Haku
EN
FI | EN

 

Tietoa tuulivoimasta

Tuulivoiman vaikutukset sähköverkkoon

Sähköjärjestelmän tehtävät

Sähköjärjestelmä on rakennettu toimimaan luotettavasti, tehokkaasti ja joustavasti joka hetki vaihtelevan kulutuksen kattamiseksi. Suomen sähkönlaatuvaatimukset pitävät huolen siitä, että luotettavuus toimii paikallisesti, kun verkkoon kytketään uusi laitos. Lisäksi on huolehdittava koko Suomen kannalta siitä, että vaihtelevaa kulutusta pystytään joka hetki seuraamaan, myös äkillisten häiriöiden sattuessa. Järjestelmävastaava (Fingrid) pitää edellämainitun lisäksi huolen myös siitä, että siirtojärjestelmän kapasiteetti riittää kuljettamaan paikallisesti tuotetun suurenkin määrän juuri sinne missä kulutus on.

Jotta järjestelmän toimivuus varmistetaan, tarvitaan säätö- ja varavoimaa. Nämä reservit toteutetaan eri tavoin: ostetaan osuuksia joustavasti toimivista tuotantolaitoksista (vesivoima, kaasu- ja hiililaitokset) tai joustavasti toimivilta sähkön käyttäjiltä, tai lasketaan osa joustavasti toimivan siirtokapasiteetin varaan Ruotsin ja Venäjän kanssa. Säädön on toimittava kumpaankin suuntaan, mutta äkillinen kuorman kasvu on järjestelmän kannalta yleensä kriittisempi, eli vaikeampi ja kalliimpi hoitaa kuin äkillinen ylituotantotilanne.

Säätö- ja varavoima palvelee koko järjestelmää, ja myös kaikkia sähkön tuottajia. Järjestelmä tarvitsee lisäinvestointeja, kun rakennetaan lisää tuotantokoneistoa kattamaan kasvavaa kulutusta. Yleensä ei ole tarpeen ruveta osoittelemaan että erityisesti joku tuotantomuoto tarvitsee varavoimaa. Kun järjestelmään lisätään joustavuutta, joka mahdollistaa esim. tuulivoiman tai uuden ison perinteisen tuotantolaitoksen rakentamisen Suomeen, helpottaa se muutenkin järjestelmän toimivuutta eli siitä hyötyy koko järjestelmä. Kun lisätään tai korvataan pieniä osuuksia erilaisilla tuotantomuodoilla, voidaan olemassa olevaa järjestelmää käyttää sellaisenaan. Suurempia tuotantomääriä tarkasteltaessa on kuitenkin syytä ottaa huomioon myös muutosten tuomat tarpeet järjestelmän kannalta: riittääkö joustavuus ja pysyykö luotettavuus yhtä korkealla tasolla?

Verkostovaikutukset

Kaikki sähköverkossa olevat tuottajat kuin kuluttajatkin vaikuttavat jollain tavalla sähkön laatuun. Hyvällä sähkön laadulla tarkoitetaan katkotonta, amplitudiltaan ja taajuudeltaan tasaista, sinimuotoista sähköä, jonka jännitetaso on sopiva.

Pääsääntöisesti tuottajat nostavat jännitettä ja kuluttajat laskevat sitä. Tuulivoimalan vaihteleva tuotanto aiheuttaa vaihteluja verkon jännitteeseen. Jännitevaihtelut voivat johtua tuulen puuskaisuudesta, jolloin ne ovat suhteellisen hitaita. Voimalan käynnistys ja pysäytys näkyy jännitteessä lähinnä jännitetason muutoksena. Oikosulkukoneelliset tuulivoimalat aiheuttavat käynnistyksen yhteydessä lisäksi vajaan sekunnin pituisen jännitekuopan. Jännitekuopan kokoa rajoitetaan tyristoreita sisältävällä pehmokäynnistimellä. Heikossa verkossa jännitteestä voi mittauksin erottaa säännöllisesti toistuvia, nopeita vaihteluita, jotka syntyvät siitä, että tuulivoimalan lavat tuottavat enemmän yläasennossa kuin alhaalla ollessaan. Jännitevaihtelut ja -tasomuutokset ovat aina suurimmat tuulivoimalan läheisyydessä ja pienenevät sähköasemaan päin.

Jakeluverkot ovat perinteisesti suunniteltu sähkön yksisuuntaiselle siirrolle sähköasemalta kuluttajille päin. Kun tällaiseen verkkoon liitetään yksittäisiä tuulivoimaloita tai pieni tuulipuisto, täytyy varmistaa, että jännite edelleen pysyy sallituissa rajoissa kaikkialla ja että verkon suojaus toimii oikein. Verkkovian sattuessa tuulivoimala kytkeytyy automaattisesti irti verkosta ja lopettaa tuotantonsa, jotta se ei estäisi valokaarivian sammumista, tai jäisi yksinään syöttämään eristettyä verkonosaa, mikä vaarantaisi verkon turvallista paluuta normaalitilaan.

Kun sähköä siirretään sähköverkossa, syntyy virran neliöön verrannollista tehohäviötä. Tuulivoimalat jotka sijaitsevat lähellä sähkönkuluttajia, pienentävät yleensä sähkön siirtotarvetta ja siten myös verkon tehohäviöitä. Tämän takia joillakin suomalaisilla verkonhaltijoilla on negatiivinen energiamaksu sähkön annolle arkipäivisin tai jopa aina päivästä ja kellonajasta riippumatta, eli tällöin verkonhaltija maksaa tuulivoimatuottajalle.