BL40A2600 Tuuli- ja aurinkovoimateknologia ja liiketoiminta Tuulivoima osana uusiutuvia energiajärjestelmiä
20-20-20 - EU tavoite vuodelle 2020-20% -20% 100% +20% Kasvihuonekaasut Energian käyttö Uusiutuvien osuus 8,5% Source; Matti Supponen, EU 3
Vähäpäästöinen yhteiskunta -50 % ei riitä, -70-90 % tarvitaan Energy Technology Perspectives 2008, International Energy Agency 2008 4
% 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Jäsenmaiden tavoitteet Source; Matti Supponen, EU 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Sw eden Latvia Finland Austria Portugal Denmark Estonia Slovenia Romania France Lithuania EU 27 Spain Germany Greece Italy Bulgaria Ireland Poland United Kingdom Netherlands Slovakia Belgium Cyprus Czech Republic Hungary Luxembourg 5 Malta
GWh 3000000 EU:n komission käsitys uusiutuvien kehityksestä T =Liikenne 2500000 Biofuel import Advanced biofuels Traditional biofuels Heating - Solar thermal and hot w ater 2000000 Heating - Solid biomass (non-grid) Heat pumps Heating - Geothermal (grid) Heating - Biow aste (grid) Heating - Solid biomass (grid) Heating - Biogas (grid) 1500000 Wind offshore H Wind onshore Tide & w ave = Lämpö Electricity - Solar thermal 1000000 Maatuuli Merituuli Photovoltaics Electricity - Geothermal Electricity - Biow aste Electricity - Solid biomass Electricity - Biogas Hydro small-scale 500000 Biomassa E Hydro large-scale = Sähkö Vesivoima 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Source; Matti Supponen, EU 6
Sähkön ylijäämä- ja alijäämäalueet TWh TWh 20 TWh TWh Ylijäämä Alijäämä 40 Varasto 50 20 20 Tuuliylijäämä 25 10 10 25 20 85 25 25 25 25 25 25 45 50 10 30 25 25 25 35 10 10 25 10 20 10 25 15 10 Source; Matti Supponen, EU 7
Energiankulutus Suomessa vuonna 2050 140 % Energian loppukäyttö 120 % 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 2007 2050 BAU 2050 Visio Muut Kaukolämpö Sähkö o o o Energian kulutus vähentyy Sähkön osuus energian loppukäytöstä kasvaa nykyisestä 28 %:sta 42 %:iin o osa sähköstä tuotetaan käyttöpaikan läheisyydessä Kaukolämmön osuus pysyy samana (10 %), vaikka lämmöntarve rakennuksissa pienentyy Source; Energiateollisuuden visio 2050 8
Sähkön ja kaukolämmön tuotanto, ET:n visio 2050 Kaukolämmön tuotanto vuonna 2050 26-34 TWh/a Sähköenergian tuotanto vuonna 2050, 115-150 TWh/a o vesivoima 16 18 TWh o ydinvoima 45 60 TWh o sähkön ja lämmön yhteistuotanto 25 30 TWh o tuulivoima 15 20 TWh o hajautettu pienimuotoinen sähköntuotanto 3 7 TWh o erillinen sähköntuotanto fossiilisilla polttoaineilla (yhteistuotantolaitosten yhteydessä) 10 15 TWh Source; Energiateollisuuden visio 2050 9
Sähkö ja kaukolämpö vs. energiatehokkuustavoitteet Päästöt vuonna 2050 o Sähkön tuotanto 30-45 g/kwh (220-280 g/kwh nykyisin) o Kaukolämmön tuotanto 25 g/kwh (220 g/kwh nykyisin) o Sähkön ja kaukolämmöntuotannon kokonaispäästöt 5-7 MtCO2/a (nykyisin 25-30 MtCO2/a) Sähkö ja kaukolämpö korvaavat muuta energian käyttöä, vaikutukset päästöihin 12 MtCO2/a o lämmitys (öljy korvattu), -8 MtCO2/a o liikenne (suuri osa maaöljystä korvattu), -3 MtCO2/a o teollisuus, -1 MtCO2/a Source; Energiateollisuuden visio 2050 10
250 % Sähkö ja kaukolämpö vs. energiatehokkuustavoitteet 200 % Sähkön käytön tehostuminen Rakentamisen tehostuminen Henkilöautoliikenteen sähköistyminen CO2-päästöt 150 % 100 % Uusiutuvat Ydinvoima 50 % 0 % 2007 2050 BAU 2050 Visio CCS Sähkön ja kaukolämmön käyttö on tehokas tapa toteuttaa ilmastotavoitteita Energiankäytön tehostumisen ja tuotantorakenteen muutosten vaikutukset CO2-päästöihin. Kuvassa tarkastellut päästöt sisältävät sähkön ja kaukolämmön tuotannon, henkilöautoliikenteen sekä rakennusten lämmityksen polttoainekäytön CO2- päästöt (n. 66 % Suomen CO2-päästöistä) Source; Energiateollisuuden visio 2050 11
Wind power economics and market integration 12
Tuulivoiman ominaisuuksia + - 1.Puhdasta energiaa 2. Rajaton kapasiteetti 3.Polttoaine ilmaista 1. Tuotantoa ei voida kontrolloida; vaatii rinnalle nopeasti säädettävää säätövoimaa (esim. vesivoimaa) 2. Kalliit investoinnit; 1.4 M /MW. Merituuliinvestoinnit vielä kalliimpia -> tukiehtoiset investoinnit 3. Ympäristöhaitat; välkyntä, maisema, ääni tornin vieressä 4. Verkkovaikutukset 13
Source: EWEA, 2013 14
Lähienergia Paikallinen sähköntuotanto; tuuli, aurinko, bio Pientuuli; heikko hyötysuhde (30-50 kwh/m 2 /a ), huollettavia osia, maston viritystä, merkitys jäänee vähäiseksi Tuulipuistot 10-100 MW; hyvä hyötysuhde (750 kwh/m 2 /a), ympäristökysymykset, merkittävä lähienergialähde, suuria pääomia ja toimijoita Pienaurinko; kohtuullinen hyötysuhde (150 kwh/m 2 /a), huoleton, helppo asentaa, massavalmistus, hajautunut omistus suuri globaali potentiaali Bioenergia; huono hyötysuhde (0,5-1,0 kwh/m 2 /a), puuhaa ja touhua, Suomessa merkitystä, suuria ja pieniä yksiköitä, globaalisti haasteellinen 15 15
Tuulivoiman kustannusrakenne Esimerkki tuulivoiman kustannusrakenteesta; 3 MW tuulivoimala, pitoaika 20 a, korko 8 %, käyttöaika 97 %, sähköinen hyötysuhde 90 % Investointi 3*1,4 M = 4,2 M investoinnin annuiteetti = 0,10*4,2 M = 0,428 M /a huipputehon käyttöaika 2200 h/a vuotuinen tuotanto = 3*2200*0,97*0,9 MWh/a = 5762 MWh/a investointikustannus energiayksikköä kohti /MWh 428 000/5762 /MWh = 74,3 /MWh tasesähkökustannukset 2,0 /MWh siirtomaksut 0,7 /MWh Kustannusrakenne on erittäin voimakkaasti paikasta riippuvainen (investointi, tuulisuus) huolto- ja ylläpito kiinteistövero maavuokrat Yhteensä 10,0 /MWh 2,0 /MWh X /MWh 89 + X /MWh 16
Tuulivoiman kustannusrakenne Investointikustannukset sisältävät seuraavia osakustannuksia Tuulipuiston kehityskustannukset; Työ, asiantuntijalausunnot, kaavoitus, ymv. Turbiinien hankintahinta Tuulipuiston sisäinen sähköverkko Sähköverkon liittymismaksut 110 kv siirtojohto + 110/20 kv sähköasema Tuulipuiston perusinfra; maaperätutkimukset, perustukset, tiet, Rakentamisen aikainen projektointi; työt, valvonta, rahoitus Rahoituksen hankintakustannukset Kustannusrakenne on erittäin voimakkaasti paikasta riippuva 17
Fingrid grid liittymismaksut 2014 7.3.2014 Source: Fingrid, http://www.fingrid.fi/en/customers/connection/connectionfees/pages/default.aspx 18 18
Tuulivoiman kustannusrakenne Esimerkki tuulivoiman kustannusrakenteesta; 3 MW tuulivoimala, pitoaika 20 a, korko 8 %, käyttöaika 97 %, sähköinen hyötysuhde 90 % Investointi 3*1,4 M = 4,2 M investoinnin annuiteetti = 0,10*4,2 M = 0,428 M /a huipputehon käyttöaika 2200 h/a vuotuinen tuotanto = 3*2200*0,97*0,9 MWh/a = 5762 MWh/a investointikustannus energiayksikköä kohti /MWh 428 000/5762 /MWh = tasesähkökustannukset siirtomaksut huolto- ja ylläpito kiinteistövero Yhteensä 74,3 /MWh 2,0 /MWh 0,7 /MWh 10,0 /MWh 2,0 /MWh 89,0 /MWh Sähkön markkinahinta on ollut viime vuosina 30 60 /MWh ilman tukitoimia tuulivoima ei ole taloudellisesti kannattavaa 19
Price of electricity Elspot prices Realised spot prices: system price and area price for Finland /MWh Nasdaq OMX Commodities quotations for future system prices /MWh Source: Noordpool Spot, daily prices 7.3.2014 for Nordic markets Source: Finnish Energy Industries, Electricity market review 3.3.2014 20
Tuulivoiman takuuhintajärjestelmä - syöttötariffi Tuulivoimainvestointeja ei toteudu laajassa mittakaavassa ilman yhteiskunnan tukitoimia tilanne on samankaltainen kaikkialla maailmassa. Tukitoimien tavoitteena on aikaansaada tuulivoimainvestointeja ja kiihdyttää teknologista ja taloudellista kehitystä siten, että lopulta tuulivoima on kilpailukykyinen tuote sähköenergiamarkkinoilla ilman tukitoimia. Suomessa valtioneuvosto ja eduskunta ovat asettaneet tavoitteen, jossa vuonna 2020 Suomessa sähköä tuotetaan 6 TWh/a tuulivoimalla. Käytännössä tämä tarkoittaa noin 2500 MVA uutta tuulivoimatuotantoa eli lähes 1000 uutta tuulivoimalaa. 21
Tuulivoiman takuuhintajärjestelmä - syöttötariffi Tuulivoiman syöttötariffin pääpiirteet uusille tuulivoimaloille, joiden teho on vähintään 500 kva voimalan sähkö syötetään sähköverkkoon ja siitä maksetaan takuuhinta 83,50 /MWh 12 vuoden ajan voimalaitoksen käyttöönotosta laskettuna. Aikajaksolla 31.12.2015 saakka maksetaan korotettua takuuhintaa 105,30 /MWh, kuitenkin enintään 3 vuoden ajan tuki maksetaan tuotantoyhtiölle takuuhinnan ja markkinasähkön 3 kuukauden keskihinnan erotuksena. Esimerkiksi, jos markkinasähkön (pörssin spot-hinta) keskihinta on ollut 50 /MWh, maksetaan tukena 33,50 /MWh (korotettu tuki 55,30 /MWh) tukea ei makseta siltä osin kuin markkinahinnan keskiarvo alittaa 30 /MWh (esim. jos 3 kk keskihinta on 20 /MWh, tuki on 83,5 30 = 53,5 /MWh) 22
Tuulivoiman takuuhintajärjestelmä - syöttötariffi Tuulivoiman syöttötariffin pääpiirteet takuuhinnan maksusta aiheutuneet kustannukset maksetaan valtion talousarviosta (budjetista). Arvioidut kustannukset vuonna 2022 ovat noin 330 M /a (riippuu voimakkaasti sähkön markkinahinnasta) tuen piiriin hyväksytään enintään 2500 MVA tuulituotantoa Energiavirasto (EV) on vastuussa järjestelmän käyttöönoton valmistelusta ja käytännön toteutuksesta 23
Tuulivoima ja tasesähkö Tasesähkö Fingrid ylläpitää kansallisesti kulutuksen ja tuotannon tehotasapainoa osana tehotasapainon hallinta toteutetaan säätö- ja tasesähkömarkkinoita tehotasapainon ylläpito on sitä helpompaa mitä tarkemmin kulutus ja tuotanto pystytään ennakoimaan sähkötuottajan tasesähkö on erotus ennustetusta ja toteutuneesta tuotannosta, näin myös tuulisähkön tuottajalla tuottajan taloudellinen tulos paranee, jos tuottaja pystyy ennustamaan tuotantonsa hyvin. Tuulivoiman kohdalla tämä on erityisen tärkeää mutta samalla myös haasteellista Seuraavissa kalvoissa on kuvattu sähkön markkinahinnan muodostusta pörssissä sekä tasesähkömarkkinoiden toteutusta Suomessa 24
Tehotasapaino 25
Sähkökauppa Tukkusähkö- ja vähittäismyyntimarkkinat Asiakas G G G Tukkusähkö Markkinat; pörssi ja OTC-kauppa Vähittäismyynti Asiakas Asiakas Asiakas Asiakas G Sähkön hintataso määräytyy pääosin tukkusähkömarkkinoilla Asiakas = sähkönkäyttäjä G = sähkön tuottaja 26
Sähköpörssin (Nord Pool) markkinat/tuotteet Sähköjohdannaiset Fyysinen sähköpörssikauppa Tase- ja säätösähkökauppa Nord Pool/OTC Nord Pool EL-EX Systeemioperaattorit Futuurit Hinta Hinta Viikot Blokit Forwardit MW MW ¼-vuodet Vuodet Jatkuva kaupankäynti Elspotin Systeemihinta referenssihintana Selvitystoiminta ELSPOT-markkina Day-ahead Yksi päivittäinen kaupankäyntikierros 365 päivää vuodessa ELBAS-markkina Jatkuva-aikainen kaupankäynti 24 h/päivä 365 päivää vuodessa Säätösähkökauppa -- Epätaseiden korjaus Tasesähkökauppa -- Taloudellinen korvaus/ hyvitys tase-eroista 27
Nord Pool ELSPOT Tuote erilliset tunti- ja blokkituotteet 0.1 MWh:n kiinteä sähköntoimitus koskien seuraavan päivän toimitustunteja 01-01 (12-36h kaupankäyntikierroksesta eteenpäin) Kaupankäyntimuoto suljettu huutokauppapörssi (markedskryss), tarjoukset tehdään tietämättä muiden osapuolien tarjouksia Kaupankäynti 7 pv/viikossa, 365 pv vuodessa Tarjousten teko kerran päivässä elektronisesti (EDIEL, internet) ehdollinen rajatarjous, samalle tunnille ostoa tai myyntiä blokkitarjous ja tuntitarjous Kaupankäyntikierros joka päivä klo 13.00 yksi markkinahinta kaikille osapuolille 28
Spot-hinta eli systeemihinta Tarjonta Kysyntä Systeemihinta määritetään vuorokauden jokaiselle tunnille Vuorokautinen systeemihinta on kaikkien 24 tunnin systeemihinnan volyymipainottamaton keskiarvo 29
Sähköenergian markkinahinnan muodostuminen KYSYNTÄ Muuttuvat tuotantokustannukset [ /M Wh] SYSTEEMIHINTA Ves ivoima TARJONTA Ydinvoima CHP Hiililauhde Öljylauhde Kaasuturbiini TUOTANTO [TWh] VAIHTO 30
Price of electricity Elspot prices Realised spot prices: system price and area price for Finland /MWh Nasdaq OMX Commodities quotations for future system prices /MWh Source: Noordpool Spot, daily prices 7.3.2014 for Nordic markets Source: Finnish Energy Industries, Electricity market review 3.3.2014 31
Valtakunnallisen sähkötaseen hallinta - tasesähkökauppa Jokaiselle tasevastaavalle (tuottajalle/myyjälle) määritetään erikseen Tuotantotase Kulutustase Tase kertoo suunnitellun ja toteutuneen toiminnan vastaavuuden, + tai merkkinen ero 32
Tuotantotase Tuotantotaseeseen lasketaan kuuluvaksi voimalaitoksen generaattori, joka on nimellisteholtaan 1 MVA tai sitä suurempi. Alle 1 MVA generaattorit lasketaan kuuluvaksi osaksi kulutustasetta ja käsitellään siellä kulutusta pienentävästi. Mikäli tasevastaava tuottaa vähemmän sähköä kun on suunnitellut tuottavansa eli toteutunut tuotanto on pienempi kuin kokonaistuotantosuunnitelma syntyy tuotantotaseeseen alijäämää, jonka kattamiseksi tasevastaava ostaa tasesähköä Fingridiltä. Vastaavasti mikäli tasevastaava tuottaa enemmän sähköä kun on suunnitellut tuottavansa eli toteutunut tuotanto on suurempi kuin kokonaistuotantosuunnitelma syntyy tuotantotaseeseen ylijäämää, eli tasevastaavan tasesähkön myyntiä Fingridille. Tuotantotaseen tasesähköön sovelletaan ns. kaksihintajärjestelmää eli tasesähkön osto- ja myyntihinnalle lasketaan oma hinta. Tuotantotaseen tasesähkölle ei kohdisteta volyymimaksua. 33
Kulutustase Tasevastaavan kulutustase muodostuu tasevastaavan kokonaistuotantosuunnitelmasta, kiinteistä kaupoista sekä toteutuneesta kulutuksesta. Kulutustaseen tasepoikkeama syntyy toteutuneen kulutuksen ja sähkönhankinnan (kiinteät kaupat, tuotantosuunnitelma) erotuksena seuraavasti: Mikäli tasevastaava kuluttaa enemmän sähköä kun on suunnitellut kuluttavansa, syntyy kulutustaseeseen alijäämää, jonka kattamiseksi tasevastaava ostaa tasesähköä Fingridiltä. Vastaavasti mikäli tasevastaava kuluttaa vähemmän sähköä kun on suunnitellut kuluttavansa, syntyy kulutustaseeseen ylijäämää, eli tasevastaavan tasesähkön myyntiä Fingridille. Kulutustaseen tasesähköön sovelletaan ns. yksihintajärjestelmää eli tasesähkön osto- ja myyntihinta on samansuuruinen. Kulutustaseen tasesähkölle kohdistetaan volyymimaksu. 34
Tasesähkön hintajärjestelmä Kaksihintajärjestelmässä (tuotantotase) tasesähkön ostolle ja myynnille lasketaan oma hinta. Tasesähkön myyntihinta: Fingridin tasevastaavalle myymän tuotantotaseen tasesähkön hinnaksi tulee tunnin ylössäätöhinta. Mikäli ylössäätöä ei ole tehty tai tunti on määritetty alassäätötunniksi, käytetään tuotantotaseen tasesähkön myyntihintana spothintaa (Elspot FIN). Tasesähkön ostohinta: Fingridin tasevastaavalta ostaman tuotantotaseen tasesähkön hinnaksi tulee tunnin alassäätöhinta. Mikäli alassäätöä ei ole tehty tai tunti on määritetty ylössäätötunniksi, käytetään tuotantotaseen tasesähkön ostohintana spothintaa (Elspot FIN). Perusmaksu 200 /kk, tuotantomaksu 0,035 /MWh Yksihintajärjestelmässä (kulutustase) tasesähkön osto- ja myyntihinnat ovat samansuuruiset. Tasesähkön hinnaksi tulee ylössäätötunnilla ylössäätöhinta ja alassäätötunnilla alassäätöhinta. Mikäli tunnilla ei ole tehty säätöjä, käytetään tasesähkön hintana spothintaa (Elspot FIN). Kulutusmaksu 0,075 /MWh Volyymimaksu 0,5 /MWh (tasesähkön määrästä) 35
Tasesähkön hintajärjestelmä Tuottaja, jonka poikkeama on tarvitun säädön suuntaan, maksaa jonka poikkeama auttaa säädön toteutuksessa, ei maksa 36
Valtakunnallisen sähkötaseen hallinta - tasesähkökauppa Hinta ( /MWh) Hinta ( /MWh) Ylössäätöhinta Tasesähkön myyntihinta, tuotantotase - MW + MW - MW + MW Alassäätöhinta Tasesähkön ostohinta, tuotantotase Säätösähkö Säätösähkön ja tasesähkön hinnan yhteys Tasesähkö 37
SPOT-hinta vs. säätö- ja tasesähkö SPOT-hinta Säätösähkön hinta 38
Wind power and Balancing power trade Balancing power of wind power producer is determined as the marginal between the forecasted (planned) production and realised production (similarly for all types of producers) Balancing power is always required, in practice it is impossible to end up in balanced situation between realised and planned production Wind power producer has to buy balancing service from balance provider, in Finland from Fingrid For balance provider, the easier is the balancing, the better are the forecasts for production and consumption Similarly for the wind power producer: The better are the production forecasts, the smaller is the error between planned and realised and the less producer has to buy balancing power Good forecasts reduce efficiently the costs due to balancing power! Forecasting is challenging but at the same time crucial both from the perspectives of the producer itself and the power system operator 39
Sources of balancing power Domestic hydro power, import/export and condensing power plants (steam turbines) Daily balancing (average): - Hydro 40 % - Scandinavian import 30 % - Condensing power plants 15 % - Other sources 15 % Source: Reima Päivinen, Fingrid, 2012 40 40
Tuulivoimalat; verkkoliityntöjä roottori vaihde laatikko generaattori verkko U s I s kompensointikondensaattorit Oikosulkumoottori generaattorina (Squirrel cage induction generator) 41
roottori Kaksoissyötetty epätahtigeneraattori (Doubly fed wound rotor induction generator) vaihde laatikko epätahti generaattori U r Ir konvertteri verkko I c roottori tahtigeneraattori konvertteri verkko Taajuusmuuttajan kautta syötetty tahtigeneraattori (Syncronous generator and inverter) U s I s 42
Tuulivoiman verkkokoodit, perusteet tuulivoimalaitoksen samoin myös muiden voimalaitosten verkkoliitännälle ja voimalaitoksen käyttöominaisuuksille on laadittu sääntöjä eli ns. verkkokoodeja. verkkokoodien avulla pyritään varmistamaan voimalaitosten turvallinen luotettava tehokas koordinoitu käyttö osana sähköenergiajärjestelmää - Verkkoliitäntään liittyvien sääntöjen ymmärtäminen on välttämätöntä verkkoyhtiöiden, tuulivoimalatoimijan ja laitetoimittajien näkökulmasta 43 43
Verkkokoodit; Osapuolia 20 kv 110 kv Generation company 20 kv 20 kv Electricity Energy DSO Environment = Distribution system operator TSO = Transmission system operator 44 44
Tehotasapainon ylläpito tehovajeen tai ylituotannon seurauksena on nopeasti säädettävä tuotantoa ylös- tai alaspäin tarvitaan pyörivää hetkellistä reserviä jokainen voimalaitos osallistuu säätöön, jos taajuus poikkeaa nimellisestä 50 Hz 50 Hz Aika Taajuus Taajuus Taajuudesta riippuva kuorman Liike-energia pieneneminen Kuorma Nopea reservi (minuuttitasolla) Teho Hetkellinen reservi Hidas reservi (tuntitasolla) Aika 0 Sekunteja Minuutteja Tunteja 45 45
Tuulivoiman verkkokoodit, perusteet Tuulivoimalaitoksen verkkoliitännälle ja käyttöominaisuuksille on laadittu sääntöjä eli ns. verkkokoodeja. Koodien tavoitteena on turvata sähköenergiajärjestelmän toiminta erilaisissa käyttötilanteissa. Sähköjärjestelmän toimintavaatimuksia Voimalaitokselle asettava vaatimus Tehotasapaino normaalitilassa pätotehon asettelumahdollisuus Tehotasapaino häiriötilanteissa pätötehon automaattinen säätö taajuuden funktiona vaatimus pysyä verkossa tietty aika Jännitteen ylläpito jännitteen säätö/loistehon automaattinen säätö Hallittu saarekekäyttö saarekekäytön esto/vaatimukset Vikavirtasuojauksen selektiivinen toiminta yhteensopivuus verkon suojauksen kanssa Vikavirtasuojauksen nopea toiminta 46 46
Tuulivoiman verkkokoodit, perusteet Tuulivoimalaitoksen verkkoliitännän vaatimukset, kansanomainen tiivistys On tuettava kaikissa tilanteissa sähköenergiajärjestelmän tehotasapainon ylläpitoa On oltava ohjattavissa verkko-operaattorin toimesta On pysyttävä kiinni verkossa verkkohäiriöiden aikana ja kyettävä jatkamaan toimintaansa niiden selvittämisen jälkeen. On irrottauduttava verkosta, jos uhkana on jäädä osaksi muusta verkosta irrallista saareketta Ei saa haitata verkon suojauksen toimintaa eikä vaarantaa verkossa käytössä olevien pikajälleenkytkentöjen toimintaa 47 47
Tuulivoiman verkkokoodit Tuulivoimalaitoksen verkkoliitännän toimintavaatimukset Jänniterajat jatkuvassa tilassa Taajuusrajat jatkuvassa tilassa Pätötehon säätövaatimukset Loistehon säätövaatimukset Jännitesietoisuus häiriötilanteissa (FRT, Fault Ride Through) Nopeat jännitevaihtelut Harmoniset yliaallot Jälleenkytkennät Saarekekäyttö Verkkoliitynnän suojalaitteet Verkkokoodit ovat erilaiset eri maissa. Euroopassa tavoitteena on yhtenäistää koodisto. ENTSO E:n koodistosakin on erilaisia vaatimuksia eri maantieteellisille alueille Suomessa Fingridin määrittämät liitäntävaatimukset ovat voimassa yli 10 MVA tuulipuistoille 48 48
Muita vaatimuksia, Suomi Tuulipuiston yksiköt eivät saa pysähtyä yhtäaikaisesti suuren tuulennopeuden takia. Pysäytyksen tulee olla porrastettu Tuulipuiston kauko-ohjaus on oltava mahdollista ja mittausten tulee olla Fingridin käytettävissä Tuulivoimalan ja tuulipuiston simulointimalli tulee toimittaa Fingridille Erilliset kokeet liittymisvaatimusten täyttymisen testaamiseksi sovitaan Fingridin kanssa 49
Muita vaatimuksia, Suomi Kun tuulivoimapuiston teho 250 MVA, on liitettävä 400 kv verkkoon Kun tuulivoimapuiston teho 250 MVA, voidaan liittää 110 kv verkkoon. Verkon siirtokyky on tarkistettava Enintään 25 MVA tuulipuisto voidaan liittää harkiten suoraan 110 kv voimajohtoon haarajohdon pituus enintään puolet etäisyydestä lähimpään 110 kv johdon suojaavaan katkaisijaan + suuri joukko muita tapauskohtaisia ehtoja Yli 25 MVA tuulipuisto on liitettävä kytkinlaitoksen kautta 50
Kotitehtäviä 1. Tuulivoimalan teho on 3 MW. Tuulisuusolojen perusteella määritetty huipun käyttöaika on 2900 h/a. Korko on 6 % ja pitoaika 12 a. Laske tuulivoimalan investointikustannukset kustannukset/energiayksikkö ( /MWh) 2. Mitä muita kustannuksia on otettava huomioon tuulivoimalan taloudellista kannattavuutta laskettaessa. Kuinka suuria ne ovat? 3. Millä tavoin voidaan kiihdyttää tuulivoimainvestointeja 4. Mitkä ovat keskeisimmät haasteet tuulivoiman hyödyntämisessä osana sähköenergiajärjestelmää 5. Miksi tuulivoimalalle asetetaan verkkoliityntävaatimuksia. Poikkeavatko ne muille voimalaitoksille asetetuista vaatimuksista 51
References 1. Hallituksen esitys HE 152_2010 vp.pdf, http://www.finlex.fi/fi/esitykset/he/2010/20100152.pdf 2. Laki uusiutuvilla energialähteillä tuotetun sähkön tuotantotuesta 30.12.2010/1396, http://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2010/20101396 (vaatii vielä Euroopan Unionin notifioinnin ennen voimaantuloa) 3. SYÖTTÖTARIFFITYÖRYHMÄN LOPPURAPORTTI; Ehdotus tuulivoimalla ja biokaasulla tuotetun sähkön syöttötariffiksi, http://www.tem.fi/files/24645/sy_tt_tariffity_ryhm_n_loppuraportti_29-09-09.pdf 4. ENTSO-E, Network Code on Requirements for Grid Connection applicable to all Generators (RfG), available: https://www.entsoe.eu/major-projects/network-codedevelopment/requirements-for-generators/ 5. ENTSO-E, Network Codes Mini Website: http://networkcodes.entsoe.eu/ 6. Fingrid, Technical requirements for generators (Voimalaitosten järjestelmätekniset vaatimukset) 2013, available: http://www.fingrid.fi/fi/asiakkaat/asiakasliitteet/liittyminen/2013/voimalaitosten%20järjeste lmätekniset%20vaatimukset%20vjv2013.pdf 7. Fingrid, Grid connection guidelines, available: http://www.fingrid.fi/en/customers/connection/pages/default.aspx 52