Sähkökärppä

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.

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 tehoperusteinen 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.

Lue raportti

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)

Raportti työpaketista: kuluttajatutkimus

Kotitalouksien kulutusjoustolla tarkoitetaan kotitalouksien sähkökuormien tilapäistä ohjaamista päälle tai pois päältä valtakunnan energiajärjestelmän ja sähkömarkkinoiden tarpeisiin perustuen. Kulutusjouston toteuttaminen kotitalouksissa parantaisi koko sähköjärjestelmän resurssitehokkuutta, luotettavuutta ja kustannustehokkuutta. Kulutusjousto mahdollistaisi edullisemman sähkönhinnan kuluttajalle, lisääntyvän uusiutuvan energian tuotannon, sekä positiiviset ilmastovaikutukset. Kotitalouksien käyttäjätutkimuksella haluttiin selvittää: Millainen joustavan kotitaloussähköratkaisun ja siihen liittyvän sähkösopimuksen pitäisi olla, jotta kotitaloudet hyväksyisivät sen käyttöönsä? Tutkimusraportissa tuodaan esiin aiheeseen liittyvä tutkimus, käyttäjätutkimuksen menetelmät ja tulokset.

Raportti on saatavilla seuraavan linkin takaa: Sähkön kulutusjouston mahdollisuudet kotitalouksissa

Raportti työpaketista: Liiketoimintamallien konseptointi

Lohkoketjut ja niiden hyödyntäminen sähkön myynnissä -raportissa selvitetään lohkoketjuihin perustuvia työkaluja sekä teknologioita, ja arvioidaan niiden soveltuvuutta energiayhtiöiden tarpeisiin. Energiayhtiöiltä vaaditaan tulevaisuudessa nykyistä joustavampaa sopimus- ja asiakashallintaa. Lohkoketjuihin ja tekoälyyn perustuvia tekniikoita voidaan lisäksi käyttää dynaamiseen tuotannon ja kulutuksen hallintaan. Tuotannon ja kulutuksen tulee olla tasapainossa, ja tekoälypohjaiset lähestymistavat saattavat mahdollistaa tämän tasapainon säilyttämisen nykyistä joustavammin. Lohkoketjuteknologiaa tarkastellaan erityisesti seuraavista näkökulmista: joustavat sopimukset, asiakkuuksien hallinta, sekä tuotannon ja kulutuksen tasapainottaminen.

Raportti on saatavilla seuraavan linkin takaa: Lohkoketjut ja niiden hyödyntäminen sähkön myynnissä

Hankkeen nimi: