Sähkönkulutus kasvaa sähköautojen ja muiden sähkölaitteiden yleistyessä. Miten sähköä voidaan käyttää älykkäämmin?

Kysyntäjousto tarkoittaa sähkönkulutuksen rajoittamista kodeissa, jotta sähkön tuotannon ja kulutuksen tasapainoa helpotetaan. Perinteisten vakaiden energialähteiden, kuten hiilivoiman, tilalle valjastetaan yhä enemmän epätasaisia energianlähteitä, kuten tuuli- ja aurinkovoimaa. Tämä on välttämätöntä kestävän tulevaisuuden takaamiseksi, mutta asettaa haasteita sähköntuotannon vakauttamiseen.

Projekti kokeilee itäsuomalaisissa kodeissa sähköä etäohjatusti katkovaa langatonta IoT-laitetta. Siihen on liitettynä kokeilijan valitsemia sähkölaitteita, kuten lämminvesivaraaja. Saman laitteen ulkoversio jakaa taloyhtiöiden parkkipaikalla myös latausvirtaa ja lämmitysvirtaa siten, että taloyhtiön sulake ei pala. Lataus ja lämmitys tilataan projektin kehittämällä älypuhelinsovelluksella.

Projekti tutkii myös joustavan sekä älykkään sähkönkäytön sovelluksia, kuten lohkoketjuja sähkön myynnin yhteydessä ja kaksisuuntaista latausteknologiaa Vehicle-To-Grid (V2G).

TOIMENPITEET JA TAVOITTEET

  • Vuoden 2018 IoT-laite päivitetään, varustetaan ulkokäyttöä varten ja lisätään auton lämmityspistoke
  • Valmistutetaan noin 60 laitetta ja teetetään sähkötuvallisuustarkastus ja EMC-testaus
  •  Tehdään 50 kodin kysyntäjoustotesti Itä-Suomessa
  •  Tutkitaan kokeilijoiden suhtautumista kysyntäjoustoon ja testiin
  •  Kehitetään älykäs algoritmi taloyhtiön virran jakamiseksi autoille
  •  Kehitetään autoilijoille älypuhelinsovellus ja verkkopalvelu latauksen ja lämmityksen tilaamiseksi
  •  Tutkitaan lohkoketjujen ja tekoälyn soveltamista
  •  Tutkitaan mahdollisuuksia käyttää sähköautojen akkuja energiavarastoina (V2G)
  •  Tutkitaan liiketoimintamalleja ja niiden kannattavuuksia
  •  Tehdään lataus- ja lämmitysmallinnus
  •  Kehitetään liityntäsovellutus Datahub-palveluun

TULOKSET

Tulokset ovat julkisia ja laitteiden valmistusdokumentit jaetaan tällä verkkosivulla.

RAHOITTAJAT JA KUMPPANIT

Hanke toteutetaan Etelä-Savon Maakuntaliiton myöntämän EAKR-rahoituksen ansiosta. Kumppaneitamme ovat Imatran Energiasäätiö sr, Etelä-Savon Energia Oy, Lumme-Energia Oy ja Kouvolan Seudun Sähkö Verkko Oy. Lisäksi C2 SmartLight Oy osallistuu ohjausryhmään ja Suur-Savon Sähkö Oy teknilliseen kehittämiseen.

Lisätietoja

Jarmo Kaskinen
projektipäällikkö
jarmo.kaskinen(at)xamk.fi

TUOTOKSET

PRO GRADU -TUTKIELMA

LUT-yliopiston opiskelija Mikko Timonen kuvaa mielenkiintoisessa tutkielmassaan ”Älykkään sähköverkon liiketoimintamallin toteutettavuus: Tapaustutkimus kotitalouksien kysyntäjouston ohjausyksiköstä” kysyntäjouston uusia liiketoimintamalleja, sekä tutkii näiden liiketoimintamallien taloudellista kannattavuutta hyödynnettäessä kysyntäjoustoa älykkäissä sähköverkoissa. Tutkielman tapaustutkimuksessa tarkastellaan Sähkökärpän Jouko2-laitteen taloudellista kannattavuutta Suomen sähkömarkkinoilla. Laskelmissa käytetään historiallisia sähkön markkinahintatietoja.

Vaikka tulokset osoittavat investoinnin olevan taloudellisesti kannattamaton, se tarjoaa kuitenkin käyttökelpoisen laskentamenetelmän. Myös tuottoarvioiden perusteella laite tuotti laskemissa positiivista kassavirtaa. Näin ollen pidemmällä tutkimusjaksolla laitteen käytölle voidaan nähdä olevan kannattava myös rahallisesti.

Tutkielma on saatavilla seuraavan linkin takaa: Feasibility of a smart grid business model application : case study on a residential demand response control unit

 

RAPORTTI TYÖPAKETISTA: SÄHKÖAUTOJEN ÄLYKÄS TEHOPERUSTAINEN LATAUS 

Työpaketin tavoitteena oli tunnistaa sähköautojen latauksen tarpeet, sekä kehittää keinoja joustavuuden ja luotettavuuden lisäämiseksi sähköautojen lataukseen. Tähän tarkoitukseen laadittiin algoritmi, joka ohjaa latausta ja lämmitystä Jouko2-laitteen avulla. Lisäksi alkuperäinen Jouko-laite on muokattu latauksen ja lämmityksen rajoittamiseen sopivaksi. Työpaketti sisältää myös katsauksen kaksisuuntaiseen lataukseen sekä sähköautojen akkuihin varastoidun sähkön purkamisen toteutuskelpoisuuteen. Lopuksi luotiin myös pilotointisuunnitelma mahdollista tulevaa pilotointia varten, sekä mallinnustyökalu, jolla simuloitiin sähköautojen latauksen kuormanhallintaa taloyhtiön parkkipaikalla.

Raportti on saatavilla seuraavan linkin takaa: TP4 raportti_sähköatuojen älykäs tehoperustainen lataus

 

PARKKIPAIKAN LATAUKSENHALLINNAN MALLINNUS

Luotiin Excel-ohjelmalla työkalu, jolla voidaan simuloida sähköautojen latauksen kuormitusta, ja siirtää automaattisesti kuormia. Simuloitiin tilanne, jossa neljä sähköautoa saapuu yhteiselle parkkipaikalle eri ajankohtina, edustaen erityyppisiä lataustapahtumia. Älykkään latauksenhallinnan ansiosta kaikki lataukset pystytään suorittamaan turvallisesti ja käyttäjille reilulla tavalla. Luodulla ohjelmalla voidaan kokeilla monia erilaisia tilanteita. Työkalu on vapaasti saatavilla, ja siihen on julkaistu myös käyttöohjeet. Työkalua voi siis kehittää monenlaisia simulointeja varten.

Raportti mallinnuksen suorittamisesta: TP4_Parkkipaikan latauksen mallinnus

Kehitetty Excel-työkalu: Charging schedule model march2022

Käyttöohjeet Excel-työkaluun: Excelin käyttöohjeet (mallinnus)

Faktat

Sähkökärppä - älykäs kotitaloussähkö ja sähköautojen lataus

01.09.2019 – 31.08.2022

Toteuttajat

Hallinnoija: Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu Oy

Muut kumppanit: Imatran Energiasäätiö sr, Etelä-Savon Energia Oy, Lumme-Energia Oy ja Kouvolan Seudun Sähkö Verkko Oy.

Budjetti

Kokonaisbudjetti: 494277 €

Xamkin osuus kokonaisbudjetista: 128284 €

Rahoittaja ja päärahoituslähde: Etelä-Savon Maakuntaliitto, Euroopan Aluekehitysrahasto