TechBBS:n politiikka- ja yhteiskunta-alue (LUE ENSIN!)
Politiikka- ja yhteiskunta-alue on TechBBS-keskustelufoorumilla ala-osio, joka on tarkoitettu poliittisten ja yhteiskunnallisten aiheiden sekä niiden ilmiöiden ja haasteiden käsittelyyn.
Ohjeistus, säännöt ja rangaistukset koskevat vain tätä aluetta, muilla alueilla on käytössä TechBBS-foorumin tavalliset säännöt.
Ylläpito valvoo, ohjeistaa ja moderoi keskustelua, mutta ensisijaisesti alueen keskustelijoiden pitäisi pyrkiä aktiivisesti ylläpitämään asiallista keskustelua ja myös selvittämään mahdollisesti syntyviä erimielisyyksiä ilman ylläpidon puuttumista keskusteluun.
Mitenhän näiden tuulimyllyjen inverttereiden synkka toimii?
Mikäli seuraavat ulkopuolisen verkon vaihetta ja pyrkivät säätämään itsensä tähän niin jossain tilanteessa kun vaihe muuttuu liikaa niin ominaisuus pahentaa tilannetta ja invertteri on pakko sulkea?
Eli ehkä Espanjan case kuitenkin on lähinnä softaongelma, vähän niin kuin ne pari pörssirobottien ylireaktiota jokunen vuosi sitten. Jotka silloin vääristi rajusti osakekursseja. Väärin ohjelmoidut laitteet reagoivat väärin.
Parin tonnin agregaatti / aurinkosähköinvertteri osaa tuottaa ihan kelpoa kolmen vaiheen vaihtovirtaa koko kotitalouteen. Se on ihan eri kokoinen järjestelmä mutta mitä ulkopuolista inertiaa se invertteri muka tarvitsee tuottaakseen laadukasta oikean mallista vaihtovirtaa? Voi olla että rautatasollakin tarvitaan muutoksia, mutta en näe mitään kovin radikaalia ongelmaa. Hyvä kuitenkin että tämä Espanjan tapahtuma varmasti herätti tutkimaan tämän sortin haavoittuvuuksia.
Ei se invertteri tarvitse inertiaa vaan verkko vastustaakseen taajuuden muutoksia verkossa. Eurooppalaisessa verkossa taajuuden pitäisi olla 50 Hz. Jos tuotantoa on liikaa kulutukseen nähden, taajuus nousee. Jos kulutusta on liikaan tuotantoon nähden, taajuus laskee. Inertia on käytännössä verkon suurimassaisten generaattorien liike-energiaa, joka vastustaa taajuuden muutoksia antaen aikaa saada tuotanto ja kulutus tasapainoon. Jos inertiaa on liian vähän, voi mikä tahansa äkillinen ja merkittävä epätasapaino tuotannon ja kulutuksen välillä aiheuttaa vakavia ongelmia verkossa.
Espanjassa puutteellinen inertia kaatoi verkon vain noin viidessä sekunnissa. Ilmeisesti aurinkoenergian tuotannon nopea vaihtelu (luultavasti pilvialueen liikkeiden vuoksi) nosti tuotantoa äkillisesti gigawatteja, joka ylikuormitti Ranskan ja Espanjan välisen siirtoverkon (ylijäämää myytiin Ranskaan). Kun tuo linja kaatui, nousi ylituotanto äkkiä hallitsemattomasti ja puutteellisen inertian vuoksi taajuus nousi vain muutamissa sekunneissa niin, että eri paikkojen suojausmekanismit kytkivät lähes kaiken tuotannon ja kulutuksen pois verkosta. Verkko kaatui.
Pientuotannon aurinkosähköinvertterit ovat kaikki ns. grid-following-tyyppiä - ne vain seuraavat verkon taajuutta ja synkronoituvat siihen. Standardit (kuten SFS-EN-50549-1:2019) määrittävät miten inverttereiden pitää toimia eri tilanteissa. Yksi osa speksiä on irtikytkentä liian suuren tai liian pienen verkon taajuuden vuoksi. Nykyään speksi määrää tuohon jonkinlaisen satunnaistekijän, jotta valtava määrä inverttereitä ei kytkeytyisi pois täsmälleen samalla taajuudella.
Aurinkosähkön pientuotannon fundamentaali perusongelma on, että se on täysin hallitsematonta. Jokainen invertteri kytkeytyy verkkoon itse ja tekee itse päätöksen milloin kytkeytyy irti. Jokainen voimala myös tuottaa mitä tuottaa ja kukaan ulkopuolinen ei pysty siihen vaikuttamaan. Kun tällaisia on verkossa satoja tuhansia tai miljoona yksiköitä, niin ei käy verkko-operaattoria kateeksi. "Hajautettu" sähköntuotanto on tältä osin verkkoa epästabiloiva tekijä toisin kuin monesti uusiutuvan energia ihanuutta julistavat virheellisesti väittävät.
Vielä lisäkommentti tähän: "Parin tonnin agregaatti / aurinkosähköinvertteri osaa tuottaa ihan kelpoa kolmen vaiheen vaihtovirtaa koko kotitalouteen":
Jos sinulla on off-grid-aurinkosähköjärjestelmä esim. mökillä, niin tässä järjestelmässä sen "inertian" tuottaa akku. Sitä "inertiaa" on saatavilla niin paljon kuin akun ominaisuudet ja varaustila kullakin hetkellä mahdollistavat. Jos "inertia" loppuu - esim. akku on liian tyhjä antaakseen riittävästi tehoa siihen nähden mitä järjestelmältä pyydät - kaatuu "verkko" (eli se oma irrallinen aurinkosähköjärjestelmäsi) välittömästi. Näin, vaikka et olisi ylittänyt invertterin itsensä tehoa.
Tuossa on hyvä ja opettavainen video siitä, miten pienen vesivoimalan sykronointi manuaalisesti verkkoon tapahtuu ja mitä se tarkoittaa. Eli ensin ilman kuormaa tahdistetaan pyörimisnopeus ja vaihe verkon kanssa samaksi. Sen jälkeen generaattosi kytketään verkkoon ja se lukkiutuu erittäin tiukasti verkon taajuuteen. Jos pyörimisnopeus/vaihe kytkettäessä on väärä, jotakin saattaa hajota mekaanisesti voimalassa. Kun taajuus on sykronoitu ja generaatori "lukittu", voi alkaa avamaan säätösiipiä lisää, jolloin turbiini/generaattori alkaa vääntää verkon lukitusta ja kuormitusta vastaan ja voimala alkaa tuottamaan tehoa.
Lähinnä noita aurinko- ja tuulivoimaloiden irtikytkytymis rajoja pitäisi ehkä miettiä. Nekun toimivat invertereillä niiden ei olisi pakko tippua verkosta ensimmäisenä kuten nyt taitaa olla. Tietysti jokaisella sähkön tuotantoyksiköllä on omat rajat mitä ne kestää eikä niitä ole järkeä ylittää. Mutta puhun verkon ylläpitäjän asettamista rajoista.
Sitten niille pitäisi kaikille jotenkin tulla absoluuttinen ja tarkka tieto siitä, missä kohti verkko on (siis verkon vaihe). Ilman tietoa verkko mitä todennäköisemmin käyttäytyy, kuin jousien päissä olevat pallot ja kun sitä käy härkkimään sieltäsun täältä, niin se alkaa värähdellä erisuuntiin, eripaikoissa ja kaatuu sitten varmasti..
Sitten niille pitäisi kaikille jotenkin tulla absoluuttinen ja tarkka tieto siitä, missä kohti verkko on (siis verkon vaihe). Ilman tietoa verkko mitä todennäköisemmin käyttäytyy, kuin jousien päissä olevat pallot ja kun sitä käy härkkimään sieltäsun täältä, niin se alkaa värähdellä erisuuntiin, eripaikoissa ja kaatuu sitten varmasti..
Kyllähän se tieto tulee nyt hyvinkin vahvalla piuhalla mutta ongelma on se että jos verkon taajuus heilahtaa 49 tai 51 Hz niin invertteri haistattaa vitut ja lähtee himaan.
Siis voi olla että se on liian iso juttu korjattavaksi, mutta kaikella logiikalla sähköverkkoa pitkin voisi ajaa ohjaussignaalia jonka kautta aurinkosähkö ja muut osaisi sopeutua verkon tarpeisiin muutakin kautta kuin analogisesti. Sellainen digitaalinen ohjaus voisi toimia aluksi nykyisen analogisen rinnalla.
Siis voi olla että se on liian iso juttu korjattavaksi, mutta kaikella logiikalla sähköverkkoa pitkin voisi ajaa ohjaussignaalia jonka kautta aurinkosähkö ja muut osaisi sopeutua verkon tarpeisiin muutakin kautta kuin analogisesti. Sellainen digitaalinen ohjaus voisi toimia aluksi nykyisen analogisen rinnalla.
Taajuus. no taisit tarkoittaa jotain lisäohjauksia.
Jos muuta, niin kuituverkot tärkeimpiin, ja jos se ei niin 5G verkot.
Jossain ketjussa oli joskus puhetta verkon kuormien ja tuotannon ohjauksesta, alkoi keskieuroopan radiosingnaaleista ja sen turvallisuudesta. Eli näinä aikoina vihamielinen hyökkäysriski pitää huomioida.
Suomessa kuluttaja liittymien mittarit on kai nykyään 4G verkon perässä.
Siis voi olla että se on liian iso juttu korjattavaksi, mutta kaikella logiikalla sähköverkkoa pitkin voisi ajaa ohjaussignaalia jonka kautta aurinkosähkö ja muut osaisi sopeutua verkon tarpeisiin muutakin kautta kuin analogisesti. Sellainen digitaalinen ohjaus voisi toimia aluksi nykyisen analogisen rinnalla.
Ainoa tapa, jolla tällaisen tiedon voi välittää sadoille tuhansille / miljoonille Inverttereille on Internet. Ja se on tällaiseen ohjaamiseen A) liian hidas B) aivan liian hakkerointialtis. Lisäksi pitäisi olla standardi millä tällaista ohjausta hoidetaan ja kaikki Invertterit pitäisi liittää nettiin. Ja kaikki ne invertterit pitäisi päivittää tallaisen standardin mukaiseksi. Ja ne invertterit voi nekin hakkeroida.
Ja vaikka tällainen ohjaus olisi, ei siitä olisi mitään hyötyä, jos kaikki invertterit ovat loppujen lopuksi vain grid-following-tyyppisiä. Eivät ne pysty tukemaan verkon taajuutta mihinkään suuntaan.
Ainoa tapa, jolla tällaisen tiedon voi välittää sadoille tuhansille / miljoonille Inverttereille on Internet. Ja se on tällaiseen ohjaamiseen A) liian hidas B) aivan liian hakkerointialtis. Lisäksi pitäisi olla standardi millä tällaista ohjausta hoidetaan ja kaikki Invertterit pitäisi liittää nettiin. Ja kaikki ne invertterit pitäisi päivittää tallaisen standardin mukaiseksi. Ja ne invertterit voi nekin hakkeroida.
Ei sen tarvi olla julkinen netti, vaan ihan noita verten luoto IP verkko. Joka sitten esim 5G päällä. Niin jos ajatus oli tuon taajuuden lisäksi jotain muuta ohjausta, varsinin jos datan ei tarvi olla alle 100ms viiveinen, ja jos tarvii niin sekin onnistuu.
Vaikka tieturva olisi korkea, mutta jos voidaan ohjata massiivista tuotantoverkko jonka avulla voi kaataa koko verkon, niin se on riski jos vihamielinen tahoa pääsee napille, tai jos "inhimillinen virhe". Sitä riskiä voi sitten vähentää sillä mitä voi etänä tehdä ja mitä paikallisesti.
No kai nykyäänkin voi kuormia tiputtaa massiivisesti etänä pois, joten se ei kai ole aisan este.
Suunniteletko nyt sellaista että jokin saarekkeen tahdistaisit etänä jonkin toisen saarekkeen kanssa.
Siis tyyliin Turussa joku saareke ja Rovaniemellä toinen ja haluat ne samaan tahtiin, viive siinä välillä on, ja viive ei estä sitä tekemättä. En tässä uskalla ottaa kantaa kuinka tarkkaan sen pystyy tekemään verkoilla joissa viive vaihtelee. ja no kai sekin riippuu että kuinka luotettava sen pitää olla, mikä homman idea. Ilmeisesti se että kun siitä olisi jotain hyötyä kun saarekkeita aletaan liittään yhteen, jos on ns tontilla, niin nopeampi toimi.
Ja vaikka tällainen ohjaus olisi, ei siitä olisi mitään hyötyä, jos kaikki invertterit ovat loppujen lopuksi vain grid-following-tyyppisiä. Eivät ne pysty tukemaan verkon taajuutta mihinkään suuntaan.
En tunne näitten aparaattien sielunelämää riittävän hyvin että voisin kommentoida, mutta onko inverttereissä oikeasti jotakin merkittävää fyysistä eroa jos ne on grid forming tai grid following käytössä?
Vai onko kuitenkin niin että samaa fyysistä laitetta voi käyttää kumpaankin tarkoituseen, ero tehdään vaan softalla/konfiguroinnilla ja aparaattia ajetaan vaan eri moodissa?
Koko verkon täytyy olla samassa vaiheessa, taajuus ei ole olennaista vaihe on jota muutetaan taajuutta säätämällä.
Haasteelista on (ainakin mun mielestä) että viivettä tulee jo pelkästä siitolinjasta ohjaussignaalista puhumattakaan.
En tiedä mikä on säätöön tarvittava tarkkuus riittääkö 1aste ja miten hyötysuhde käyttäytyy.
Koko verkon täytyy olla samassa vaiheessa, taajuus ei ole olennaista vaihe on jota muutetaan taajuutta säätämällä.
Haasteelista on (ainakin mun mielestä) että viivettä tulee jo pelkästä siitolinjasta ohjaussignaalista puhumattakaan.
En tiedä mikä on säätöön tarvittava tarkkuus riittääkö 1aste ja miten hyötysuhde käyttäytyy.
En ihan kärryillä mitä suunnittelit tekeväsi. Jos verkko on kytketty, niin siitä verkosta se löytyy, jos ei ole kytketty, mutta se on siinä vieressä, niin se tieto löytyy siitä vierestä.
Jos siis suunnittelit tilannetta että missä Turussa ja Rovaniemellä olevat saarekkeet halutaan synkata tilanteessa missä ei ole vielä sitä verkkoa , niin sitten se tieto pitää siirtää toistakanavaa pitkin.
Jos ajatus se että helpottaa , nopeuttaa verkkoon kytkemistä jos ne esi synkattu, niin viive ei ole este jos se viive tiedetään, ja jos aikaakin on niin tarkemmaksi saadaan, ja siinä vaiheessa kun pitäisi verkkoon kytkeä, niin se sitten synkataan sen verkon mukaan.
Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää tarkkoja kelloja apuna, jolloin tiedonsiirto viiveellä ja sen vaihtelulla ei väliä. esim GNSS (GPS jne) saadaan aikasingnaalia.
Miten esimerkin Turku Rovaniemivälillä pitää huomioida sähköverkon pituus, jos halutaan esimerkin tapauksessa esi synkata saarekkeet ennen niiden yhteen liittämistä ?
En ihan kärryillä mitä suunnittelit tekeväsi. Jos verkko on kytketty, niin siitä verkosta se löytyy, jos ei ole kytketty, mutta se on siinä vieressä, niin se tieto löytyy siitä vierestä.
Mulla oli mielessä kun täällä mietitään ulkoisen synkan käyttämistä invertterin vaiheenkorjaukseen jos ei grid-forming käytössä niin kuitenkin tehovajauksen korjaukseen ja menetelmän yhden ongelman.
En ole katsonut mikä on verkon ntp ajan tarkuus mutta tämänkin täytyy mukautua verkon tilaan eli tarvitaan aika verrattuna verkon referenssiaikaan (lasketaan taajuudesta nyt 50.018 Hz + 1.705s)
Mulla oli mielessä kun täällä mietitään ulkoisen synkan käyttämistä invertterin vaiheenkorjaukseen jos ei grid-forming käytössä niin kuitenkin tehovajauksen korjaukseen ja menetelmän yhden ongelman.
En ole katsonut mikä on verkon ntp ajan tarkuus mutta tämänkin täytyy mukautua verkon tilaan eli tarvitaan aika verrattuna verkon referenssiaikaan (lasketaan taajuudesta nyt 50.018 Hz + 1.705s)
Jos ollaan verkossa kiinni, niin siitä saadaan tieto ja jos halutaan jotain parametri korjausta, niin välitetään viesti korjauksesta. Jos ei niin viivee kriittistä niin vaihtoehtoja alkaa oleen.
GNSS järjestelmistä saa tarkkaa aikasingnaalia jos ei ole sitä verkon taajuutta käytössä.
Perusajatus täytyy kuitenkin olla se että homma pärjää ilman noita muita.
Mutta onko tuolle tarvetta, tulee mieleen joku kriisi alue, missä perus verkko infra katkeilee , ja paljon hajaeutettua tuontoa, asiakkailla omaa tuotantoa, paljon saarekkeita niin ne voisi synkata ne omat voimalat verkon taajuuteen, verkko operaattori voisi niitä kytkeä nopeasti saareikkeita yhteen/verkkoon ja päinvastoin.
Ja täytyy muistaa että verkon taajuus (ja tietysti jännite eli teho) putoaa kuormitettaessa eli korjaukseen tarvitaan GNSS ajan lisäksi jatkuvasäätöinen korjaus verkon "aikaan".
Ja täytyy muistaa että verkon taajuus (ja tietysti jännite eli teho) putoaa kuormitettaessa eli korjaukseen tarvitaan GNSS ajan lisäksi jatkuvasäätöinen korjaus verkon "aikaan".
Hyvä huomio, olen ymmärtänyt että keskimääräinen taajuus pyritään pitää vakiona, mutta tuollaisessa kriisi kohteessa voi olla monenlaista haastetta, se referenssi jätättää. sitä voi ennakoida lisäämällä viestiin myös taajuus.
Oletetaan ettei se sekunnissa paljoa pumppaa, ja viestejä voi lähettää tiheämmin jos vaihtelee.
Sitten niille pitäisi kaikille jotenkin tulla absoluuttinen ja tarkka tieto siitä, missä kohti verkko on (siis verkon vaihe). Ilman tietoa verkko mitä todennäköisemmin käyttäytyy, kuin jousien päissä olevat pallot ja kun sitä käy härkkimään sieltäsun täältä, niin se alkaa värähdellä erisuuntiin, eripaikoissa ja kaatuu sitten varmasti..
Invertterit pystyisivät pitämään tasaisen 50Hz taajuuden helposti, ongelma on että mekaanisten generaatoreiden taajuudet tippuu ja miten nämä pidetään synkroonissa. Käytänössä invertterit tarkkailee miten verkko toimii ja matkii sen muutoksia. Jos muutokset sähköverkossa on liian isoja invertterit lopettaa toimintansa. Jos meillä olisi vain invertereitä verkossa ongelma olisi helpompi kun taajuus olisi vakio ja jännite vain vaihtelisi.
En tunne näitten aparaattien sielunelämää riittävän hyvin että voisin kommentoida, mutta onko inverttereissä oikeasti jotakin merkittävää fyysistä eroa jos ne on grid forming tai grid following käytössä?
Vai onko kuitenkin niin että samaa fyysistä laitetta voi käyttää kumpaankin tarkoituseen, ero tehdään vaan softalla/konfiguroinnilla ja aparaattia ajetaan vaan eri moodissa?
Verkon Inertialla tarkoitetaan verkkoon kytkettyjen pyörivien koneiden (sähkögeneraattorit, moottorit jne.) kineettistä energiaa, joka on varastoitunut pyörivään massaan. Tätä voidaan matkia invertterillä tekemällä invertteristä sellainen, että se vastustaa taajuuden muutosta - oli se suunta sitten mikä tahansa. Inverttereiden ei periaatteessa tarvitse olla missään yhteydessä mihinkään tahi saada mitään referenssitietoa mistään. Riittää, kun invertteri seuraa verkon taajuutta ja vastustaa sen muutosta pienellä vaihekulman erolla. Jotta tällainen olisi mahdollista kumpaankin suuntaan, on invertterillä oltava ylimääräistä energiaa tarjolla tämän muutoksen vastustamiseen. Eli jos on aurinkosähköinvertteristä kyse, niin osa energiasta pitää koko ajan hukata, jotta sitä olisi tarjolla muutoksen vastustamiseen.
Se miten käytännön pientuotannon aurinkosähköinvertterit on tehty elektroniikka-tasolla ja voisiko niitä konvertoida pelkällä softalla tuohon käyttöön en osaa sanoa - luultavasti ei. Invertterissä pitäisi olla tarkkaan referenssikelloon perustuva taajuuden mittaus, jotta se ylipäätään pystyy havainnoimaan verkon taajuuden muutosta. En pikaisella haulla löytänyt myynnistä yhtään pientuotannon invertteriä, joka tekisi käytännössä synteettistä inertiaa.
Asiaa on pohdittu tässä (ironisesti case PV/Espanja):
Verkon Inertialla tarkoitetaan verkkoon kytkettyjen pyörivien koneiden (sähkögeneraattorit, moottorit jne.) kineettistä energiaa, joka on varastoitunut pyörivään massaan. Tätä voidaan matkia invertterillä tekemällä invertteristä sellainen, että se vastustaa taajuuden muutosta - oli se suunta sitten mikä tahansa. Inverttereiden ei periaatteessa tarvitse olla missään yhteydessä mihinkään tahi saada mitään referenssitietoa mistään. Riittää, kun invertteri seuraa verkon taajuutta ja vastustaa sen muutosta pienellä vaihekulman erolla. Jotta tällainen olisi mahdollista kumpaankin suuntaan, on invertterillä oltava ylimääräistä energiaa tarjolla tämän muutoksen vastustamiseen. Eli jos on aurinkosähköinvertteristä kyse, niin osa energiasta pitää koko ajan hukata, jotta sitä olisi tarjolla muutoksen vastustamiseen.
Hyvä ja ytimekäs selitys. Sellainen huomio ettei inertiaa tuottavan invertterin tarvitse koko aikaa hukata energiaa, ainoastaan silloin kun halutaan tuottaa inertiaa. Espanjan kaltaisessa sähköverkossa matalan inertian tilanteet olisi useimmiten juuri silloin, kun aurinkosähköä riitää muutenkin hukattavaksi asti (ylitarjontaa).
Hiekka-akkuheput lyöneet taas kättä päälle. Valkeakoskelle on tarkoitus rakentaa pilotti, jossa hiekkaan varastoitua lämpöä muutettaisiin takaisin sähköksi.
Hallitus aikoo tukea varavoiman rakentamista jopa sadoilla miljoonilla. Tänä vuonna aiotaan järjestää huutokauppa asiasta. Kapasiteettia haluttaisiin 800 MW ja "Varavoiman kustannukset on tarkoitus jyvittää sähkömarkkinoille, jolloin tuki maksettaisiin tavalla tai toisella sähkön hinnassa."
Invertterit pystyisivät pitämään tasaisen 50Hz taajuuden helposti, ongelma on että mekaanisten generaatoreiden taajuudet tippuu ja miten nämä pidetään synkroonissa. Käytänössä invertterit tarkkailee miten verkko toimii ja matkii sen muutoksia. Jos muutokset sähköverkossa on liian isoja invertterit lopettaa toimintansa. Jos meillä olisi vain invertereitä verkossa ongelma olisi helpompi kun taajuus olisi vakio ja jännite vain vaihtelisi.
En oikein tunne miten invertterillä voisi säätää verkon taajuutta. Inertiallahan on se ominaisuus, että jos verkon taajuus piikkinä tipahtaa, vauhtipyörä automaattisesti tekee vaihtovirtageneraattorilla vaihe-eron ja vääntää kovempaa inertiallaan, ennen kuin turbiinin tms tehonsäätö ehtii reagoimaan. Jos verkon taajuus nousee, silloin tehoa säädetään alaspäin automaattisesti ja vauhtipyörä ja verkon kuormitus alkaa jarruttaa taajuutta.
Mä en oikein pysy perässä miksi olemme huolissamme hertseistä jos se on seurausta tuotannon ja kulutuksen epäsuhteesta siis myös jännite laskee.
Jos vaikka invertteristä saataisiin puristettua lisää watteja (edes hetkellisesti) niin myös taajuus korjaantuisi. (ei ehkä invertterin ansiosta)
Kiinassa ydinvoiman rakennusbuumi jatkuu. Kymmenelle uudelle reaktorille lupa. Näistä kahdeksan on Hualong One-tyyppiä ja kaksi CAP1000-tyyppiä. Uutisen mukaan nämä 10 uutta reaktoria maksavat 24,1 miljardia euroa. Kaikkien reaktorien kapasiteettia ei mainita, mutta reaktorityyppejä googlailemalla päädyin yhteistehoon n. 11 700 MW, mikä tarkoittaisi hintaa 2 miljoonaa/MW. Vaikuttaa siltä, että Kiinassa kustannustaso on jopa laskenut verrattuna aikaan jolloin länsimaalaiset rakensivat sinne reaktoreita, nyt kun omaa suunnittelua olevat reaktorit on saatu sarjatuotantoon.
Vertailun vuoksi, Briteissä kaksi uutta reaktoria maksaa vähintään 49 miljardia euroa.
Kiinassa ydinvoiman rakennusbuumi jatkuu. Kymmenelle uudelle reaktorille lupa. Näistä kahdeksan on Hualong One-tyyppiä ja kaksi CAP1000-tyyppiä. Uutisen mukaan nämä 10 uutta reaktoria maksavat 24,1 miljardia euroa. Kaikkien reaktorien kapasiteettia ei mainita, mutta reaktorityyppejä googlailemalla päädyin yhteistehoon n. 11 700 MW, mikä tarkoittaisi hintaa 2 miljoonaa/MW. Vaikuttaa siltä, että Kiinassa kustannustaso on jopa laskenut verrattuna aikaan jolloin länsimaalaiset rakensivat sinne reaktoreita, nyt kun omaa suunnittelua olevat reaktorit on saatu sarjatuotantoon.
Vertailun vuoksi, Briteissä kaksi uutta reaktoria maksaa vähintään 49 miljardia euroa.
"Hajautettu" sähköntuotanto on tältä osin verkkoa epästabiloiva tekijä toisin kuin monesti uusiutuvan energia ihanuutta julistavat virheellisesti väittävät.
Muuten postaus ihan jees mut ei kai se hajautus tässä nyt mikään epästabiloiva tekijä ole? Verkkohan on joka tapauksessa hajautettu niin tuotannon kuin kulutuksen näkökulmasta tuhansiin paikkoihin oli siinä uusiutuvaa tai ei. Lisäksi hajautushan tässä tuo sen että toi inertiaongelma pilkkoutuu suuremmalle alueelle ja pienempiin tehokokonaisuuksiin jolloin ongelmia on teoriassa helpompi hallita. Ongelma olisi vain pahempi jos hajautusta ei olisi ja uusiutuvat tai muukin tuotanto olisi keskittynyt vain yhdelle alueelle. Jotain epämääräistä tornarointiahan tosta Espanjan casestakin on että osasyynä ongelmiin on verkon eristyneisyys Euroopan verkosta kun sillä on kulutukseen nähden vain 3% tuontikapasiteetti ja "Aragón-Catalonia corridor" akselille keskittynyt niin Ranskan siirtoliittymä kuin uusiutuvaa tuotantoa.
Hualong Onella on jonkin sortin EU-sertifiointi, jonka ovat myöntäneet alan toimijat (mm. Fortum ja EDF). Vastaava status on mm. EPR:llä, venäläisten VVER:llä, korealaisten APR-1400:llä ja Westinghousen AP1000:llä. Sitä en tiedä, miten kyseinen status käytännössä vaikuttaa luvitukseen.
Jos "inertia" loppuu - esim. akku on liian tyhjä antaakseen riittävästi tehoa siihen nähden mitä järjestelmältä pyydät - kaatuu "verkko" (eli se oma irrallinen aurinkosähköjärjestelmäsi) välittömästi. Näin, vaikka et olisi ylittänyt invertterin itsensä tehoa.
Haaste on käsittääkseni siinä, että taajuusvakavointiin voidaan tarvita hetkellisesti hyvinkin suurta tehoa, mutta invertterielektroniikka kykenee hyvin heikosti tuottamaan tehopiikkejä. Sen sijaan sähkömekaaninen kone ei piikeistä paljon välitä.
Tähän kai törmättiin aikoinaan, kun halpoja inverttereitä rupesi olemaan tarjolla, niin jollain 150W-300W -invertterillä oli melko turha yrittää saada jotain 50W jääkaappia käyntiin. Ne kun imaisevat käynnistyksessä moninkertaisen tehon, jolloin honkkarin invertteri heitti hanskat tiskiin.
Koko verkon täytyy olla samassa vaiheessa, taajuus ei ole olennaista vaihe on jota muutetaan taajuutta säätämällä.
Haasteelista on (ainakin mun mielestä) että viivettä tulee jo pelkästä siitolinjasta ohjaussignaalista puhumattakaan.
Näin pienessä verkossa mutta isossa verkossa siirtolinjailmiöt tulevat merkittäviksi. Spekuloidaanpa vähän...
Oletetaanpa, että kantaverkossa on vain Kemijoen vesivoimalat ja tästä 900 km päässä Rauman paperitehtaat. Jos voimalan lähdössä vaihe on 0 astetta tasasekunnilla, niin tämä sähkö saavuttaa tehtaat 900 km/3e8m/s = 3 ms kuluttua. Vaihe Raumalla jätättää 3ms/20ms*360= 54 astetta.
Lyödäänpä Olkiluoto tulille. Sen on synkronoiduttava tähän -54 astetta-vaiheeseen. Lisää hönkää pannuun, niin se saa käännettyä vaiheen nollaan. Silloin Olkiluoto syöttää Raumaa, eikä Kemijoelta tule enää tehoa etelään. Irrotetaan Kemijoen voimalat verkosta. Kytketään Outokummun terästehdas verkkoon. Jos Olkiluoto syöttää tehon sille, niin nyt pohjoisen vaihe jätättää tuon ~54 astetta etelään nähden.
=> jotta teho siirtyy kantaverkossa, verkon vaiheessa täytyy olla kierrettä. Kierteen suunnasta voi päätellä tehon suunnan.
Nyt jos meillä on uusiutuvien ansiosta tilanne, missä tehon suunta vaihtelee vähän sattumanvaraisesti, niin myös vaihe mäiskii plussan ja miinuksen välillä. Onnea vain kantaverkon säädölle.
Japanista löytyy jos jonkinlaista erikoista tarinaa ydinvoimaloista. 18.4.2004 laitettiin käyntiin reaktorin Tomari-3 rakennustyöt ja kaupallinen käyttö alkoi 22.12.2009. Tätä voidaan pitää aivan uskomattomana saavutuksena, ensinnäkin verrattuna vuonna 2005 alkaneeseen Olkiluoto 3 -projektiin ja ottaen huomioon, että Tomari-3:n saitilla oli rakennustöiden aikana ainakin 7 tuhopolttoyritystä. Valitettavasti 5.5.2012 Tomari-3 pysäytettiin huoltotöitä varten, jonka jälkeen se on odottanut viranomaisilta starttilupaa turvallisuusvaatimusten kiristyttyä. Nyt kerrotaan, että Japanin ydinturvallisuusviranomaiset ovat myöntäneet kyseisen luvan, mutta vielä vaaditaan paikallisten viranomaisten lupa. Yhtiö mm. rakensi 16,5-metrisen suojaavan rakenteen, jota korotetaan 19 metriin vuoteen 2027 mennessä.
Byrokratialimbo jatkuu Japanissa. Kashiwazaki-Kariwa sai kuin saikin käyttöluvan viime vuoden lopulla ydinturvallisuusviranomaiselta, mutta edelleen Niigatan prefektuurin virkamiehet arpovat, annetaanko lupa vai ei. Tekniikka & Talouden mukaan lupa saattaisi tulla tässä kuussa. Voimalan omistaja TEPCO on laittanut löylyä kiukaalle aloittamalla polttoaineen latauksen reaktoriin n:o 7. Kerrotaan, että samaan aikaan Japani on 70-prosenttisesti tuontienergian varassa ja kansalaisia kehotettu säästämään sähköä huippukulutuksen aikaan.
Maailman suurin ydinvoimala Kashiwazaki-Kariwassa seisoo edelleen. Tarkoitus oli palauttaa yksiköt 7 ja 6 verkkoon 10/2025 ja 9/2026, mutta nyt tavoitetta on siirretty 2029 ja 2031. Kuulemma tiukentuneet turvallisuusmääräykset vaativat suuren mittakaavan rakennustöitä ja heillä on pulaa työvoimasta. Uutisesta ei käy ilmi, miksi tilanne on muuttunut näin perusteellisesti viime vuodesta.
Ei verkon uudelleennosto tilanteessa mietitä edes mitään inverttereitä tai tuulipuistoja. Alueellisesti luodaan paikallisverkot ihan normi chp laitoksilla tai millä tahansa paikallisvoimalla jossa on normaali pyörivä generaattori.
Nämä kun on ylhäällä, niin sit vesivoiman avulla samalla vyörytellään alaspäin ja liitetään alue kerrallaan kantaverkkoon.
Kun perusvoima on pystyssä, niin siitä sit yhdistellään kaikki muuttuva tuotanto pikkuhiljaa kiinni.
Ollaan yritetty visioida verkko johonka ei tulisi blackoutteja ja mika tointuisi siita nopeammin kuin 24 tunnissa. Varsinkin kun nykyaan energiaa tuotetaan aivan eri tavalla kuin 10 vuotta sitten niin myos konstit voivat olla erilaisia. Teknisista syista johtuen tuuli, aurinko ja akkut voivat osallistua verkon kaynnistykseen vain 30% omasta maksimi tehostaa jolloinka ne pystyvat saatamaan ylos ja alas silmanrapayksessa.
On ollut mielenkiintoista lukea täältä näkemyksiä, mielipiteitä ja tietämystä mm. sähköverkon toiminnasta ja synkronoinnista. Video vesivoimalan synkronoinnista verkkoon toi mieleeni reilun viidentoista vuoden takaiset inttikokemukset, joissa laivastossa ollessani laiva kytkettiin maasähköihin meripäivien jälkeen. Siinä laivan sähköjärjestelmä piti synkronoida maasähköjärjestelmän kanssa.
En kuitenkaan tunne sähköjärjestelmän toimintaa juurikaan, joten kysyin verkon synkronoinnista, taajuuden ylläpidosta ja vaihe-eroista ChatGPT:ltä. Käytetyt lähteet on merkitty tekstin joukkoon. En vielä tekstinkään perusteella täysin ymmärrä kaikkia vaikuttavia tekijöitä, mutta luulen saaneeni edes jonkinlaisen käsityksen, mistä verkkojen synkronoinnissa on kysymys. En osaa yhtään kyseenalaistaa minulle annettua vastausta.
Ymmärrän, jos tekoälyn kanssa tehtyä viestiä ei koeta hyväksi keskusteluksi tällä palstalla. Modet voivat siinä tapauksessa muokata tai poistaa viestin.
Sähköverkossa pitää olla koko ajan vakio taajuus (Suomessa 50 Hz) ja voimalaitosten ja kuluttajien kesken samat vaiheet. Selvitä kuinka:
- Miten sähköverkko synkronoidaan koko maan laajuisesti?
- Millaisista taajuus- ja vaihe-eroista puhutaan Suomen mittaisessa valtiossa, n. 1000 km, jossa eteläisimmän ja pohjoisimman pisteen sähkölinjapisteiden välinen ero voi olla vaikkapa 1300 km. Onko etäisyyksillä väliä synkronoinnin tasa-aikaisuudessa ja laadussa?
- Miten synkronointi onnistuu valtioiden kesken?
Näytä käyttämäsi lähteet tekstissä.
1 Miten sähköverkko synkronoidaan koko maan laajuisesti?
Yhteinen “isoaikakello”
Suomen kantaverkko on osa Nordic synchronous areaa, jossa kaikkien generaattoreiden roottorit pyörivät samassa mekaanisessa tahdissa ≈ 50 Hz. Kun uusi voimalaitos liitetään verkkoon, sen generaattori kiihdytetään ensin tarkasti 50 Hz-nopeuteen, jonka jälkeen automaattinen synkronointikone (synkroskooppi + ohjelmoitu logiikka) varmistaa, että:
jännite-ero < ±10 %
taajuusero < ≈ 0,1 Hz
vaihe-ero < ≈ 10°
Vasta sitten kytkin suljetaan – nyt kone on “lukittu” verkon yhteiseen sähköiseen kulmaan.
Taajuuden pitäminen 50 Hz:ssä
Verkon tasapaino hoidetaan kolmiportaisella reservijärjestelmällä:
Aste
Aika-asteikko
Tyyppi
Suomessa / Nordics
FCR (Frequency Containment Reserve)
sekunnit
primäärisäätö
teolliset voimalat, akkureservit
aFRR (automatic Frequency Restoration Reserve)
30 s – 15 min
sekundäärisäätö
alue-AGC (Fingrid)
mFRR / Tertiary
15 min →
manuaali / automaatti
käynnistettävät varavoimat, kysyntäjousto
Käytännössä Fingrid, Statnett, Svenska kraftnät ja Energinet kohdentavat reservit yhteiseen Nordic-järjestelmään, jossa tavoitetaso on, ettei taajuus saa olla > 10 000 min/vuosi 49,9–50,1 Hz-rajojen ulkopuolella Statnett EEP Public Downloads. Vuonna 2021 taajuuspoikkeaman keskihajonta oli ~0,04 Hz ja kuukausikeskiarvo poikkesi nimellisarvosta enintään 0,3 milliherziä Fingrid.
Online-valvonta
Leveä kaista PMU-mittauksia (phasor measurement unit) time-leimaa jännite- ja virta-phasorit GPS-sekunnille. Näiden perusteella verkko nähdään yhtenä “suuressaankulmana” ja AGC-järjestelmä voi ohjata tehonsyöttöä, jos vaihekulmat alkavat kasvaa liikaa.
2 Taajuus- ja vaihe-erot Suomen mittakaavassa
Suure
Suuruusluokka
Selitys
Taajuusero Etelä–Pohjois-Suomi
< 0,01 Hz (normaali), < 0,1 Hz (häiriö)
Koska kaikki koneet ovat lukittuja samaan inertiaaliseen massaan, taajuuserot mitataan milli- tai jopa mikroherzeinä.
Vaihe-ero (staattinen)
tyypillisesti 10–30° pitkien 400 kV johtojen päissä
Sähkön kulku-ajan (≈ 5 ms/1000 km) ja siirtotehon aiheuttama kulmasiirto; ei vaikuta taajuuteen.
Vaihe-synkronoitumisen viive
0,5–2 s (vaihe) ja 2–5 s (amplitudi) koko Nordic-alueella
PMU-tutkimus osoittaa, että häiriön jälkeen kulmakorjaukset etenevät ~200–300 km/s ja asettuvat muutamassa sekunnissa JuSER.
Miksi etäisyys ei riko synkroniaa?
Elektromagneettinen aalto etenee ilmajohdossa ~0,97·c ⇒ 1300 km ≈ 6,7 ms. 50 Hz:n jakso on 20 ms, joten puhdas kulkuaika vastaa korkeintaan 120°:n potentiaalista kulmaa. Todellisuudessa verkon tehonsiirto ja reaktanssit rajoittavat kulmaa reilusti alle stabiilisuusrajan (~180°), ja Fingridin on-line-valvonnassa kulmat pysyvät pääsääntöisesti kymmenissä asteissa. Itse taajuus pysyy käytännössä samana koko verkossa – erot ovat mittalaitteiden resoluution luokkaa.
Laskennallinen etenemisnopeuslähde: overhead-johtojen etenemisnopeus ≈ c ScienceDirect.
3 Synkronointi valtioiden kesken
a) Samaan synkronialueeseen kuuluvat maat
Norja, Ruotsi, Suomi ja Tanska (DK2) muodostavat yhden Nordic-synchronous-alueen. Maiden kantaverkot on liitetty toisiinsa AC-yhteyksillä, joten taajuus ja vaiheet ovat yhteiset, ja reservimarkkinat (FCR, aFRR, mFRR) ovat rajat ylittäviä Wikipedia Home. b) Eri synkronialueiden välillä
Nordic-alueella on suuri määrä HVDC-merikaapeleita ja back-to-back-asemaa, jotka yhdistävät sen Manner-Euroopan, Ison-Britannian ja Baltian sähköjärjestelmiin (esim. EstLink, Fenno-Skan, NordLink). Koska HVDC muuntaa vaihtovirran tasavirtaan ja takaisin, se:
katkaisee taajuus- ja vaihe-riippuvuuden → kumpikin puoli voi pitää oman 50 Hz:nsä;
sallii täysin ohjatun tehovirran (MW) ilman kulmakuluja;
toimii “palomuuri-linkkinä” suurille häiriöille.
HVDC:n rooli “asynkronisten” verkkojen yhdistäjänä on korostettu ENTSO-E:n HVDC-toimintaohjeessa Home Wikipedia.
Baltian maat siirtyivät 2025 lopulla synkronisesti Mannereuroopan alueeseen; niiden yhteys Suomeen (EstLink-kaapelit) jäi HVDC:ksi, joten Suomi ja Baltia eivät enää jaa yhteistä taajuutta, mutta kauppa jatkuu.
Yhteenveto
Maan sisällä taajuus pysyy koko ajan lähes identtisenä (< 0,01 Hz ero), ja vaihekulmat pysyvät vakio-tilassa kymmenissä asteissa vaikka väli on > 1000 km.
Etäisyys vaikuttaa lähinnä vaihe- eikä taajuus-synkroniaan, ja vaikutus hallitaan verkon säätö- ja suojausjärjestelmin.
Maiden välillä synkronointi voi olla joko
AC-tasoista (jos ne kuuluvat samaan synkronialueeseen) tai
