BIOKAASUSTA SÄHKÖÄ. BioG: Biokaasun tuotannon liiketoimintamallien kehittäminen Pohjois-Pohjanmaalla. Projektisuunnittelija Sanna Moilanen

Transkriptio

1 BIOKAASUSTA SÄHKÖÄ BioG: Biokaasun tuotannon liiketoimintamallien kehittäminen Pohjois-Pohjanmaalla Projektisuunnittelija Sanna Moilanen

2 Biokaasun käyttö pienimuotoisessa sähkön ja lämmön yhteistuotannossa: Pientuotanto Pienen kokoluokan CHP-laitteet Pientuotantoa koskevat sopimukset Pientuotannon liittäminen sähköverkkoon Laitteiston tekniset vaatimukset Sähkön laatuvaatimukset

3 Pientuotanto: Suomen sähkömarkkinalaki määrittelee pienimuotoiseksi sähköntuotannoksi tuotantolaitoksen tai useasta tuotantolaitoksesta muodostuvan kokonaisuuden, jonka yhteenlaskettu nimellisteho on maksimissaan 2 megavolttiampeeria (MVA). VTT on esittänyt pienvoimalan määritelmäksi tuotantolaitosta, joka on liitetty paikallisen verkonhaltijan pien- tai keskijänniteverkkoon tai siihen liitetyn asiakkaan verkkoon. Pienjänniteverkko on 0,4 kv:n ja keskijänniteverkko on 6-70 kv:n jännitteinen sähköverkko. Energiateollisuus ry on julkaissut verkostosuosituksen mikrotuotannon liittämisestä jakeluverkkoon. Mikrotuotannoksi määritellään tuotanto, jonka ensisijainen tarkoitus on tuottaa sähköä kohteen omaan käyttöön ja toissijaisesti verkkoon. Mikrotuotantolaitoksina pidetään enintään 30 kva:n tuotantolaitoksia.

4 Pientuotanto: Sähköenergialiitto ry Sener on julkaissut oman ohjeen pienvoimaloiden liittämisestä jakeluverkkoon. Suositus koskee pienvoimaloita, jotka toimivat rinnan yleisen jakeluverkon kanssa joko jatkuvasti tai ajoittain (luokat 3 ja 4). Yleisestä jakeluverkosta erossa käyvät tuotantolaitteistot Yleisen jakeluverkon kanssa rinnankäyvät tuotantolaitteistot Rinnankäyttö estetty mekaanisella kytkimellä Rinnankäyttö rajoitettu automaattisella syötönvaihdolla Sähkön siirto jakeluverkkoon estetty Sähkön siirto Luokka Lk 1 Lk 2 Lk 3 Lk 4 Jakeluverkkoon sallittu maatalousrahasto: Eurooppa investoi

5 Pienen kokoluokan CHP-laitteet: Polttomoottorit - puristus- ja kipinäsytytteisiä (diesel/otto) (kaasu/diesel/kaksoispolttoaine) - alle 200 kw moottorit perustuvat diesel-moottoritekniikkaan - sähköhyötysuhde %, kokonaishyötysuhde 75-90%. Mikroturbiinit Kuva: Ritva Imppola - pieniä kaasuturbiineja, joiden sähköteho on kw e. - sähköhyötysuhde % (esilämmittimellä), kokonaishyötysuhde %. - n. kaksi kertaa kalliimpia kuin polttomoottorisovellukset

6 Pienen kokoluokan CHP-laitteet: Stirling-moottorit - lämpövoimakone, jonka sylinteritila on suljettu ja palaminen tapahtuu sylintereiden ulkopuolella. - työkaasuna helium tai vety - sähköhyötysuhde %, kokonaishyötysuhde %.

7 Pienen kokoluokan CHP-laitteet: Laitteistovalmistajia kw e kokoluokassa (Haavisto 2010). Pien-CHP Polttoaineet Tekniikka Sähköteho P e [kw e ] Valmistusmaa Ekogen Oy Hake, pelletti, turve Mikroturbiini 9 Suomi Talbotts Biomass Hake, biomassa Mikroturbiini 25 Englanti Energy Stirling.dk Hake, biomassa, biokaasu Fortel Components Oy Hake, biomassa Kaasutus -> Polttomoottori Alfagy Ltd Hake, biomassa Kaasutus -> Polttomoottori Schmitt Enertec Hake, sahausjäte, kaasut Stirling 35 Tanska Kaasutus -> Polttomoottori Entimos Oy Hake, yms, (lämpö) Kaasutus -> Polttomoottori 100 Suomi 250 Englanti 250 Saksa 300 Suomi

8 Pientuotantoa koskevat sopimukset Suomessa sähköntuotanto lukuun ottamatta ydinvoimaa kaikille vapaata toimintaa. Pienvoimalan voi haluttaessa liittää yleiseen sähköverkkoon, kun tuotantolaitos täyttää sille asetetut tekniset vaatimukset. on Energiateollisuus ry on julkaissut tuotannon liittymisehdot sekä tuotannon verkkopalveluehdot, joita se suosittaa noudatettavaksi pienimuotoista tuotantoa verkkoon liittäessä. Sähkönkäyttöpaikkojen liittymisehdot LE 05 Sähkönkäyttöpaikkojen verkkopalveluehdot VPE 2010 Sähköntuotannon liittymisehdot TLE 11 Sähköntuotannon verkkopalveluehdot TVPE 11

9 Pientuotantoa koskevat sopimukset Sopimus Sisältö Huomautukset Liittymissopimus sovittavat asiat mm. - liittymäkohta - laitteistovaatimukset - laitteistojen käyttö ja suojaus - teho- ja energia-arvojen rajat Liittymismaksu on liittymäkohtainen. Sähköntuotannon liittymisehdot (TLE 11). Verkkopalvelusopimus Sähkönmyyntisopimus Sähköverkkopalvelusopimuksen tehnyt tuotantolaitos voi toimia rinnan jakeluverkon kanssa. Verkkopalvelusopimus voidaan tehdä, kun tuotantolaitoksen liittymissopimus ja sähkönmyyntisopimus on voimassa. Sähköntuottaja sopii sähkönmyyntisopimuksessa: - sähkön hinta - toimituksen määrä - tasesähkö * Yksinkertaisimmillaan sovitaan hinta, jolla koko sähköntuotanto myydään, jolloin ostaja vastaa kaikista sähkömarkkinoihin liittyvistä velvoitteista. Sähkönhankinnan verkkopalvelu-ehdot (VPE 2010) ja sähköntuotannon verkkopalvelu-ehdot (TVPE 11). Yleensä toimittaja vastaa energiamäärien selvittämisestä verkon liittymispisteessä.

10 Pientuotannon liittäminen sähköverkkoon Suomen sähköverkko muodostuu valtakunnallisesta kantaverkosta, alueverkosta sekä jakeluverkosta. Kantaverkko ( kv) koostuu 400, 220 ja tärkeimmistä 110 kv:n voimansiirtojohdoista sähköasemineen. Alueverkko (110 kv) puolestaan käsittää muun muassa valtaosan 110 kv:n johdoista. Alueverkot liittyvät kantaverkkoon ja siirtävät sähköä alueellisesti yleensä yhdellä tai useammalla 110 kv johdolla. Jakeluverkot (0,4-110 kv) liittyvät suoraan joko suoraan tai alueverkon kautta kantaverkkoon. Jakeluverkko koostuu keski- ja pienjännitejohdoista: 20 kv:n johdot sähköasemien ja jakelumuuntajien välillä sekä 400 V:n pienjänniteverkosto jakelumuuntajilta kuluttajille.

11 Pientuotannon liittäminen sähköverkkoon Ajoissa yhteys paikalliseen jakeluverkonhaltijaan Tarvittavien suunnitelmien laadinta (pääkaaviot, suojaus- ja ohjauskaaviot, maadoituskaaviot ym.) Sähköasennukset tulee tehdä voimassa olevien säädösten mukaisesti. Laitteistojen yhteensopivuuden tarkistaminen. Ennen käyttöönottoa jakeluverkonhaltijalle tulee toimittaa testauspöytäkirja. Laitteille tulee tehdä käyttöönottotarkastus, josta tulee laatia tarkastuspöytäkirja. Tuotantolaitosta voidaan käyttää vasta, kun käyttöönottotarkastuspöytäkirja on toimitettu verkonhaltijalle ja verkonhaltija on antanut luvan laitoksen käyttöön.

12 Pientuotannon liittäminen sähköverkkoon Sähköntuottajan tulee toimittaa jakeluverkonhaltijalle seuraavat laitosta koskevat tekniset tiedot: laitoksen yleiset tekniset tiedot kuten käyttötiedot, teholähde ja generaattorilaitteiston tiedot (tyyppi, nimellisteho, tehokerroin, käynnistysvirta, oikosulkuteho, maksimiteho, laitteen syöttämä suurin vikavirta) verkkoon kytkeytymisjärjestelmän tiedot (kytkimet ja automatiikka), verkkoon kytkeytymistapa (automaattinen/manuaalinen) ja kytkeytymisaika tiedot sähköisestä suojauksesta (releet ja suojausasetukset) tiedot laitoksen erottamisratkaisuista ja erottimien tiedot

13 Pientuotannon liittäminen sähköverkkoon Pääkaavio pienvoimalan kytkemisestä samaan 400 V:n kojeistoon kulutuksen kanssa. (Motiva, 2006)

14 Pientuotannon liittäminen sähköverkkoon Yleisestä jakeluverkosta erossa käyvät tuotantolaitteistot Yleisen jakeluverkon kanssa rinnankäyvät tuotantolaitteistot Rinnankäyttö estetty mekaanisella kytkimellä Rinnankäyttö rajoitettu automaattisella syötönvaihdolla Sähkön siirto jakeluverkkoon estetty Sähkön siirto jakeluverkkoon sallittu Tuottaja ei saa korvausta verkkoon siirtyneestä sähköstä Tuottaja myy sähköä muulle sähkökaupan markkinaosapuolelle Luokka Lk 1 Lk 2 Lk 3a Lk 3b Lk 4 Rinnankäynnin esto X X X Tahdistus Yhteensopivuusehdot Yksinsyötön esto X X X X X X X X X

15 Laitteiston tekniset vaatimukset SUOJAUS Pienvoimalaitos on varustettava suojalaitteilla, jotka kytkevät laitteiston irti yleisestä sähköverkosta, jos verkkosyöttö katkeaa Verkon jännite tai taajuus poikkeaa asetetuista jännite- ja taajuusarvoista. Verkko on kokonaan jännitteetön Jos voimalaitosta halutaan käyttää oman kiinteistön sähköntuotantoon keskeytyksen aikana, tulee laitoksessa olla kaksoiskytkentämahdollisuus. TURVALLISUUS Kaikki jakeluverkossa toimivat laitteet tulisi olla verkonhaltijan tiedossa. Johtolähdöt tulee merkitä asianmukaisesti sekä itse laitoksen että verkon puolella.

16 Sähkön laatuvaatimukset Sähkön laatuun vaikuttavat tärkeimmät tekijät ovat: - Taajuus - Jännitteen taso - Hitaat ja nopeat jännitteen vaihtelut - Jännitepiikit - Yliaallot - Kolmivaihejärjestelmän epäsymmetria Tärkeimmät huomioitavat sähkön laatutekijät ovat (Sener ry 2001): - jännitevaihtelut eivät saa olla liian suuria kytkettäessä tai erotettaessa pienvoimala verkosta - jännitetason on pysyttävä standardin rajoissa - nopeita jännitemuutoksia ei saa esiintyä liikaa (välkyntä)

17 BIOKAASUSTA SÄHKÖÄ pienimuotoisen sähköntuotannon teemapäivä klo 9-15 Oamkin Luonnonvara-alan yksikkö, Vallinrannan koulutustila, Metsäkouluntie 8, OULU Klo 9:00 Klo 9:15 Klo 10:00 Klo 10:15 Klo 10:45 Klo 11:15 Klo 11:45 Klo 13:00 Klo 13:15 Klo 13:45 Klo 14:00 Klo 14:45 Klo 15:00 Aamukahvit Perusasiaa sähköstä ja turvallisuudesta, Lehtori Seppo Kuusikko, Osao, Haukiputaan yksikkö Savonia amk:n paikallissähköprojekti, Henrik Sikanen, Savonia- ammattikorkeakoulu Pienimuotoisen sähköntuotannon laitteet, Tomi Pietarinen, Juho Pirttinen, Markku Savolainen, Savonia- ammattikorkeakoulu Verkkoliitynnän pääkomponentit, Juho Pirttinen, Savonia- ammattikorkeakoulu Pienvoimalaitoksen käyttötekniikka, Markku Savolainen, Savonia- ammattikorkeakoulu Lounas (omakustanteinen) Suomen sähköverkko, Sanna Moilanen, Oamk Sähkön syöttö verkkoon- toimenpiteet maaseutuyrittäjän kannalta, Tomi Pietarinen, Savonia- ammattikorkeakoulu Paikallissähköprojektin tulokset käytännössä, Henrik Sikanen, Savonia- ammattikorkeakoulu Sähkön syöttö verkkoon- toimenpiteet verkkoyhtiön kannalta, N. N. Oulun Seudun Sähkö Keskustelua Tilaisuus päättyy

18 Kiitos! BioG: Biokaasun tuotannon liiketoimintamallien kehittäminen Pohjois-Pohjanmaalla Projektisuunnittelija Sanna Moilanen