Sähkövarasto kasvihuoneella: tehomaksu vai reservit?

Molemmat, jos kapasiteetti riittää: sähkövarasto kasvihuoneella leikkaa tehomaksun huipun ja voi olla samaan aikaan mukana reservimarkkinoilla, kun purkuteho ja energia jaetaan tulovirtojen kesken tietoisesti. Mitoitus ratkaisee, kumpi tulovirta on ensisijainen ja paljonko toiselle jää tilaa.

Mitkä kolme tulovirtaa akulle on tarjolla?

Kasvihuone on varastolle poikkeuksellisen otollinen kohde, koska valotus, lämmitys ja ilmanvaihto muodostavat suuria ja ennakoitavia tehopiikkejä. Samasta akusta voi hakea tuloa kolmella tavalla.

1. Tehomaksun leikkaus. Verkkoyhtiö mittaa tehon 15 minuutin jaksoissa, ja tehosiirtotuotteissa tehomaksu määräytyy tyypillisesti kuukauden korkeimman 15 minuutin keskitehon mukaan. Laskentaperuste vaihtelee verkkoyhtiöittäin, joten se tarkistetaan oman verkkoyhtiön hinnastosta. Akku purkaa juuri sen jakson yli, jolloin valotus ja muut kuormat osuvat päällekkäin. Huippujen etsimisestä kirjoitimme tarkemmin artikkelissa tehomaksun optimointi.
2. Reservimarkkinat. Fingrid maksaa valmiudesta säätää tehoa, ja akku on tähän nopein mahdollinen resurssi. Tuotteet eroavat toisistaan aktivointinopeudessa ja vaaditussa kestossa.
3. Oman tai halvan sähkön siirto. Aurinkopaneelien tuotto osuu keskipäivään, valotuksen tarve aamuun ja iltaan. Akku siirtää päivän tuoton tai halvan tunnin sähkön niille tunneille, joilla valot palavat.

Kaikki kolme käyttävät samaa purkutehoa ja samaa energiaa. Siksi järjestys pitää päättää ennen kuin akun koko lyödään lukkoon.

Kasvihuoneen etu muihin kohteisiin verrattuna on ennustettavuus. Valotus ajetaan kellon ja valosumman mukaan, joten huipun ajankohta tiedetään etukäteen päivän tarkkuudella ja usein varttia myöten. Se tekee sekä huipun leikkauksesta että reservitarjouksen suunnittelusta laskettavaa työtä. Esimerkkikasvihuoneessa se näkyy näin: valotus käynnistyy ennen kuin lämmityksen yöpudotus on palautunut, päällekkäisyys kestää noin kaksi tuntia, ja akun 350 kW:n purku ajoitetaan juuri siihen ikkunaan.

Miten sähkövarasto kasvihuoneella mitoitetaan huipun leikkaukseen?

Mitoitus lähtee mittausdatasta, ei laitevalikoimasta. Esimerkkikasvihuoneen omat lähtötiedot ovat nämä: kuukauden korkein 15 minuutin keskiteho on 1 450 kW, tavoitetasoksi asetetaan 1 100 kW, ja huippu syntyy aamulla, kun valotus käynnistyy ennen kuin lämmityksen yöpudotus on palautunut. Päällekkäisyys kestää noin kaksi tuntia.

Laskenta menee vaiheittain näin.

1. Leikattava teho. 1 450 kW vähennettynä 1 100 kW:lla on 350 kW.
2. Purettava energia. 350 kW kerrottuna kahdella tunnilla on 700 kWh.
3. Nimelliskapasiteetti. Kun käyttösyvyydeksi oletetaan 80 prosenttia, 700 kWh jaettuna luvulla 0,8 on 875 kWh.
4. Purkuteho. Akun on annettava 350 kW koko kahden tunnin ajan, ei vain hetkellisesti.

Tavoitetaso ei ole vapaa valinta, vaan se johdetaan datasta. Jos kuukaudessa on vain yksi 1 450 kW:n jakso ja muut jäävät alle 1 100 kW:n, tavoitetaso 1 100 kW on realistinen. Jos taas jaksoja on kymmeniä eri korkeuksilla, sama tavoitetaso vaatii akun purkamista useaan kertaan päivässä, ja silloin lataukseen tarvittava aika nousee mitoituksen rajoitteeksi. Akun on nimittäin oltava varattuna ennen huippua, eli lataus ajoitetaan yön tai keskipäivän tunneille.

Jos sama huippu kestäisi kolme tuntia kahden sijasta, purettava energia nousisi 1 050 kWh:iin samalla 350 kW:n purkuteholla. Kesto ratkaisee kapasiteetin ja huipun korkeus purkutehon. Tämä ero näkyy vain todellisesta 15 minuutin datasta, koska arviolla tehty mitoitus osuu tyypillisesti väärään kohtaan juuri keston osalta.

Mitä reservimarkkinat vaativat akulta?

Reservituotteet eroavat siinä, kuinka nopeasti ja kuinka pitkään tehon on oltava käytettävissä. Nopeimmat aktivoituvat automaattisesti taajuuden perusteella, hitaimmat Fingridin pyynnöstä.

Aktivointiajat ja kestot: Fingridin tuotesivut FFR ja FCR.

Vaatimukset kääntyvät kasvihuoneen akulla suoraan kilowattitunneiksi. Esimerkin 350 kW:n teholla FFR sitoo 30 sekunnin kestolla noin 2,9 kWh, kun taas FCR-D:n vähintään 20 minuutin kesto sitoo noin 117 kWh niiltä tunneilta, joilla akku on markkinalla. Nopeat tuotteet ostavat siis tehoa, hitaat energiaa. Tuotteilla on lisäksi vähimmäistarjouskoko ja esikvalifiointi, joten kasvihuone osallistuu markkinalle käytännössä aggregaattorin kautta, joka kokoaa useita kohteita yhdeksi tarjoukseksi. Alassäätö kääntää vaatimuksen toisin päin: akussa on oltava tilaa ottaa sähköä vastaan, joten varaustasoa ei voi pitää täytenä. Tuotteiden tekniset ehdot ja korvaustasot muuttuvat, joten tuote valitaan kuorman ja akun ominaisuuksien mukaan; tuotteista laajemmin kirjoitimme artikkelissa kysyntäjousto ja reservimarkkinat.

Miksi aurinkosähkö ja halvat tunnit kilpailevat samasta akusta?

Valotus painottuu pimeään aikaan, jolloin omaa aurinkosähköä ei ole. Akku siirtää keskipäivän tuoton valotuksen tunneille, ja talvella sama liike tehdään halvan tunnin sähköllä. Esimerkkikasvihuoneessa tämä tarkoittaa, että akku ladataan silloin, kun tuotto tai hinta on suotuisa, ja puretaan silloin, kun valot ovat päällä.

Tässä syntyy ristiriita kahden muun tulovirran kanssa. Täyteen ladattu akku ei voi tarjota alassäätöä, koska tilaa ei ole. Aamun valotukseen tyhjennetty akku ei enää leikkaa huippua, jos toinen piikki tulee samana aamuna. Ja jos varaustasosta on varattu esimerkin 117 kWh purettavissa olevaa energiaa FCR-D:lle, siirrettävissä oleva energia pienenee juuri sen verran (80 prosentin käyttösyvyydellä noin 146 kWh nimelliskapasiteettia).

Ratkaisu ei ole valita yksi virta ja hylätä muut, vaan sopia niiden järjestys tunneittain. Aamun huippujaksolla tehomaksu on ensisijainen, keskipäivällä akku voi olla reservissä, ja illan valotukseen käytetään se energia, jota ei ole sidottu muualle.

Miten tulovirrat yhdistetään yhteen akkuun?

Yhdistäminen ratkeaa ohjauksessa ja sopimuksissa. Järjestys, jolla me Iivalla asian käymme läpi:

1. Datan luku. Vuoden 15 minuutin mittausdata, valotuksen ohjausohjelma ja mahdollisen aurinkosähkön tuottoprofiili.
2. Huipun mitoitus. Tavoitetaso, leikattava teho ja huipun kesto edellä kuvatulla tavalla.
3. Reservivarauksen määrä. Kuinka monta kilowattia ja kilowattituntia jätetään reserville ja millä tunneilla.
4. Ohjaushierarkia. Mikä signaali voittaa, kun tehomaksun raja ja reservikutsu osuvat samaan hetkeen.
5. Sopimukset. Aggregaattorin ehdot, akkutoimittajien tarjoukset ja verkkoyhtiön tehomaksun laskentaperuste rinnakkain.

Neljäs kohta jää useimmin sopimatta. Jos aggregaattori saa ohjata akkua vapaasti, reservikutsu voi purkaa varauksen juuri ennen aamun huippua, ja kuukauden tehomaksu määräytyy sen jakson mukaan. Siksi ehto kirjataan sopimukseen: tehomaksun suojaus menee reservitarjouksen edelle niillä tunneilla, jotka data osoittaa huippuriskiksi.

Me Iivalla emme myy akkuja emmekä toimi aggregaattorina, joten laskemme vaihtoehdot samoilla perusteilla ja sanomme myös sen, jos varastolle ei löydy perustetta. Tehomaksut, kysyntäjousto ja sähkövarastot lasketaan samasta datasta, koska ne kilpailevat samasta kapasiteetista.

Ensimmäinen askel on kevyt. Toimitatte vuoden 15 minuutin mittausdatan ja valotuksen ohjausohjelman, ja saatte takaisin tehon ja kapasiteetin mitoituksen sekä arvion siitä, mitkä tulovirrat mahtuvat samaan akkuun.

---

Mitoitamme sähkövaraston kasvihuoneen todellisella mittausdatalla ja vertailemme tarjoukset samoilla laskentaperusteilla. Lue sähkövarastoista tai kysyntäjoustosta ja reservimarkkinoista.