Tark elektrivõrk

Kiisa reservelektrijaama illustratsioon

Olemus

Tark elektrivõrk või tarkvõrk on elektrivõrk, mille töös kasutatakse erinevaid mõõteriistu ja tarkadelt seadmetelt saadud andmeid. Nende andmete abil suudab tark elektrivõrk iseseisvalt kohaneda vastavalt elektri tarbimisele ning tootmisele. Tihti kasutatakse tarkvõrkudes taastuvaid energiaallikaid nagu näiteks päikese- või tuuleenergiat. Nagu paljude teiste “tarkade” tehnoloogiatega, tähendab targa elektrivõrgu laiem kasutuselevõtt suuri muudatusi elektrivõrkude korralduses ja ülesehituses.

Targa elektrivõrgu idee on pärit juba 1980ndate aastate Ameerikast. Aastaks 1990 oli seal automaatse elektrivõrgu algetest arenenud automaatne arvestivõrk (Advanced Metering Infrastructure), mis lubas inimestele kasutusmugavust ja lihtsust. Nad ei pidanud enam käsitsi elektriarvesti mõõtusid elektrifirmadele saatma ning peale selle said elektrijaamad täpsema ülevaate elektrikasutusest kas või tunni arvestuses.

Teada on ju anekdoot Briti saartest, kus iga päev kasvab terve riigi elektrikasutus kümneks minutiks, kuna reklaamipausi ajal pannakse miljonites kodudes ühel ajal vesi keema.(Reuters)

Eesmärgid

Vastupidavus

Tänu tohutule andmehulgale, mida arvestid üle elektrivõrgu koguvad, saab elektrijaam ruttu reageerida võrgus toimuvale. Selle abil saab lausa iseeneslikult kohendada elektrijaamade tootlikkust reageerides näiteks sellele, kui keegi posti otsast juhtme läbi lõikab. Tihti ühendavad erinevad väiksemad võrgud end nii kokku, et tekib võrgustik, kus iga maja ei ole mitte ühe, vaid lausa kahe või rohkema elektrijaamaga ühendatud.

Mitmesuunaline elektrivõrk

Targa võrgu üheks osaks on uuendatud juhtmetaristu, mis lubab uut tehnoloogiat rakendades luua innovaatilisi vooluvõrgulahendusi. Selliseks lahenduseks võib olla näiteks päikesepaneelide rakendamine nii, et üleliigne elekter tagasi võrku suunatakse – selle arvelt saab kodukasutaja väiksema (või isegi negatiivse!) elektriarve ning võrgu elektrikasutus sõltub vähem suurtest tehastest. Peale selle on suured plaanid akupankade rakendamisel – sellistel, nagu näiteks Tesla Powerwall või lausa needsamad akud, mis elektriautodes juba olemas on.

Koormuskaitse

Nagu eelpool juba mainitud, on elektrivõrgu koormus tohutult ebastabiilne näitaja – näiteks kui algab mõni eriti hea saade, võivad tuhanded telekad minutite jooksul sisse lülitada. Kahjuks ei suuda elektrijaamad minutitega oma tootlikkust reguleerida, seega nad peavad rahulikel perioodidel selliseid hüppeid ennustades elektrit üle tootma. Tulevikus võib uute mõõtmiste ja andmetest tuleneva statistika abil ette ennustada selliseid olukordi, lülitades sisse alternatiivsed energiaallikad ning kasutades eelnevalt talletatud energiat. (Tuleb mainida, et energia talletamine suurtes kogustes on väga keeruline!)

Peale selle võib lausa rakendada asjade internetti – paneks seadmed omavahel rääkima nii, et elektrijaamad kurdavad tarbivatele seadmetele praegusest võrgu olukorrast ning seadmed tänu sellele kasutavad vähem elektrit. Selline elektrivõrk on jällegi utoopiline, kuid arvestades puhtalt elektritarbijate hulka terves riigis, siis kui isegi kümnendik neist seadmetest kuulaks elektrivõrgu sõna, oleks suure koormuse korral keskkonnasääst tohutu.

Elektrijaamad saavad reaalajas andmeid elektri tarbimisest ning seda tohutut potentsiaalset andmehulka on võimalik ära kasutada, pannes jaamasid omavahel koos töötama. Koostöös saab efektiivsemalt vastata järsku tekkivale koormusele ning taaskord ennetada võrgu ülekoormamist.

Elektriturundus

Kuna uute seadmetega saab andmeid elektrikasutusest aina väiksema ajaühiku täpsusega ning arvestades asukohti lausa majade kaupa, siis tekib elektri tootjatel ning kasutajatel tohutu mänguruum selles osas, et millal energiat odavamaks või kallimaks muuta. Nagu enne mainitud, ei saa elektrijaam väga täpselt reguleerida oma tootlikkust, mis tähendab, et öösiti läheb tohutus koguses elektrit kaotsi. Selle vältimiseks on enamikes majades arvestid, mis öösiti arvestavad odavama hinnaga elektrikulu. Seda ideed saab uute seadmetega arendada edasi lausa kellaaja täpsusega, muutes näiteks tee keetmise keset reklaamipausi kallimaks tegevuseks kui tee keetmise filmi ajal. See ühtsustab jällegi võrgule mõjuvat koormust ja muudab elektrivõrgu stabiilsemaks.

Tehnika

Targad arvestid


Näide targast elektriarvestist

Juba täna rakendatakse tuhandetes kodudes tarkasid elektriarvesteid, mis edastavad elektrikasutuse automaatselt jaamadesse töötluseks. Peale selle teevad sellised masinad juba praegu vahet päevasel ja öisel elektrikasutusel, saates elektrifirmasse vastavalt kaks eri arvestust. Need näitavad ka kodukasutajale tema elektritarbimist, mis laseb inimesel endal planeerida oma elektrikasutust ning umbes ennustada oma elektriarve suurust.

Tarkade arvestite positiivseks küljeks on kahesuunaline suhtlus: peale automaatse andmekogumise lubavad sellised arvestid elektrijaamast lahkumata kasutaja elekter välja lülitada, kui ta oma arvet pole ära maksnud.

Faasimõõdikud

Elektriliinide külge saab paigaldada seadmeid, mille kohmakas inglisekeelne nimi on Phasor Measurement Unit, kuid mille idee on väga lihtne. Seadmed mõõdavad väga kiiresti (pea 30 korda sekundis) elektrilaineid ning võrdlevad neid ühtse kellaga, mis laseb elektrifirmadel mõõta voolu lainemustri muutumist tootmisjaamast lahkudes.

Targad elektrijaamad

Üheks tähtsaimaks komponendiks targas elektrivõrgus on elektri tootmisjaamad, mis suudaksid kohaneda kiiresti ja iseseisvalt vastavalt koormusele. Selliseid testjaamasid veel maailmas mujal näha pole, kuid esimene selline jaam on Eleringi Kiisa reservjaam, mis avati Eestis 2013. aastal. Tavaolekus see elektrijaam seisab, kuid vajadusel suudab ta 10 minutiga hakata seisust 250 MW elektrit tootma. (Elering)


Nagu näha, siis pole targa elektrivõrgu idee kaugel reaalsusest. Eesti on selles suhtes väga innovatiivne – juba praegu on ju kodudest leida mitmefaasilisi arvesteid, mis ise oma näidu elektrifirmale edastavad. Peale selle on Kiisa elektrijaama projekt unikaalne ning juba praegu täiesti töövõimeline.