Energian tuotanto, jakelu ja varastointi (Akkuvoimalaitokset, akkuvarastot)
Varavoima auttaa tiukoissa tilanteissa
Kun sähkönsyöttö valtakunnanverkosta katkeaa vaikkapa myrskytuhojen tai muunto- tai kytkinaseman vaurioitumisen takia, monissa kriittisissä kohteissa on saatava nopeasti varavoimaa käyttöön - niin nyt kuin tulevaisuudessakin. Jotta sähkön riittävä saatavuus pystytään varmistamaan kaikissa olosuhteissa, tarvitaan akku- ja generaattoripohjaisia varavoimakoneita. Tällaiset koneet voivat olla sekä kiinteitä että siirrettäviä.
MONENLAISET TEKNISET laitteet edellyttävät hyvälaatuista ja tasaista sähkönsyöttöä. Täysin keskeytymätöntä sähkönsaantia tarvitaan niin ikään monissa paikoissa, vaikkapa sairaaloissa ja muissa hoitolaitoksissa sekä tietokonekeskuksissa.
Varavoimakoneella voidaan korvata vakituinen sähkönsyöttö, kun virtaa ei syystä tai toisesta saada valtakunnanverkosta.
"Konttimalliset varavoimakoneet on suunniteltu käytettäviksi erityisesti sairaaloissa, datakeskuksissa ja teollisuuslaitoksissa. Niiden asentaminen tämäntyyppisiin käyttökohteisiin onkin helppoa", kertoo varavoima-asiantuntija ja tuotepäällikkö Eemeli Erola Atlas Copco Power Technique Nordicista.
Atlas Copcon Varavoimageneraattorit voidaan sijoittaa rakennusten ulkopuolelle. Erolan mukaan ne toimivat ulkotiloissa kaikissa sääolosuhteissa.
"Generaattorien tehot vaihtelevat kahden kilowatin (kW) ja vajaan yhden megawatin (MW) välillä. Järeimmät mallit soveltuvat teollisuus- ja sairaalakäyttöön. Matkapuhelimien tukiasemien sähkönsyötön varmistamisessa riittävät hieman pienemmät varavoimakoneet", Erola selittää.
Akustot ja aggregaatit toimivat hyvin yhdessä
Tilanteesta riippuen teollisuudessa voidaan tarvita jopa useiden megawattien varavoimatehoja.
"Pitkät sähkökatkot saattavat vahingoittaa joitakin teollisuuslaitteita, varsinkin jos laitteilla käsitellään vaikkapa sulaa metallia tai jos prosessi edellyttää hyvin kylmiä lämpötiloja", toteaa Erola.
On arvioitu, että noin kolmelle neljäsosalle Euroopan unionin alueella toimivista yrityksistä koituu vuosittain merkittäviä rahallisia tappioita yllättävien sähkökatkojen takia.
Usein myös tietokone- ja automaatiolaitteistoja suojataan keskeytymättömän sähkönsyötön varmistavilla UPSlaitteistoilla, jotka monesti perustuvat litium-akustoihin.
"Jos akustojen kapasiteetti loppuu, varavoiman syöttöä voidaan jatkaa dieselkäyttöisillä aggregaateilla. Ne toimivat sähkögeneraattoreina, ja samalla niillä voidaan ladata akkuja."
"Nykyisin pitkiin sähkökatkoksiin varaudutaan tyypillisesti sähkönsiirtoverkkojen keskeisissä kohdissa sekä muun muassa vanhainkodeissa. Lisäksi sähköä tarvitaan vesilaitosten pumppuihin talousveden saannin varmistamiseksi."
Suurissa palvelinkeskuksissa tarvitaan tietokoneiden lisäksi paljon jäähdytystä, ja myös sen varmistaminen edellyttää varavoimalaitteistojen asentamista.
Kotitalouksillekin tulee ongelmia etenkin talvella kovien pakkasten aikaan, jos lämmityksen kiertovesipumput lakkaavat toimimasta sähkökatkon takia - ainakin ellei talossa ole takkaa tai muita varalämmitysjärjestelmiä.
Tekniikka kehittyy
Varavoimalaitteiden tekniikka kehittyy Erolan mukaan koko ajan.
"Esimerkiksi nykyiset dieselgeneraattorit ovat vähäpäästöisempiä kuin aiemmat mallit. Uudet laitteet myös kuluttavat polttoainetta vähemmän kuin edeltäjänsä", Erola mainitsee.
"Lisäksi generaattorimalliemme runko on sellainen, että runkorakenne ei päästä vuotavia öljyjä tai nesteitä maastoon."
Jos generaattorien vieressä on erillisiä öljysäiliöitä, ne kannattaa suojata valuma-altailla ympäristövahinkojen välttämiseksi.
"Markkinoille on tullut myös muuttuvanopeuksinen dieselgeneraattori, josta saadaan tarvittaessa lisävoimaa suuritehoisten laitteiden käynnistämistä varten. Tällainen generaattori pystyy syöttämään käynnistysvirtaa 80 kW:n teholla vaikka on nimellisteholtaan luokkaa 35kVA."
Muutoinkin varavoimageneraattorit on syytä mitoittaa oikein. Generaattorien dieselmoottorit voivat karstoittua, jos niitä ajetaan vajaalla kuormalla.
"Lisäksi viranomaisilla on omia vaatimuksiaan varavoiman syötön minimiajoista ja -tehoista. Esimerkiksi Viestintävirasto edellyttää, että GSM-tukiasemamastot toimivat tietyn ajan sähkökatkon alkamisen jälkeen. Sähkökatkon sattuessa akut lisäävät tukiaseman käyttöaikaa tyypillisesti 3-10 tunnilla. Pitempiä toiminta-aikoja saadaan aggregaateilla.
Joissakin tilanteissa voi olla järkevää käyttää siirrettäviä varavoimageneraattoreita, jotka sähkökatkon sattuessa siirretään tärkeisiin käyttökohteisiin. Monien kuntien varastoissa on siirrettäviä varavoimalaitteistoja erikoistilanteita varten.
Varavoimalaitteille lisää käyttökohteita
Erola arvioi, että litium-akustoja käytetään varavoimalaitteissa vielä pitkälle tulevaisuuteen.
"Varavoimalla suojattavien kohteiden määrä varmastikin vielä lisääntyy. Automaation yleistyminen vaikuttaa omalta osaltaan asioihin", hän pohtii.
Edelleen akustoja tarvitaan siksi, että tuuli- ja aurinkosähköjärjestelmien käyttö lisääntyy sähköntuotannossa. Varattavista akuista saadaan esimerkiksi sähköverkon ulkopuolella sijaitsevilla kesäasunnoilla sähköä tarvittaessa käyttöön, vaikka sää olisi pilvinen ja tyyni.
Jos halutaan varmistaa sähkönsyötön katkeamattomuus, järjestelmä voi kytkeä varavoima-akut sähköverkon rinnalle heti sähkökatkon alkaessa. Mikäli sähkökatkos näyttää kestävän pitkään, myös dieselgeneraattori käynnistyy ja jatkaa sitten varavirran syöttöä.
"Kun sähköverkko alkaa toimia, järjestelmä siirtyy hallitusti käyttämään taas sitä", Erola selittää.
Turvallisuus ennen kaikkea
Pelkkä generaattori ei takaa sähkönsyötön keskeytymättömyyttä, koska sen käynnistymiseen menee noin 20 sekuntia.
"Siinä ajassa esimerkiksi tietokonelaitteet ehtivät lakata toimimasta", Erola huomauttaa.
Mahdollisesti joissakin kohteissa riittää varavoiman saaminen vain niin pitkäksi aikaa, että tietokonesovellukset saadaan ajetuksi alas. Toisaalta teollisuuslaitoksissa joudutaan usein varautumaan pitkiinkin, jopa useiden tuntien mittaisiin sähkökatkoihin.
Turvallisuussyistä varavoima-akustoilla varmennetaan muun muassa rautateiden turvajärjestelmiä.
Erityisen kriittisiä varavoimalla suojattavia kohteita ovat ydinvoimalaitosten jäähdytysvesipumput, joiden tarkoituksena on estää ydinpolttoaineen ylikuumeneminen. Tällaisissa paikoissa sähkönsyötön turvaamiseksi vaaditaan dieselgeneraattoreihin perustuvia moninkertaisia varajärjestelmiä. Lisäksi varmennetaan ydinlaitosten ohjausautomatiikkaa ja kytkimiä.
"Myös kanaloissa ja muissa eläinsuojissa on saatava käyttöön riittävästi varavoimaa, jos ilmastointikoneet lakkaavat sähkökatkon takia toimimasta", Erola muistuttaa.
Teksti: Merja Kihl ja Ari Mononen
Kuvat: Atlas Copco Power Technique Nordic
