuteen, ja siksi tahtigeneraattorit tukevat hitausmomentillaan (inertia) luontaisesti sähköverkon jännitettä. Tuulivoima ja aurinkosähkö sen sijaan eivät luontaisesti tue verkkoa, sillä niiden tuottama sähköteho syötetään verkkoon suuntaajilla, jotka muokkaavat tuotetun sähkön verkkokelpoiseen muotoon. Suuntaajia voidaan kuitenkin ohjelmoida toimimaan siten, että niihin tulee verkkojännitettä tukevia ominaisuuksia. Tätä kutsutaan synteettiseksi inertiaksi, ja sen mahdollisuuksia tutkitaan SYNTI-hankkeessa mallinnuksen keinoin.
Tavoite ja tehtävät
Projektin tavoitteena on kehittää mallinnuksen keinoin synteettisen inertian ratkaisuja sähköverkon tukemiseen kahdella eri lähestymistavalla.
XAMK tekee inertiamallinnusta ns. perinteisellä tavalla, jossa sähköverkon tehojako perustuu osoitinlaskentaan, ja itse tahtigeneraattorin käyttäytyminen otetaan tarkempaan dynaamiseen tarkasteluun.
TAMK rakentaa aidosti dynaamisen sähköverkkomallin, jossa verkon sähkösuureita päästään tarkastelemaan millisekuntitasolla. Tavoitteena on selvittää, miten suuntaajakytkettyjä lähteitä tulee ohjata, jotta verkkojännitettä saadaan tuettua nopeissa muutostilanteissa.
Lisäksi tavoitteena on selvitettää eri inertialähteiden teknis-taloudellisia mahdollisuuksia sähköverkon tukemisessa.
Vaikuttavuus
Vaikuttavuuden osalta kyse on hyvin ajankohtaisesta aiheesta. Energiamurros etenee vauhdilla, ja jotta Suomessa vältytään niiltä ongelmilta, jotka aiheuttivat esimerkiksi Espanjan sähkökatkon huhtikuussa 2025, sähköjärjestelmän stabiiliuden hallintaan tulee panostaa. Ja koska verkkoon kytketään kasvavassa määrin tuulivoimaa, aurinkosähköä ja akkuenergiavarastoja, synteettisellä inertialla on merkittävä roolinsa stabiiliuden edistäjänä.
Rahoituslähde
JTF (2021-2027)
Rahoittaja
Etelä-Savon maakuntaliitto
Partnerit
Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy (Xamk)
Tampereen ammattikorkeakoulu Oy (TAMK)
Yhteyshenkilöt
Aki Korpela
aki.korpela [at] tuni.fi
