Teadus ja tulevik

Kas tarbija elektri kvaliteeti saaks senisest lihtsamalt parandada?

Kuidas rohepöördega kaasuvate muutuste korral tagada elektritarbijate rahulolu võimalikult kulutõhusalt?Foto: Shutterstock

Rubriiki toetab

  • TalTechi Arengufond kutsub:
  • toeta Ukraina tudengite õpet.
  • Anneta siin!

Rahvusvahelises ajakirjas Energies ilmunud artiklis annavad Tallinna Tehnikaülikooli teadlased Argo Rosina eestvedamisel vastuse küsimusele, kuidas rohepöördega kaasuvate muutuste korral tagada elektritarbijate rahulolu võimalikult kulutõhusalt.

Proovikivi kogu elektrivõrgule

Rohe- ja digipöördest tingitud taastuvenergia ja elektriautode osakaalu kasv ning uued teenused tarbijale tähendavad väljakutseid kogu elektrivõrgule. Üheks selliseks on taastuvenergiaallikate põhjustatud kasvav juhuslikkus ning juhitamatus, mis mõjutab enim lokaalseid madalpingevõrke, kuna need ei ole algselt planeeritud nii töötama.

Teiseks väljakutseks on suuremad hinnakõikumised elektriturul, mis hakkab mõjutama inimeste tarbimiskäitumist ning loob eeldused tarbimise nihutamise teenuste laialdasele kasutusele. Koordineerimata tarbimise nihutamine võib põhjustada eelkõige madalpingevõrkude ülekoormamist.

Kolmandaks väljakutseks on elektrivõrgu amortiseerumine ja õigeaegne uuendamine, mille edasilükkamine võimendab elektri kvaliteedist tingitud probleeme, sh pingeprobleeme. Viimased põhjustavad katkestusi seadmete töös või nende eluea vähenemist, mis omakorda vähendab tarbijate rahuolu.

Kliendi rahuolu ja seda mõjutavad tegurid

Tallinna Tehnikaülikooli teadlased viisid läbi uuringu Eesti tööstusettevõtete ning ärikinnisvara omanike seas, uurides nende hoiakuid ja kogemusi seoses elektrivarustusega. Peamisteks rahulolematuse põhjusteks osutusid kõrged kulud elektrile, asjaajamise keerukus võrguettevõtjatega ning elektri kvaliteedist tingitud probleemid.

Olulisemateks elektri kvaliteedi probleemideks peetakse lühiajalisi katkestusi, toitepinge muutusi ja rikkeid elektrivõrgus, mis põhjustavad tootmisprotsesside seiskumisi ja väärtalitlusi. Nimetatud probleemide põhjusteks on enamasti ilmastikuoludest (tuul, äike) tingitud häiringud, kuid ka elektrivõrgu ja alajaamade seisukord, sh loomulik vananemine, hooldamine ja rekonstrueerimine.

Toiteprobleemide tegelik hind

Imre Drovtari sõnul põhjustavad eluea vähenemine ja katkestused suuri kulusid tööstusele ja ettevõtetele. Euroopa Liidus on elektri kvaliteedi probleemide põhjustatud hinnanguline kahju üle 150 miljardit eurot aastas, ning Ameerika Ühendriikides hinnanguliselt 80 miljardit dollarit aastas.

Eri tööstussektorite lõikes hindavad Aalto Ülikooli teadlased, et näiteks metallitööstus kannab iga tipuvõimsuse kW kohta 1 sekundilise katkestuse korral kahju 1,91 eurot/kW ning kui katkestuse kestus on 15 minutit, on kahju suuruseks 12,68 eurot/kW. Sama uuringu põhjal on näiteks puidutööstuse poolt kantav majanduslik kahju vastavalt 1,49 eurot/kW ning 6,67 eurot/kW.

Tallinna Tehnikaülikooli tehtud uuringus hindasid lühiajalistele (alla 3 min) katkestustele tundlikud kliendid keskmiseks katkestusega kaasnevaks kuluks u 40 000 eurot. “Täiendavalt hinnati katkestustega kaasnevate seadmete rikkekuludeks keskmiselt 6000 eurot,” märgib Imre Drovtar.

Uue metoodika eelised lõpptarbijale

Kui klassikaline viis elektri kvaliteediga seonduvate probleemide lahendamiseks on elektriliinide rekonstrueerimine, siis teatud piirkondades paigalduse eripära tõttu või negatiivse demograafilise prognoosi korral pole Tarmo Korõtko sõnul rekonstrueerimine majanduslikult otstarbekas ning võib oluliselt kasvatada võrguteenuse hinda.

Majanduslik otstarbekus on küsitav näiteks piirkondades, kus tarbijate arv on väike, tarbijate arv väheneb pikemas perspektiivis või olemasolev lahendus on algselt ebasobivalt projekteeritud. Klassikalise elektrivõrgu rekonstrueerimise puhul, kus amortiseerunud madalpinge liin asendatakse uue madal- või keskpinge liiniga, on puuduseks asjaolu, et rekonstrueerimise ulatus ei arvesta elektri kvaliteedi probleemide eripäraga, nagu pingekõikumiste kestused, sügavused ja sagedused, vaid lahendab seda stiilis “kui auto rehv on katki, siis osta uus auto”.

Argo Rosina sõnul tuli selleks, et leida piisavalt robustset metoodikat elektri kvaliteedi probleemide lahendamiseks madalpinge võrgus:

  • uurida lõpptarbijate peamisi probleeme ja elektri kvaliteedi majanduslikku mõju neile
  • leida uus meetod võrgutopoloogiate liigitamiseks
  • viia eri topoloogiaga võrkudes läbi mõõtmised
  • uurida traditsiooniliste ja alternatiivsete lahenduste tehnoloogilisi ja majanduslikke eripärasid
  • modelleerida ja analüüsida erinevate võrgutopoloogiate ning elektri kvaliteedi probleemide puhul tehnoloogiliste lahenduste sobivust
  • koostada tehnilis-majanduslikke aspekte arvestav juhis probleemide lahendamiseks.

Korõtko hinnangul on uue metoodika oluliseks eeliseks selle robustsus elektrikvaliteedi probleemidele lahenduse valimiseks. Nimelt võimaldab uus metoodika säästa kuludelt nii lahenduse planeerimise kui ka väljaehitamise etapis.

Näiteks on võimalik hinnata, millal on otstarbekam investeerida elektrivõrgu rekonstrueerimisse, elektri kvaliteeti parandavasse energiasalvestisse või rajada hoopis võrguühenduseta elektritootmise lahendus. Metoodika võimaldab suhteliselt lühikese menetlusprotsessiga anda esialgne hinnang projekti majandusliku mõttekuse kohta.

Kokkuvõtteks – kuna elektrivõrgu täiustamiseks sooritatud kulutused kajastuvad võrgutasudes, siis võimaldab metoodika rakendamine vähendada ka lõpptarbija kulusid.

Leiab rakendust kahe pilootala lahenduse loomisel

Uut metoodikat rakendatakse ja katsetatakse praegusel ajal Tarmo Korõtko juhitavas Targa Linna Tippkeskuse pilootprojektis, mille käigus demonstreeritakse energiasalvestite ning digitaalsete lahenduste kasutamist elektri jaotusvõrkudes.

See metoodika aitab ennetada elektri kvaliteedi probleeme, mis kaasnevad taastuvenergia lokaalse tootmise osakaalu kasvuga, ühtlasi vähendada sõltuvust tsentraliseeritud elektrivõrkudest. Taastuvenergialahenduste poolt põhjustatud ülepinge probleemid on Saksamaal tänane reaalsus ning üha suurenev mikrotootmise populaarsus Eesti elektritarbijate seas on selge indikaator, et ka meil avalduvad sarnased probleemid üsna pea.

Mikrovõrkude pilootprojekti rahastavad Euroopa Regionaalarengu Fond ja Eesti Haridus- ja Teadusministeerium. Projekti kohta leiab rohkem infot leiab veebilehelt https://www.finestcentre.eu/microgrids

Selles rubriigis vahendame maailma teadusuudiseid, tulevikuvaateid ning oma kõige põnevamaid tegemisi.

Populaarsed lood mujal Geeniuses

Ära jää ilma päeva põnevamatest lugudest

Telli Geeniuse uudiskiri

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate olulisematest Geeniuse teemadest.